Среднее профессиональное образование а. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов электрические машины и преобразователи подвижного состава

Компенсационная обмотка. Действенным средством устранения неравномерного 
распределения индукции в воздушном зазоре является применение в машинах постоянного 
тока компенсационной обмотки. Компенсационная обмотка укладывается в пазах 
наконечников главных полюсов и включается последовательно с обмоткой якоря таким 
образом, чтобы ее МДС F
ко
была направлена встречно МДС обмотки якоря F
оя
. 
Компенсационная обмотка распределяется по всей поверхности полюсного наконечника всех 
главных полюсов. Включение компенсационной обмотки последовательно с обмоткой якоря 
обеспечивает автоматическую компенсацию МДС обмотки якоря при любой нагрузке 
машины. При наличии компенсационной обмотки магнитное поле машины при переходе из 
режима холостого хода к режиму нагрузки остается практически неизменным. Машина 
постоянного тока с компенсационной обмоткой более надежна в работе. Однако 
компенсационная обмотка делает машину дороже и сложнее, поэтому ее применяют только в 
машинах большой мощности, работающих с резкими колебаниями нагрузки. 
1.9. Коммутация в машинах постоянного тока. 
Коммутацией называется процесс переключения секций из одной параллельной ветви в 
другую путем замыкания этих секций щетками. В одной из двух параллельных ветвей, 
имеющих общую щетку, ток направлен от начала секции к концу, а во второй – от конца к 
началу, поэтому за время коммутации направление тока в переключаемой секции должно 
измениться на противоположное. На рис. 1.21 показаны три положения секции одноходовой 
петлевой обмотки в процессе коммутации. Ширина щетки b
щ
принята равной ширине 
коллекторного деления t
к
, толщина изоляции между коллекторными пластинами не 
учитывается. Предполагается, что нагрузка машины постоянна и ток в каждой параллельной 
ветви равен i
a
. В начальный момент времени (t = 0) щетка находится под пластиной 2 (рис. 
1.21, а), ток секции i
с
в проводнике cd и в коллекторной пластине 2 равен току двух 
параллельных ветвей, т.е. 2i
a
. В проводнике ab ток секции i
с
= 0. В секции ас, 
присоединенной к коллекторным пластинам 1 и 2, ток i
с
= i
a
и направлен от начала а секции к 
ее концу с. Через отрезок времени t < T
к
после начала переключения секции ас обе 
коллекторные пластины 1 и 2 оказываются расположенными над щеткой, и ток 
параллельных ветвей проходит по проводникам ab и cd (рис. 1.21, б). В конечный момент 
коммутации коллекторная пластина 1 занимает над щеткой положение пластины 2, ток обеих 
параллельных ветвей обмотки направлен по проводнику ab к коллекторной пластине 1, так 
что i
с
= 2i
a
и i
с
= 0. В рассматриваемой секции ток направлен от конца с к началу а, т.е. i
с
= -i
a
(рис. 1.21, в). Время Т
к
, за которое происходит переключение секции из одной параллельной 
ветви в другую, называют периодом коммутации, обычно оно составляет 0,0001...0,0003 с. 

---

30 / 203 
Рис. 1.21. Схема коммутации секций обмотки якоря. 
Время Т
п
за которое секция перемещается от одной щетки к другой, значительно больше, и 
ток в этой секции сохраняется неизменным в течение Т
п
. Для определения тока в секции 
воспользуемся уравнением равновесия ЭДС и напряжений. Согласно второму правилу 
Кирхгофа алгебраическая сумма падений напряжений в замкнутом контуре электрической 
цепи равна алгебраической сумме ЭДС в этом контуре: ∑e = ∑ir. Цепь (см. рис. 1.21, б), 
состоит из пяти участков: секции ас с сопротивлением r
с
, соединительного провода лобовой 
части cd с сопротивлением r
пр
контакта пластины 2 со сбегающей частью щетки, имеющего 
сопротивление r
щ2
, контакта пластины 1 с набегающей частью щетки, имеющего 
сопротивление r
щ1
, и соединительного провода лобовой части bа с сопротивлением r
пр
. При 
правом обходе этой цепи, начиная с узла а, сумма падений напряжений: 
i
c
r
c
+ i
c
r
пр
+ i
c
r
щ2
- i
c
r
щ1
- i
c
r
пр
= ∑e (1.51) 
Согласно теории коммутации общее сопротивление r
щ
контакта соответствует полной 
рабочей поверхности щетки, распределяется обратно пропорционально величине 
поверхности соприкосновения щетки с коллекторными пластинами и не зависит от 
плотности тока в контакте. При наиболее распространенных угольных и электрографитовых 
щетках сопротивление скользящего контакта значительно превосходит сопротивление 
остальных участков рассматриваемой цепи, поэтому можно не учитывать влияние 
сопротивлений r
с
и r
пр
на изменение тока i
с
. Применив это допущение, получим 
i
c
= i
a
(1 - 2t / T
к
) + ∑е / r
щ
(T
к
/ t + T
к
/ Т
к
- t) (1.52)