直流电机的换向.ppt

1、1.5 直流电机的换向,由电机绕组连接分析可知，直流电机的电枢绕组是一闭合绕组，电刷把这一闭合电路分成几个支路，每个支路的元件数相等。一个电刷两边所连接的两条支路中电流方向相反，电枢旋转时，绕组元件从一个支路经电刷，进入另一个支路时，电流方向改变。绕组元件中电流改变方向的过程称为换向。 换向是直流电机中十分重要的问题，换向会使电刷和换向器之间产生火花，严重时会烧坏换向器与电刷，使电机不能正常工作和寿命缩短。我国对电机换向时产生的火花等级与允许的运行状态有相应的规定。,1.5.1 换向过程 从换向开始到换向结束的过程就称为换向过程。电枢绕组中每个元件都要经过换向过程，所有元件在换向过程中的情况一

2、样，只需讨论一个元件的换向过程就可以了。图1.19表示1号元件的换向过程。设电刷的宽度等于一个换向片的宽度，电刷不动，元件和换向器以v的速度自右向左运动。 图1.19 元件1中的电流换向过程,电刷只与换向片1接触，如图1.19（a）所示，此时元件1处于电刷右边的支路，元件中的电流等于支路电流+i，电流方向如图，1号元件即将开始换向。 元件移动，电刷同时与换向片l和2接触，如图1.19（b）所示，此时1号元件被电刷短接，表明该元件正在换向，其电流从+i逐渐减小到零。 元件继续移动， 电刷只与换向片2接触，如 图l.19（c）所示，此时元件1属于电刷左边的支路，元件中的电流方向改变且从零逐渐增大到

3、-i，则1号元件结束换向。 换向过程所需的时间称为换向周期TK，通常只有千分之几秒。,1.5.2 换向元件中的感应电动势和电流变化的特点 1换向元件中的电动势 （1）电抗电动势ex 在换向过程中，由于换向元件中电流从+i到-i的变化，在换向元件中产生自感电动势，其方向由楞次定律可知它总是阻碍原电流的变化，即方向应与换向前电流+i方向相同。 （2）旋转电动势er 由于电枢反应使几何中性线上电刷处的磁场并不为零，换向元件旋转移动到此处时切割磁场产生的感应电动势，其方向可用右手定则判断，也是与绕组元件中原来电流方向相同。 总的感应电动势为,2换向元件中电流变化的特点 如果没有感应电动势产生，图1.1

4、9中换向片1逐渐离开电刷时，元件1中的电流从+i逐渐减小到零，电刷上电流密度是均匀的，称为直线换向。 实际上由于有e的存在，使得电流变化受到阻碍而延迟，电刷后刷边电流密度大，更易损坏，称延迟换向。,1.5.3 改善换向的方法 如果换向不理想，在电刷处会产生火花。产生火花的原因除了电磁原因外，还可能因为换向器表面不平整、不清洁、换向片间有绝缘突出，电刷与换向器接触压力不适当等，这里主要从电磁原因入手，介绍一些改善换向的方法。 要减小火花就要减小附加电流，即要减小换向元件的合成电势e，或增大电刷接触电阻。常用以下的方法。 1装配换向极 由换向元件的感应电动势可知，当电刷放在几何中心线上时，换向元件

5、只切割电枢磁场，如果在该处用换向磁极产生一个与电枢磁场反方向的换向磁场，使换向元件切割换向极磁场产生的旋转电动势，正好可以抵消换向元件切割电枢磁场产生的旋转电动势er和换向元件的电抗电动势 ，则 。 电枢磁场与电枢电流成正比，所以换向磁极绕组与电枢绕组串联，换向极的极性必须正确，发电机的换向极极性与旋转的方向前方的主极性相同，电动机的换向极极性与旋转方向的后方的主极性相同。,2正确选用电刷 增加电刷接触电阻可以减少附加电流。电刷的接触电阻主要与电刷材料有关，目前常用的电刷有石墨电刷、电化石墨电刷和金属石墨电刷等。石墨电刷的接触电阻较大，金属石墨电刷的接触电阻最小。从改善换向的角度来看似乎应该采用接触电阻大的电刷，但接触电阻大，则接触压降也增大，使能量损耗和换向器发热加剧，对换向也不利，所以合理选用电刷是一个重要的问题。根据长期运行经验，对于换向并不困难，负载均匀，电压在80V120V的中小型电机通常采用石墨电刷，一般正常使用的中小型电机和电压在220V以上或换向较困难的电机采用电化石墨电刷，而对于低压大电流的电机则采用金属石墨电刷。,3装配补偿绕组 补偿绕组嵌放在主磁极极靴上专门冲出的槽内或励磁绕组外面，该绕组与电枢绕组串联，产生的磁场方向与电枢反应的磁通方向相反，用以抵消电枢反应的磁通。装配