Kasdieniniame gyvenime nuolatinės srovės mašinų naudojimas kasdieniams poreikiams tapo įprastu dalyku. Nuolatinės srovės mašina yra energijos konversija prietaisas, kuris gamina elektromechaninės konversijos . Yra dviejų tipų nuolatinės srovės mašinos - nuolatinės srovės varikliai ir Nuolatinės srovės generatoriai . Nuolatinės srovės varikliai nuolatinę elektros energiją paverčia mechaniniu judesiu, o nuolatinės srovės generatoriai mechaninį judėjimą paverčia nuolatine. Bet gaudymas yra tas, kad nuolatinės srovės generatoriuje sukurta srovė yra kintamosios srovės, bet generatoriaus išvestis yra nuolatinė! Lygiai taip pat variklio principas yra taikomas, kai srovė ritėje pakaitomis keičiasi, tačiau nuolatinės srovės varikliui taikoma galia yra nuolatinė! Tada kaip veikia šios mašinos? Atsakymas į šį stebuklą yra nedidelis prietaisas pavadinimu „Komutatorius“.
Kas yra komutacija?
Komutavimas nuolatinės srovės mašinose yra procesas, kurio metu vyksta srovės pasikeitimas. Nuolatinės srovės generatoriuje šis procesas naudojamas paversti laidininkų kintamą AC į nuolatinės srovės išėjimą. Nuolatinės srovės varikliuose komutacija naudojama pakeisti kryptis Nuolatinė srovė prieš pritvirtinant prie variklio ritinių.
Kaip vyksta komutacijos procesas?
Įrenginys, vadinamas „Commutator“, padeda šiame procese. Pažvelkime į nuolatinės srovės variklio veikimą, kad suprastume komutacijos procesą. Pagrindinis variklio veikimo principas yra elektromagnetinė indukcija. Kai srovė praeina per laidininką, aplink jį susidaro magnetinio lauko linijos. Mes taip pat žinome, kad kai magnetinė šiaurė ir magnetinė pietūs yra nukreipti vienas į kitą, magnetinės jėgos linijos juda nuo Šiaurės ašigalio magneto iki Pietų ašigalio magneto, kaip parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje.
Magnetinės jėgų linijos
Kai laidininkas su magnetiniu lauku, sukeltu aplink jį, įdedamas į šių magnetinių jėgos linijų kelią, jis blokuoja jų kelią. Taigi šios magnetinės linijos bando pašalinti šią kliūtį arba judindamos ją aukštyn arba žemyn, priklausomai nuo srovės krypties vairuotojas . Tai sukelia motorinį efektą.
Variklio poveikis ritei
Kai an Elektromagnetinė ritė yra dedamas tarp dviejų magnetinių į šiaurę į pietus nuo kito magneto, magnetinės linijos juda ritę aukštyn, kai srovė yra viena kryptimi, ir žemyn, kai srovė ritėje yra atvirkštine kryptimi. Tai sukuria sukamąjį ritės judėjimą. Norėdami pakeisti ritės srovės kryptį, prie kiekvieno ritės galo, vadinamo „Commutator“, yra pritvirtinti du pusmėnulio formos metalai. Metaliniai šepečiai dedami taip, kad vienas galas būtų pritvirtintas prie akumuliatoriaus, o kitas galas - prie komutatorių.
Nuolatinės srovės variklis
Komutacija nuolatinės srovės mašinoje
Kiekvienoje armatūros ritėje yra du komutatoriai, pritvirtinti jo gale. Kad transformuotųsi srovė, komutatoriaus segmentai ir šepečiai turėtų palaikyti nuolat judantį kontaktą. Norint gauti didesnę išėjimo vertę, nuolatinės srovės mašinose naudojama daugiau nei viena ritė. Taigi vietoj vienos poros turime keletą „Commutator“ segmentų porų.
DC komutacija
Teptukų pagalba ritė trumpam sutrumpinama labai trumpą laiką. Šis laikotarpis vadinamas komutacijos periodu. Panagrinėkime nuolatinės srovės variklį, kuriame komutatoriaus juostų plotis yra lygus šepečių plotiui. Tegul laidininku tekanti srovė būna Ia. Tegu a, b, c yra variklio komutatoriaus segmentai. Dabartinis apsisukimas ritėje. Ty. komutavimo procesą galima suprasti atlikus toliau nurodytus veiksmus.
1 pozicija
1 pozicija
Tegul armatūra pradeda suktis, tada šepetys juda per komutatoriaus segmentus. Tegul pirmoji šepetėlio komutatoriaus kontakto padėtis yra ties b segmentu, kaip parodyta aukščiau. Kadangi komutatoriaus plotis lygus šepetėlio pločiui, aukščiau esančioje padėtyje visi komutatoriaus ir šepetėlio plotai liečiasi vienas su kitu. Šioje padėtyje bendra srovė, kurią komutatoriaus segmentas praleis į šepetį, bus 2Ia.
2 pozicija
Dabar armatūra sukasi dešinės pusės link, o šepetėlis liečiasi su juostele a. Šioje padėtyje bendra srovė bus 2Ia, tačiau ritės srovė keičiasi. Čia srovė teka dviem keliais A ir B. 3/4 iš 2Ia ateina iš ritės B, o likusi 1/4 ateina iš ritės A. Kai KCL yra naudojamas segmentuose a ir b, srovė per ritę B sumažinama iki Ia / 2, o srovė, ištraukta per segmentą a, yra Ia / 2.
2 pozicija
3 pozicija
Šioje šepetėlio pusėje paviršius liečiasi su segmentu a, kita pusė - su segmentu b. Kadangi bendras srovės ištraukiamas lovio šepetys yra 2Ia, srovė Ia ištraukiama per ritę A, o Ia - per ritę B. Naudodamiesi KCL, galime pastebėti, kad srovė ritėje B bus lygi nuliui.
3 pozicija
4 pozicija
Šioje padėtyje ketvirtadalis šepečio paviršiaus liečiasi su segmentu b, o trys ketvirtadalis - su segmentu a. Čia srovė, ištraukta per ritę B, yra Ia / 2. Čia galime pastebėti, kad B ritės srovė yra atvirkštinė.
4 pozicija
5 pozicija
Šioje padėtyje šepetys visiškai liečiasi su segmentu a, o srovė iš ritės B yra Ia, tačiau yra atvirkštinė dabartinės 1 padėties krypčiai. Taigi, segmento b komutavimo procesas baigtas.
5 pozicija
Komutavimo poveikis
Skaičiavimas vadinamas Idealiu komutavimu, kai srovės pasikeitimas baigiamas iki komutavimo laikotarpio pabaigos. Jei dabartinis apsisukimas yra baigtas komutacijos laikotarpiu, šepetėlių kontakte atsiranda kibirkštis, o perkaitimas pažeidžia kolektoriaus paviršių. Šis defektas vadinamas prastai pakeista mašina.
Siekiant išvengti tokio tipo defektų, yra trys komutacijos pagerinimo metodai.
- Atsparumo komutavimas.
- EML komutacija.
- Kompensacinė apvija.
Pasipriešinimo keitimas
Prastos komutacijos problemai spręsti taikomas atsparumo komutacijos metodas. Taikant šį metodą, variniai mažesnio atsparumo šepetėliai keičiami didesnio atsparumo angliniais šepečiais. Atsparumas didėja mažėjant skerspjūvio plotui. Taigi, šepetėliui judant link priekinio segmento, didėja galinio komutatoriaus segmento pasipriešinimas. Taigi, pirmaujantis segmentas yra labiausiai mėgstamas dabartiniam keliui, o didelė srovė eina pagrindinio segmento numatytą kelią, kad pasiektų šepetį. Tai galima gerai suprasti žiūrint į mūsų paveikslą žemiau.
Virš paveikslėlyje srovė iš 3 ritės gali pasukti dviem keliais. 1 kelias iš ritės 3 į ritę 2 ir segmentą b. 2 kelias iš trumpojo jungimo ritės 2, tada ritė 1 ir segmentas a. Kai naudojami variniai šepečiai, srovė eis 1 keliu dėl mažesnio tako siūlomo pasipriešinimo. Bet kai naudojami angliniai šepetėliai, srovė teikia pirmenybę 2-ajam keliui, nes mažėjant kontakto plotui tarp šepetėlio ir segmento, padidėja varža. Tai sustabdo ankstyvą srovės pasikeitimą ir apsaugo nuo kibirkščių nuolatinės srovės mašinoje.
EMF komutacija
Indukcinė ritės savybė yra viena iš lėtos srovės pasikeitimo komutacijos metu priežasčių. Šią problemą galima išspręsti neutralizuojant ritės sukeltą reaktyvumo įtampą, komutacijos laikotarpiu trumpojo jungimo ritėje sukuriant atvirkštinę e.m.f. Šis EMF komutavimas taip pat žinomas kaip įtampos komutavimas.
Tai galima padaryti dviem būdais.
- Brush Shifting metodu.
- Naudojant komutacinius polius.
Taikant šepečių keitimo metodą, nuolatinės srovės generatoriaus šepečiai yra perkelti į priekį, o nuolatinės srovės variklyje - atgal. Tai nustato srautą neutralioje zonoje. Kai komutacinė ritė mažina srautą, atsiranda maža įtampa. Kadangi šepetėlio padėtis turi būti keičiama kiekvienam apkrovos pokyčiui, šis metodas yra retai renkamas.
Antruoju metodu naudojami komutaciniai poliai. Tai maži magnetiniai stulpai, išdėstyti tarp pagrindinių stulpų, pritvirtintų prie mašinos statoriaus. Jie tvirtinami nuosekliai sujungiami su armatūra. Kadangi apkrovos srovė sukelia atgal e.m.f. , šie komutaciniai poliai neutralizuoja magnetinio lauko padėtį.
Be šių komutacinių polių, komutatoriaus angos neliktų lygios su idealiomis magnetinio lauko dalimis, nes magnetinio lauko padėtis keičiasi dėl galinės e.m.f. Komutacijos laikotarpiu šie komutaciniai poliai trumpojo jungimo ritėje sukelia e.m.f, kuris priešinasi reaktyvinei įtampai ir suteikia komutaciją be kibirkščių.
Komutuojamų polių poliškumas yra toks pat kaip pagrindinis generatorius, esantis šalia jo, o komutacinių polių poliškumas yra priešingas pagrindiniams variklio poliams.
Sužinokite apie komutatorius mes nustatėme, kad šis mažas prietaisas vaidina svarbų vaidmenį tinkamai dirbant nuolatinės srovės mašinomis. Komutatoriai yra labai naudingi prietaisai ne tik kaip srovės keitiklis, bet ir saugus mašinų veikimas be žalos dėl kibirkščių. Tačiau vis labiau tobulėjant technologijoms, komutatoriai keičiami naujomis technologijomis. Ar galėtumėte įvardyti naują techniką, kuri pakeitė komutatorius pastarosiomis dienomis?
