с. в номінальному режимі не перевершує деякого граничного значення. Тому у великих машинах і машинах, що працюють при високих частотах обертання, застосовують одновиткового секції і роблять неглибокі пази (не більше 4-6 см в самих потужних машинах) з метою зменшення індуктивності секции. У ряді випадків для зменшення реактивної е.р.с. доводитися обмежувати активну довжину якоря і його окружну швидкість. Всі ці заходи призводять або до зниження потужності машини при заданих габаритах, або до збільшення її розмірів і маси (при заданій потужності). Тому машини постійного струму мають меншу потужність, ніж машини змінного струму тих же габаритів; при потужності 100-1000 кВт зменшення становить 20-25%. Спроби збільшити потужність, допустивши збільшення ступеня іскріння на колекторі, приводять до різкого зростання експлуатаційних витрат. Умови комутації обмежують також граничну потужність, на яку може бути побудована машина постійного струму (при заданій частоті обертання).
Щоб зменшити вплив технологічних відхилень і вібрацій щіток на якість комутації, застосовують обмотки з укороченим кроком і ступінчасті обмотки. У цих обмотках остання секція паза одного шару, закінчуючи комутацію, виявляється магнітно пов'язаної з секцією іншого шару, яка залишається замкнутої щіткою. Внаслідок цього під щіткою виділяється тільки частина електромагнітної енергії залишкового струму
, (2.59)
а інша частина енергії
(2.59а)
передається в короткозамкнутую секцію.
Оскільки технологічні відхилення рівноймовірні в ту і іншу сторони, недокомпенсація реактивної е.р.с. е р.ср змінюється перекомпенсацією і тому накопичення енергії W і не відбувається. Коефіцієнт зв'язку k св = M з / L c у секцій з укороченим кроком досягає значення k св = 0,4 Г· 0,6 (з урахуванням взаємного зв'язку лобових з'єднань), завдяки чому істотно зменшується іскріння під щітками. Однак при тривалих порушеннях комутації, коли похибка О” = [| е р.ср | - | е к.ср |/| е р.ср | має один знак для трьох-п'яти пазів, послідовно закінчують комутацію, взаімоіндуктівность зазначених секцій не має значення, так як комутація секцій одного паза не може поліпшуватися за рахунок комутацій секцій іншого паза (Якщо секції всіх пазів коммутіруют в однакових умовах). Перевагою східчастих обмоток є також і та обставина, що при їх використанні відбувається більш рівномірний знос колектора, так як в пазу є дві самостоятель ві секції, а отже, і електромагнітна енергія, що виділяється при розриві залишкового струму паза розподіляється на дві колекторні пластини (відповідно зменшується їх знос). Недоліком східчастих обмоток є складність забезпечення В«темноїВ» комутації, так як умови комутації двох самостійних секцій вимагають, в загальному випадку, різної величини коммутирующей е.р.с. Таким чином, ступінчасті обмотки можна рекомендувати тільки при дуже складних умовах експлуатації, характеризуються роботою з частими порушеннями комутації (толчкообразних навантаження і т.д.).
Помітне поліпшення комутації відбувається також через виникнення в провідниках обмотки якоря вихрових і контурних (у складних обмотках) струмів. Частина нескомпенсованих енергії комутованих секцій виділяється у вигляді тепла, створюваного вихровими струмами, що має бути враховано при розрахунку, шляхом зменшення результуючої індуктивності секції.
Зменшенню іскріння сприяє збільшення довжини колектора, однак це веде до збільшення габаритів і довжини машини. Щільність струму під щітками не грає істотного значення, проте не слід вибирати її надмірною, так як при перевантаженнях можливий перегрів окремих колекторних пластин. Особливо небезпечно це явище для двигунів постійного струму, працюють в умовах затяжних пусків (наприклад, для тягових двигунів електровозів, екскаваторів і т.п.). Щоб уникнути перегріву окремих пластин і виникнення деформації колектора щільність струму під щітками при тривалих перевантаженнях таких машин не повинна перевищувати 20 А/см 2 .
Важливу роль у процесі комутації грають щітки, які за своїй фізичній природі є нелінійними опорами. При швидкому збільшенні щільності струму під збігають краєм щітки опір щітки різко зростає, що веде до зменшення залишкового струму або повного його усунення, навіть у разі, коли комутація є неідеальної. В електричних машинах великої та середньої потужностей застосовують електрографітні щітки з великим падінням напруги в ковзному контакті (2,4-3,5 В на пару щіток). Такі щітки отримують в електропечах шляхом нагрівання заготовок з вугілля і коксу до температури 2000-2500 В° С, при цьому вони приймають структуру графіту, а тому називаються електрографітовані. На рис. 2.41 показані типові Залежно падіння на...
