การสลับในเครื่อง DC

การสลับในเครื่อง DC นั้นเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดจากการเปลี่ยนทิศทางของกระแสในสายไฟของกระดองที่คดเคี้ยวเมื่อพวกมันเคลื่อนจากกิ่งขนานหนึ่งไปยังอีกกิ่งหนึ่งนั่นคือเมื่อข้ามเส้นที่แปรงอยู่ ( จาก ภาษาละติน commulatio - การเปลี่ยนแปลง) ให้เราพิจารณาปรากฏการณ์การแลกเปลี่ยนโดยใช้ตัวอย่างของเกราะวงแหวน

ในรูป 1 แสดงการสแกนส่วนหนึ่งของขดลวดกระดองที่ประกอบด้วยสายไฟสี่เส้น ส่วนหนึ่งของตัวสะสม (แผ่นตัวสะสมสองแผ่น) และแปรง สาย 2 และ 3 สร้างลูปสลับซึ่งในรูป 1, a จะแสดงในตำแหน่งที่ครอบครองก่อนสวิตช์ ในรูป 1, c — หลังจากเปลี่ยนและในรูป 1, b — ในช่วงระยะเวลาการเปลี่ยน ตัวสะสมและขดลวดกระดองหมุนตามทิศทางที่ระบุโดยลูกศรด้วยความเร็วการหมุน n แปรงจะอยู่กับที่

ในช่วงเวลาก่อนที่จะเปลี่ยนกระดองปัจจุบัน Iya ผ่านแปรงแผ่นสะสมด้านขวาและแบ่งครึ่งระหว่างกิ่งคู่ขนานของกระดองที่คดเคี้ยว สาย 1, 2 และ 3 และสาย 4 สร้างกิ่งขนานที่แตกต่างกัน

หลังจากเปลี่ยนสาย 2 และ 3 จะเปลี่ยนไปยังสาขาคู่ขนานอื่นและทิศทางของกระแสในสายไฟจะเปลี่ยนเป็นตรงกันข้าม การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นในเวลาที่เท่ากับระยะเวลาการสลับ Tk นั่นคือ ในเวลาที่แปรงเคลื่อนจากแผ่นด้านขวาไปยังด้านซ้ายที่อยู่ติดกัน (จริง ๆ แล้วแปรงจะซ้อนทับแผ่นสะสมหลายแผ่นพร้อมกัน แต่โดยหลักการแล้วสิ่งนี้จะไม่ส่งผลกระทบต่อกระบวนการเปลี่ยน) ...

ข้าว. 1. แผนผังของกระบวนการเปลี่ยนปัจจุบัน

ช่วงเวลาหนึ่งของช่วงเวลาการเปลี่ยนจะแสดงในรูป 1, ข. วงจรที่จะสลับกลายเป็นไฟฟ้าลัดวงจรจากแผ่นสะสมและแปรง เนื่องจากในช่วงการเปลี่ยนทิศทางของกระแสในลูป 2-3 นั้นมีการเปลี่ยนแปลง หมายความว่ากระแสสลับจะไหลผ่านลูป ทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กสลับ

หลังทำให้เกิด e ในวงสลับ เป็นต้น v. การเหนี่ยวนำตัวเอง eL หรือปฏิกิริยา e. เป็นต้น v. ตามหลักการของ Lenz เช่น เป็นต้น ค. การเหนี่ยวนำตัวเองมีแนวโน้มที่จะทำให้กระแสในเส้นลวดมีทิศทางเดียวกัน ดังนั้นทิศทางของ eL จึงตรงกับทิศทางของกระแสในลูปก่อนสวิตช์

ภายใต้อิทธิพลของ e เป็นต้น c. การเหนี่ยวนำตัวเองในการลัดวงจร 2-3, id กระแสเพิ่มเติมจำนวนมากไหลเนื่องจากความต้านทานของลูปมีขนาดเล็ก ที่จุดสัมผัสของแปรงกับแผ่นด้านซ้าย กระแส id จะถูกส่งตรงไปยังกระแสกระดอง และที่จุดสัมผัสของแปรงกับแผ่นด้านขวา ทิศทางของกระแสเหล่านี้จะตรงกัน

ยิ่งใกล้ถึงจุดสิ้นสุดของช่วงการเปลี่ยนพื้นที่สัมผัสของแปรงด้วยแผ่นด้านขวาก็จะยิ่งน้อยลงและความหนาแน่นกระแสก็จะยิ่งสูงขึ้น เมื่อสิ้นสุดระยะเวลาการสลับ หน้าสัมผัสของแปรงกับเพลตด้านขวาจะขาดและเกิดอาร์คไฟฟ้าขึ้นยิ่ง ID ปัจจุบันสูงเท่าไร อาร์คก็ยิ่งมีพลังมากขึ้นเท่านั้น

หากแปรงตั้งอยู่บนความเป็นกลางทางเรขาคณิตจากนั้นในวงจรสวิตซ์ฟลักซ์แม่เหล็กของกระดองจะเหนี่ยวนำ e เป็นต้น v. การหมุนของฮีบรู. ในรูป 2 แสดงในระดับที่ขยายใหญ่ขึ้นตัวนำของลูปสวิตช์ที่อยู่บนความเป็นกลางทางเรขาคณิตและทิศทางของ e เป็นต้น c. ตัวเหนี่ยวนำ eL สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่สอดคล้องกับทิศทางของกระแสกระดองในสายนี้ก่อนที่จะเปลี่ยน

ทิศทางของ Heb ถูกกำหนดโดยกฎมือขวาและสอดคล้องกับทิศทางของ eL เสมอ เป็นผลให้รหัสเพิ่มขึ้นมากยิ่งขึ้น การเกิดอาร์คไฟฟ้าระหว่างแปรงและแผ่นสะสมสามารถทำลายพื้นผิวของคอลเลกเตอร์ ส่งผลให้การสัมผัสระหว่างแปรงและคอลเลคเตอร์ไม่ดี

ข้าว. 2. ทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าในวงจรสับเปลี่ยน

เพื่อปรับปรุงสภาพการเปลี่ยน แปรงจะเปลี่ยนเป็นกลางทางกายภาพ เมื่อแปรงอยู่บนตำแหน่งที่เป็นกลางทางกายภาพ ขดลวดที่ให้มาจะไม่ผ่านฟลักซ์แม่เหล็กภายนอกและ e เป็นต้น ก. ไม่เกิดการหมุน. หากคุณย้ายแปรงไปเกินความเป็นกลางทางกายภาพดังแสดงในรูป 3 จากนั้นในวงจรสวิตซ์ ฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดขึ้นจะเหนี่ยวนำให้เกิด e เป็นต้น กับ ek ทิศทางที่ตรงข้ามกับทิศทางของ e เป็นต้น v. การเหนี่ยวนำตัวเอง eL.

ด้วยวิธีนี้ไม่เพียง e. เท่านั้นที่จะได้รับการชดเชย เป็นต้น v. หมุน แต่ยัง e เป็นต้น ก. ชักนำตนเอง (บางส่วนหรือทั้งหมด). ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ มุมรับแรงเฉือนของความเป็นกลางเชิงกายภาพเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ดังนั้น แปรงมักจะติดตั้งชดเชยมุมเฉลี่ยบางส่วนกับมัน

การลดลงของอี เป็นต้น กับในลูปที่รวมไว้จะนำไปสู่การลดลงของ id ปัจจุบันและการลดลงของการปล่อยไฟฟ้าระหว่างแปรงและแผ่นสะสม

เป็นไปได้ที่จะปรับปรุงเงื่อนไขการสลับโดยการติดตั้งเสาเพิ่มเติม (Ndp และ Sdn ในรูปที่ 4) เสาเพิ่มเติมตั้งอยู่ตามแนวที่เป็นกลางทางเรขาคณิต สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เสาเพิ่มเติมที่มีชื่อเดียวกันตั้งอยู่ด้านหลังเสาหลักในทิศทางการหมุนของกระดอง และสำหรับมอเตอร์ - ในทางกลับกัน ขดลวดของเสาเพิ่มเติมเชื่อมต่อเป็นอนุกรมกับขดลวดกระดองในลักษณะที่ฟลักซ์ Fdp ที่สร้างขึ้นนั้นส่งตรงไปยังฟลักซ์กระดอง Fya

ข้าว. 3. ทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าในวงสวิตชิ่งเมื่อแปรงถูกเคลื่อนไปเกินกว่าความเป็นกลางทางกายภาพ

ข้าว. 4. แผนภาพวงจรของขดลวดของเสาเพิ่มเติม

เนื่องจากฟลักซ์ทั้งสองถูกสร้างขึ้นโดยกระแสเดียว (กระแสกระดอง) จึงสามารถเลือกจำนวนรอบของขดลวดของเสาเพิ่มเติมและช่องว่างอากาศระหว่างพวกมันกับกระดองเพื่อให้ฟลักซ์มีค่าเท่ากันในแต่ละกระดอง ปัจจุบัน. ฟลักซ์ของขั้วเสริมจะชดเชยฟลักซ์ของกระดองเสมอ และด้วยเหตุนี้ e เป็นต้น v. จะไม่มีการหมุนในวงสลับ.

เสาเพิ่มเติมมักจะทำขึ้นเพื่อให้ฟลักซ์เหนี่ยวนำ e ในวงจรสวิตซ์ ง. s เท่ากับผลรวม eL + Heb จากนั้นในขณะที่แยกแปรงออกจากแผ่นรวมด้านขวา (ดูรูปที่ 1, c) จะไม่เกิดอาร์คไฟฟ้า

เครื่องจักรไฟฟ้ากระแสตรงอุตสาหกรรมที่มีกำลังตั้งแต่ 1 กิโลวัตต์ขึ้นไปมีเสาเพิ่มเติม