Современные средства улучшения коммутации сводятся, главным образом, к устранению коммутационных и потенциальных причин искрения.
1. Применение добавочных полюсов.
Безыскровая коммутация в машине будет при прямолинейной коммутации и имеет место если iк=0. Добавочный ток iк полностью исчезает, если коммутационная ЭДС ек уравновешивает реактивную ЭДС ep. Для создания соответствующей eк в зоне коммутации между главными полюсами устанавливают добавочные полюсы. МДС (магнитодвижущая сила) добавочных полюсов Fк должна быть направлена против МДС реакции якоря Fq, чтобы скомпенсировать ее в зоне коммутации (ЭДС от поля реакции якоря стремится замедлить коммутацию) и создать, сверх того, поле для компенсации реактивной ЭДС ep. Важно при этом правильно определить полярность добавочных полюсов: в генераторе за главным полюсом должен следовать по направлению вращения добавочный полюс противоположной полярности, а в двигателе наоборот (рис. 1).
Рис.1 — Расположение добавочных полюсов и компенсационной обмотки в машинах постоянного тока
Для того, чтобы компенсация ЭДС ep и eксуществовала при всех значениях тока якоря, обмотка добавочных полюсов соединяется последовательно с якорем, а сердечник этих полюсов делается ненасыщенным. В малых машинах без добавочных полюсов требуемая компенсация может быть достигнута путем некоторого сдвига щеток, а следовательно и коммутационной зоны с геометрической нейтрали: у генераторов – в сторону вращения якоря, у двигателей – против его вращения.
2. Применение компенсационной обмотки.
Для эффективной компенции МДС поперечной реакции якоря и улучшения коммутации в полюсных наконечниках главных полюсов предусматривают устройство пазов, в которые укладывают компенсационную обмотку (рис.1). Эта обмотка включается последовательно в цепь якоря с целью автоматической компенсации Fq при всех нагрузках. Закон распределения МДС компенсационной обмотки в воздушном зазоре имеет вид почти зеркального отображения МДС реакции якоря Fq.
3. Применение твердых сортов щеток.
Некоторое уменьшение тока можно достигнуть увеличением сопротивления контакта щеток Rщ, что осуществляется применением более твердых сортов. В машинах постоянного тока применяют угольно–графитные (УГ), графитные (Г), электрографитированные (ЭГ), медно–графитные (МГ) и бронзо–графитные (БГ) щетки. С целью улучшения коммутации целесообразно применять твердые щетки (УГ, Г, ЭГ), так как они обладают наибольшей величиной переходного сопротивления. Однако допускаемая плотность тока твердых щеток невелика, поэтому их применение ведет к необходимости увеличения площади щеточного контакта, что требует увеличения габаритов коллектора. На судах обычно используются графитные и электрографитированные щетки. Для этих же целей в крупных машинах применяют разрезные щетки, которые обеспечивают, кроме того, и лучший контакт щетки с коллектором.
4. Нормальные условия охлаждения.
Чрезмерный нагрев щеток и коллектора может явиться дополнительной причиной искрения. Кроме того, опыт эксплуатации машин постоянного тока показывает, что безыскровая и длительная работа коллектора наблюдается при образовании на поверхности коллектора устойчивой оксидной пленки, которая образуется только при определенной влажности, температуре и чистоте охлаждающей среды.
