Прямолинейная коммутация. 
Коммутация в машинах постоянного тока

Этот вид коммутации имеет место в машине, если в процессе коммутации в коммутирующей секции ЭДС не наводится или, что более реально, сумма ЭДС в коммутирующей секции равна нулю. В этом случае для коммутирующей секции, замкнутой щеткой (рис. 1, б), в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно записать.

i₁r₁ — i₂r₂ = 0 (1).

r₁ и r₂ — переходные сопротивления между щеткой и сбегающей 1 и набегающей 2 пластинами; i₁ и i₂ — токи, переходящие в обмотку якоря через пластины 1 и 2:

i₁ = i_a + i; i₂ = i_a — i (2).

здесь i — ток в коммутирующей секции.

Используя (2), получим.

(i_a + i) r₁ — (i_a — i) r₂ = 0

откуда ток в коммутирующей секции.

i = i_a(r₂ — r₁)/ (r₂ + r₁) (3).

Закон изменения тока коммутирующей секции в функции времени определяется уравнением.

i = i_а(1 — 2t /Т_к). (4).

Это уравнение является линейным, а поэтому график i = f (t) представляет собой прямую линию, пересекающую ось абсцисс в точке t = 0,5 T_k (рис. 2). Коммутация, при которой ток в коммутирующей секции i изменяется по прямолинейному закону, называют прямолинейной (идеальной) коммутацией.

Весьма важным фактором, определяющим качество коммутации, является плотность тока в переходном контакте «щетка-пластина»: j_i — плотность тока под сбегающим краем щетки; j₂ — плотность тока под набегающим краем щетки.

Плотность тока под щеткой прямо пропорциональна тангенсу угла между осью абсцисс и графиком коммутации, т. е.

График прямолинейной (идеальной) коммутации имеет вид прямой линии. При этом б₁ = б₂, а следовательно, плотность тока в переходном контакте «щетка — коллектор» в течение всего периода коммутации остается неизменной (j₁ = j₂ = const). Физически это объясняется тем, что при прямолинейной коммутации убывание тока, проходящего через сбегающую пластину коллектора, пропорционально уменьшению площади контакта щетки с этой пластиной, а нарастание тока через набегающую пластину пропорционально увеличению площади контакта щетки с этой пластиной.

Рис. 2. График тока прямолинейной коммутации

Из построений, сделанных на рис. 2, следует, что к моменту времени, когда щетка теряет контакт со сбегающей пластиной, ток через эту пластину уменьшается до нуля. Таким образом, при прямолинейной коммутации пластина коллектора выходит из-под щетки без разрыва тока.

Изложенные свойства прямолинейной (идеальной) коммутации — постоянство плотности тока под щеткой и выход пластины из-под щетки без разрыва тока — являются основными, и благодаря им этот вид коммутации не сопровождается искрением на коллекторе.