第9章补直流电机的换向

1、9-7 直流电机的换向直流电机的换向1、换向的概念、换向的概念 电枢旋转时，被电刷短路的元件从短路开始电枢旋转时，被电刷短路的元件从短路开始到短路结束，到短路结束， 从一条支路转换到另一条支路，从一条支路转换到另一条支路， 电电流改变了方向。流改变了方向。 换向元件中电流的这种变化过程，称为换向元件中电流的这种变化过程，称为换向过程；换向过程； 从换向开始到换向结束所需时间，称为从换向开始到换向结束所需时间，称为换向周期。换向周期。 换向不利会产生换向火花，损坏直流电机。换向不利会产生换向火花，损坏直流电机。2、换向过程、换向过程元件元件 1从电刷从电刷A右边转到左边，右边转到左边，电流方向改

2、变。电流方向改变。11 NSA11SNA2、换向过、换向过程程（假设电刷宽度等于换向片宽度）（假设电刷宽度等于换向片宽度）1 2vkia2ia换向开始换向开始t=01 2vkiai1i22ia正在换向正在换向t=(0Tk)2iaia1 2vk2ia换向结束换向结束 t=Tk3、直线换向、直线换向如果换向元件中电势为零，如果换向元件中电势为零， 则在被电刷短路的闭则在被电刷短路的闭合回路中不会有环流。合回路中不会有环流。iTk i+ia-iat0理想换向（直线换向）理想换向（直线换向）即换向元件中感应电动势即换向元件中感应电动势为零。为零。换向周期换向周期TK：即一元件被电刷短路开始到短路完毕：

3、即一元件被电刷短路开始到短路完毕所经历的时间。所经历的时间。换向元件中的电流由电刷与相邻两换向片的接触换向元件中的电流由电刷与相邻两换向片的接触面积决定。变化曲线是一条直线，称为面积决定。变化曲线是一条直线，称为直线换向直线换向。4、换向元件中的感应电势、换向元件中的感应电势（1）电抗电势）电抗电势er 换向元件中由于换向电流的变化所引起的自感换向元件中由于换向电流的变化所引起的自感电势和互感电势之和，称为电势和互感电势之和，称为电抗电势电抗电势。dtdiLerr Lr：换向元件的电抗系数，包括自感和互感：换向元件的电抗系数，包括自感和互感er的平均值：的平均值：karrrTiLtiLe2 设

4、电刷宽度设电刷宽度bs等于换向片宽度等于换向片宽度bk，换向片数为，换向片数为K，nKnDKDvbvbTaakkksk 6060/ / 则：则：电抗电势的特点：电抗电势的特点：nITieakar 电机负载越重或转速越高，电机负载越重或转速越高， 电抗电势越大。电抗电势越大。 电抗电势的方向阻止换向电流的变化，因此电抗电势的方向阻止换向电流的变化，因此er的方向必与换向前的元件电流的方向必与换向前的元件电流ia的方向一致。的方向一致。4、换向元件中的感应电势、换向元件中的感应电势 换向元件所处的几何中线处，换向元件所处的几何中线处，主磁场几乎为零；主磁场几乎为零； 电枢反应磁势所产生的磁通电枢反

5、应磁势所产生的磁通 a正好穿过换向元件。正好穿过换向元件。 电枢旋转时，换向元件切割电枢旋转时，换向元件切割a 所生电势所生电势ea称为旋转电势。称为旋转电势。 aeaNSner（2）旋转电势）旋转电势4、换向元件中的感应电势、换向元件中的感应电势旋转电势的特点：旋转电势的特点： 设换向元件匝数为设换向元件匝数为Nk，电枢反应磁势在换向，电枢反应磁势在换向元件处所生的磁密为元件处所生的磁密为Ba， 则则ea的平均值：的平均值：akaavlNBe 2 ，负载越重或者转速越高，负载越重或者转速越高， 旋转电势旋转电势也越大。也越大。 nIeaa 根据右手定则，根据右手定则，ea 的方向总是与换向前

6、元件中的方向总是与换向前元件中的电流方向相同，的电流方向相同，ea与与 er方向一致，也是阻碍换方向一致，也是阻碍换向的。向的。 4、换向元件中的感应电势、换向元件中的感应电势5、电刷下产生火花的原因、电刷下产生火花的原因换向元件中存在两个方向相同的电势换向元件中存在两个方向相同的电势er和和ea，合，合成电势：成电势： 0raeee合成电势在换向元件闭合回路中产生的环流：合成电势在换向元件闭合回路中产生的环流：ReeReirak由闭合转为断开时，由由闭合转为断开时，由 ik建立的电磁能量以火花的建立的电磁能量以火花的形式释放出来。形式释放出来。tii k电 枢换向器NS电枢绕组与电枢绕组与换

7、向片焊接换向片焊接电电枢枢绕绕组组电动机工作原理演示电动机工作原理演示6、改善换向的方法、改善换向的方法 由于附加换向电流由于附加换向电流ik的存在，引起电磁性换向的存在，引起电磁性换向火花。所以，消除换向火花的措施有：火花。所以，消除换向火花的措施有：1、增大增大Rb ：选用合适的电刷，改善环境促使氧化选用合适的电刷，改善环境促使氧化膜的形成。膜的形成。2、减小减小e ：安装换向磁极、：安装换向磁极、移刷等。移刷等。 其中最有效的办法是安装换向极。其中最有效的办法是安装换向极。6、改善换向的方法、改善换向的方法安装换向极：安装换向极：抵消电枢反应磁势，使抵消电枢反应磁势，使ea0换向极磁势换

8、向极磁势建立建立Bk，产生，产生ek，使，使0kreee7、换向极极性的确定：、换向极极性的确定：+-+nNkSk电动机电动机发电机发电机X.Xerekerek对发电机对发电机对电动机对电动机NS8、安装换向极的要求、安装换向极的要求 换向极应装在几何中性线上换向极应装在几何中性线上; 换向极的极性使产生的换向极的极性使产生的Bk方向与电枢反应磁方向与电枢反应磁势的方向相反。势的方向相反。 换向极绕组必须与电枢绕组串联，使在任何换向极绕组必须与电枢绕组串联，使在任何时候，时候，ek- er。9、加换向极后的结构图、加换向极后的结构图10、环火及其防止措施、环火及其防止措施 电位差火花与换向火花连成一片，构成环火。电位差火花与换向火花连成一片，构成环火。 防止环火的措施防止环火的措施：在主磁极的极靴装补偿绕组，：在主磁极的极靴装补偿绕组， 并与电枢绕组串联（反向），产生的磁势方向与并与电枢绕组串联（反向），产生的磁势方向与电枢反应磁势相反。电枢反应磁势相反。 电枢反应使气隙磁场发生畸变，电枢反应使气隙磁场发生畸变， 使处于使处于 处处的元件的感应电势增大。当片间电压