11. Физическая сущность процесса коммутации и его особенности у тягового двигателя пульсирующего тока. Способы улучшения состояния коммутации тяговых двигателей

Коммутационные качества ТД оцениваются состоянием коммутации и коммутационной прочностью. Искрение между щётками и коллектором - это внешние проявления коммутационных процессов. коммутация- это процессы под щёткой. Под ком. прочностью понимают стойкость ТД к перебросу круговых огней. Она определяется потенциальными условиями на коллекторе (распределением напряжением). Физическая сущность процесса коммутации – процесс перехода секции обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую, сопровождаемый изменением направления тока в секции. В этом переходе каждая секция замыкается щёткой накоротко т.к. секция обладает индуктивностью при изменении направления тока возникает ЭДС самоиндукции, направление которой препятствует изменению тока. В коротко замкнутой секции обмотки якоря наводится реактивная ЭДС e_p=e_c+e_вз=-(l+M)2i_a/T; если не скомпенсировать e_p,,то протекающий за счет нее ток коммутируемой секции будет разрываться щеточным контактом. Это вызовет сильное искрение. Для компенсации реактивной ЭДС предназначены ДП. Которые создают в зоне коммутации магнитный поток Фп с магнитной индукцией Вк, в результате чего в коммутируемых секциях наводится коммутирующая ЭДС e_k=Вкe_aV_a. Условия нормальной коммутации по классической теории e_p=e_k, для выполнения этого условия необходимо чтобы Вк=Кiд, где Ккоэфф. пропорциональности. Зависимость Вк от Iд нелинейная. Поэтому для выполнения условия e_К=е_Р необходимо, чтобы ДП работали на прямолинейной части кривой Вк(Iд) рис.1. во всём диапазоне токов. Угол  определяется воздушным зазором 1 между ДП и якорем . Магнитная цепь ДП должна быть не насыщенной. Это достигается за счёт второго магнитного зазора2 между сердечником ДП и остовом из диамагнитных прокладок, при этом наблюдается условие Вк=кIд. Одновременно предотвращается увеличение магнитного потока рассеяния Фsд, уменьшаются вихревые токи в неустановившихся режимах. Для лучшей коммутации желательно некоторые перекомпенсации ТД во всём диапазоне токов Iд, то есть е_К>е_Р. Для снижения е_Р надо снижать отношение высоты зубцов к ширине пазов якоря, то есть h_Z/b_n<= 34. Особенно эффективен переход к беспазовым якорям. При этом проводимость МП рассеяния уменьшается в 35 раз по сравнении с обычным якорем.

Свойство щеток и щеточного контакта оказывают существенное влияние на коммутацию ТД. Согласно ГОСТ 183-74 степень искрения должна быть не выше 1; 1,25; 1,5 для диапазона рабочих режимов степень искрения меньше либо равно 2 при кратковременной перегрузке. Искрения вызванные несоответствием е_К и е_Р определяется факторами электромагнитной природы (плохо работает ДП) и механической природы (нарушения нормального состояния коллектора и щеток). В ТД механический фактор проявляется больше чем в стационарных, так как испытывают большие динамические нагрузки, ударные, т.е. процесс потери и восстановления питания – срабатывания защиты и д.р.. Для улучшения коммутации при переходных процессов в ТД применяют шихтованный магнитопровод (уменьшение вихревых токов)