17. Коллектор и щетки. Выбор числа коллекторных пластин, проверка коммутации.

Наружный диаметр коллектора, м,

– при открытых пазах якоря: D_к=(0,65 - 0,7)D,

где D – диаметр якоря.

– при полузакрытых пазах якоря и отсутствии петушков на коллекторе D_к=(0,65 - 0,8)D

D_k – округлять до стандартного.

Проверка коллекторного деления, м, t_к= ( D_к)/К, где К – число коллекторных пластин, Окружная скорость коллектора V_к=( D_к n)/6035 м/c.

Коллектор при D_к250мм – выполняется на пластмассе.

П ри больших диаметрах и V_к  35 м/c применяются коллектора арочного типа, V_к35 м/c применяются коллектора с бандажными кольцами. При D_к  195мм концы секций присоединяются непосредственно к коллекторным пластинам. При больших значениях к петушкам. Толщина изоляции между коллекторными пластинами от 0,6 - 1,5 мм, в качестве изоляции применяется миканит.

Выбор щеток основывается на режиме работы, мощности машины, окружающей среде. Размеры b_щ l_щ h_щ – стандартизированы. b_щ и l_щ выбираются таким образом чтобы плотность тока щётки не превышала допустимую по ГОСТ на 2…3 А/мм². Наибольшее применение находят щетки электро графитные ЭГ, в авиации МГС, в машинах малой мощности М1, М6, МГ, в высоковольтных ЭГ,Г3. Выбор размеров щетки _щ=b_щ/t_к, при простой волновой обмотке _щ = 2 - 4, простой петлевой _щ  U_п+0,5, сложная обмотка _щ  m + 1, где m- число ходов обмотки.

Полная контактная площадь щетки S_щ=2I_н/J_щ, , определяется количество щеток на болт N^’_щ= S_щ/(2p b_щ l_щ) – округляется до целого в большую сторону. Проверяется плотность тока под щетками . Длинна коллектора при шахматном расположении щёток по длине коллектора, м, .

Проверка коммутации: оценка коммутации на стадии проектирования проводится по  ЭДС в коммутируемой секции е_R – реактивная ЭДС, е_BР-ЭДС вращения.

, где W_c – число витков секции; l_a – длина якоря, м; A – линейная нагрузка; v_a – окружная скорость якоря, м/с; – приведённая удельная магнитная проводимость пазового рассеяния:

– для овальных полузакрытых пазов: ;

– для прямоугольных пазов: .

е_B-обусловлена поперечной р.я. действующей в зоне коммутации.

 0,5 В в ответственных машинах,  1,5…2,0 В.

Ширина зоны коммутации – это пространство в меж полюсном окне в котором должна находится коммутируемая секция.

В микромашинах и машинах небольшой мощности оценка качества коммутации по выше записанной формулам если нет дополнительных полюсов. При использовании дополнительных полюсов обмотка добавочных полюса спроектирована таким образом чтобы ЭДС е_к по величине была несколько больше реактивной ЭДС, в этом случае коммутация будет несколько ускоренной при которой плотность тока под щеткой будет больше под сбегающим краем а, под набегающим.

18. Улучшение коммутации. Дополнительные полюсы, особенности расчета.

Магнитная сила обмотки добавочных полюсов должна создать в зоне коммутации магнитное поле, индуктирующее в коммутируемой секции ЭДС коммутации направленную встречно реактивной ЭДС . должна быть несколько больше , чтобы процесс коммутации протекал с некоторым ускорением. В машинах дополнительные полюса могут выполнятся как из цельной паковки так и шихтованными с толщиной листа от 0,5-1мм.

Обычно при высоте оси вращения до 132 мм дополнительный полюс шихтуется в направлении под углом 90 по отношению к шихтовке главного полюса.

Для регулирования воздушного зазора под дополнительными полюсами между станиной и добавочным полюсом устанавливаются регулирующие прокладки общая толщина которой составляет 50% от величины воздушного зазора. .

Сердечники добавочных полюсов выполняют из стали марки Ст3 при диаметрах якоря до 0,16 м, при больших диаметрах – из листов электротехнической стали марки 3411 толщиной 1,0 мм. В зависимости от отношения ширины полюсного наконечника к ширине сердечника форма поперечного сечения добавочного полюса может быть прямоугольной и прямоугольной со скошенным наконечником при (см. рис.).

При расчёте индукции в воздушном зазоре под добавочными полюсами принимают расчётное значение реактивной ЭДС . В этом случае индукция , Тл, .

Ширина добавочного полюса b_д может быть предварительно выбрана из справочного материала.

Ширина полюсного наконечника: . Длину наконечника добавочного полюса принимают равной длине якоря. Магнитный поток добавочного полюса в воздушном зазоре в зоне коммутации, Вб, , где – расчётная ширина полюсного наконечника добавочного полюса. Магнитный поток в сердечнике добавочного полюса, Вб, , где – коэффициент рассеяния добавочных полюсов (2,5…3,5) – для машин без компенсационной обмотки, 2 – для машин с компенсационной обмоткой.

В микромашинах улучшение коммутации достигается за счет уменьшения e_R e_B. – добавочный ток. На стадии проектирования уменьшается А, или выбирается щетка с большим удельным сопротивлением под сбегающим краем. Сдвиг щетки с нейтрали.

Ширину сердечника добавочного полюса предварительно определяют по кривым (зависимость от D). Длину сердечника добавочного полюса принимают равной длине якоря; для машин с диаметром якоря до 0,132 м длина добавочного полюса короче длины полюсного наконечника на (5…10)∙10^-3м.

Индукция в сердечнике добавочного полюса, Тл, Тл. Для расчёта МДС обмотки добавочных полюсов необходимо определить магнитные напряжения отдельных участков и полную МДС магнитной цепи на один полюс. , где – сумма магнитных напряжений всех участков.

МДС обмоток добавочных полюсов для машин постоянного тока без компенсационной обмотки находятся в пределах . Число витков обмотки на один добавочный полюс , где – число параллельных ветвей обмотки добавочного полюса, обычно равно чилу параллельных ветвей компенсационной обмотки. – округляется до целого числа.

Сечение провода обмотки добавочных полюсов, м², при IP44 , при IP22

После проверки размещения катушек главных и добавочных полюсов, определяются окончательные размеры витка катушки, м, , где – ширина катушки добавочного полюса; – односторонний размер зазора между сердечником добавочного полюса и катушкой с учётом изоляции сердечника: м при диаметрах якоря до 500 мм. Сопротивление обмотки добавочного полюса в холодном состоянии, Ом, Масса меди обмотки добавочных полюсов, кг,