Meie igapäevaelus on alalisvoolumasinate kasutamine meie igapäevasteks vajadusteks muutunud tavapäraseks. Alalisvoolumasin on energia muundamine seade, mis teeb elektromehaanilised muundamised . Alalisvoolumasinaid on kahte tüüpi - alalisvoolumootorid ja Alalisvoolugeneraatorid . Alalisvoolumootorid muudavad alalisvoolu jõu mehaaniliseks liikumiseks, alalisvoolugeneraatorid aga mehaanilise liikumise alalisvooluks. Kuid saak on see, et alalisvoolugeneraatoris tekitatav vool on vahelduvvoolu, kuid generaatori väljund on alalisvool !! Samamoodi on mootori põhimõte rakendatav, kui mähises olev vool vaheldub, kuid alalisvoolumootorile rakendatav võimsus on alalisvool !! Kuidas need masinad siis töötavad? Vastus sellele imele on väike seade nimega “Commutator”.
Mis on kommutatsioon?
Alalisvoolumasinate kommuteerimine on protsess, mille käigus toimub voolu ümberpööramine. Alalisvoolugeneraatoris kasutatakse seda protsessi juhtides indutseeritud vahelduvvoolu teisendamiseks alalisvoolu väljundiks. Alalisvoolumootorites kasutatakse kommuteerimist suuna muutmiseks Alalisvool enne mootori mähistele kandmist.
Kuidas toimub kommuteerimisprotsess?
Selles protsessis aitab seade Commutator. Vaatame alalisvoolumootori toimimist kommuteerimisprotsessi mõistmiseks. Põhiprintsiip, mille alusel mootor töötab, on elektromagnetiline induktsioon. Kui vool juhitakse läbi juhi, tekitab see selle ümber magnetvälja jooni. Samuti teame, et kui magnetiline põhja ja magnetiline lõuna on vastamisi, liiguvad magnetjõujooned põhjapooluse magnetist lõunapooluse magnetiks, nagu on näidatud alloleval joonisel.
Väe magnetjooned
Kui juht, mille ümber on indutseeritud magnetväli, asetatakse nende magnetjõujoonte teele, blokeerib see nende tee. Niisiis püüavad need magnetjooned seda takistust eemaldada, liigutades seda kas üles- või allapoole, sõltuvalt voolu suunast autojuht . See tekitab motoorset efekti.
Mootori mõju spiraalile
Kui an Elektromagnetiline mähis on paigutatud kahe magneti vahele, põhi on suunatud teisest magnetist lõunasse, magnetjooned liigutavad mähist ülespoole, kui vool on ühes suunas, ja allapoole, kui mähises olev vool on vastupidises suunas. See loob mähise pöörleva liikumise. Mähise voolu suuna muutmiseks kinnitatakse mähise mõlemasse otsa kaks poolkuukujulist metalli, mida nimetatakse kommutaatoriks. Metallist harjad asetatakse nii, et üks ots on aku külge kinnitatud ja teine ots on ühendatud kommutaatoritega.
Alalisvoolumootor
Kommutatsioon alalisvoolumasinas
Igas armatuuri poolis on selle otsa kinnitatud kaks kommutaatorit. Voolu muundamiseks peaksid kommutaatori segmendid ja harjad säilitama pidevalt liikuva kontakti. Suuremate väljundväärtuste saamiseks kasutatakse alalisvoolu masinates rohkem kui ühte mähist. Nii et ühe paari asemel on meil mitu kommutaatori segmentide paari.
Alalisvoolu kommuteerimine
Spiraal on harjade abil väga lühikese aja jooksul lühis. Seda perioodi nimetatakse kommuteerimisperioodiks. Vaatleme alalisvoolumootorit, milles kommutaatori varraste laius on võrdne harjade laiusega. Juhi kaudu voolav vool olgu Ia. Olgu a, b, c mootori kommutaatori segmendid. Praegune pöördumine mähises, st. kommuteerimisprotsessi saab mõista järgmiste sammude abil.
Positsioon-1
positsioon 1
Laske armatuuril pöörelda, seejärel liigub harja üle kommutaatori segmentide. Laske harja kommutaatori kontakti esimene positsioon segmendis b, nagu eespool näidatud. Kuna kommutaatori laius on võrdne harja laiusega, on ülaltoodud asendis kommutaatori ja harja kogupinnad üksteisega kontaktis. Kommutaatori segmendi poolt selles asendis harja juhtiv kogu vool on 2Ia.
Positsioon-2
Nüüd pöörleb armatuur paremale ja harja puutub vardaga a kokku. Selles asendis on kogu juhtiv vool 2Ia, kuid mähises olev vool muutub. Siin voolab vool läbi kahe tee A ja B. 3/4 / 2Ia pärineb mähisest B ja ülejäänud 1/4 pärineb mähisest A. Kui KCL rakendatakse segmendi a ja b korral, mähise B kaudu läbitav vool vähendatakse väärtusele Ia / 2 ja segmendi a kaudu tõmmatud vool on Ia / 2.
positsioon 2
Positsioon-3
Selles harja pooles osas puutub pind kokku segmendiga a ja teine pool segmendiga b. Kuna kogu voolu tõmmatud küna harja suurus on 2Ia, tõmmatakse vool Ia läbi mähise A ja Ia tõmmatakse läbi mähise B. KCL-i kasutades võime täheldada, et mähises B olev vool on null.
asend 3
Positsioon-4
Selles asendis on neljandik harja pinnast kontaktis segmendiga b ja kolm neljandikku segmendiga a. Siin on spiraali B kaudu tõmmatud vool - Ia / 2. Siin võime täheldada, et spiraali B vool on vastupidine.
positsioon 4
Positsioon-5
Selles asendis on harja täielikus kontaktis segmendiga a ja mähise B vool on Ia, kuid on vastupidises suunas positsiooni 1 praeguse suunaga. Seega on segmendi b jaoks kommuteerimisprotsess lõpule viidud.
positsioon 5
Kommuteerimise mõjud
Arvutamist nimetatakse ideaalseks kommutatsiooniks, kui voolu ümberpööramine on kommuteerimisperioodi lõpuks lõppenud. Kui praegune tagasikäik on kommuteerimisperioodil lõpule viidud, tekib harjade kokkupuutel sädemeid ja ülekuumenemine kahjustab kommutaatori pinda. Seda defekti nimetatakse halvasti kommuteeritud masinaks.
Seda tüüpi defektide vältimiseks on kommuteerimise parandamiseks kolme tüüpi meetodid.
- Resistentsuse kommuteerimine.
- EMF-i kommuteerimine.
- Mähise kompenseerimine.
Vastupanu kommuteerimine
Halva kommuteerimise probleemi lahendamiseks kasutatakse resistentsuse kommuteerimise meetodit. Selle meetodi korral asendatakse madalama takistusega vaskharjad suurema takistusega süsinikharjadega. Vastupidavus suureneb ristlõike väheneva alaga. Niisiis, järelkommutaatori segmendi takistus suureneb, kui harja liigub esisegmendi suunas. Seega on juhtiv segment enim soositud praeguse tee jaoks ja suur vool läheb juhtiva segmendi poolt ette nähtud teed, et jõuda harjani. Seda saab hästi mõista, vaadates meie allolevat joonist.
Ülaltoodud joonisel võib spiraali 3 vool minna kahte teed. Tee 1 rullist 3 pooli 2 ja segment b. Lühisvoolu 2 rada 2, seejärel mähis 1 ja segment a. Vasepintslite kasutamisel läheb vool 1 teed, kuna tee pakub madalamat takistust. Kuid söeharjade kasutamisel eelistab vool rada 2, sest kui harja ja segmendi kokkupuutepind väheneb, suureneb takistus. See peatab voolu varase pööramise ja väldib alalisvoolumasina sädemeid.
EMF-i kommutatsioon
Mähise induktsioonomadus on üks kommutatsiooniprotsessi ajal voolu aeglase pöördumise põhjustest. Selle probleemi saab lahendada mähise tekitatud reaktantspinge neutraliseerimisega, tekitades kommuteerimisperioodil lühise mähises vastupidise e.m.f. Seda EMF-kommutatsiooni tuntakse ka kui pinge kommuteerimist.
Seda saab teha kahel viisil.
- Brush Shifting meetodil.
- Kasutades kommuteeruvaid pooluseid.
Harjade vahetamise meetodil nihutatakse harjad alalisvoolugeneraatori jaoks ettepoole ja alalisvoolumootoris tahapoole. See loob neutraalses tsoonis voo. Kuna kommuteeriv mähis lõikab voogu, indutseeritakse väike pinge. Kuna harja asendit tuleb koormuse iga muutuse korral muuta, eelistatakse seda meetodit harva.
Teises meetodis kasutatakse kommuteeruvaid pooluseid. Need on masina staatorile paigaldatud peapostide vahele paigutatud väikesed magnetpostid. Need kinnitatakse järjestikku armatuuriga. Kuna koormusvool põhjustab tagasi e.m.f. , need kommuteerivad poolused neutraliseerivad magnetvälja positsiooni.
Ilma nende kommuteerivate poolusteta ei jääks kommutaatori pilud joondatuks magnetvälja ideaalsete osadega, kuna magnetvälja asend muutub tagant e.m.f. Komutatsiooniperioodil indutseerivad need kommuteeruvad poolused lühise mähises e.m.f, mis on vastu reaktantspingele ja annab sädemevaba kommutatsiooni.
Kommuteeruvate pooluste polaarsus on sama, mis generaatori jaoks selle kõrval asuv peamine poolus, samas kui kommuteerivate pooluste polaarsus on vastupidine mootori peamistele poolustele.
Õppimine kommutaator leidsime, et see väike seade mängib olulist rolli alalisvoolumasinate korralikus töös. Kommutaatorid on väga kasulikud seadmed mitte ainult voolu muundurina, vaid ka masinate ohutuks kasutamiseks ilma sädemeteta kahjustamata. Kuid tehnoloogia üha suureneva arengu korral asendatakse kommutaatorid uue tehnoloogiaga. Kas oskate nimetada uut tehnikat, mis asendas viimastel päevadel kommutaatoreid?
