1、第五章 直流电机的换向,1. 换向过程？,（假设电刷宽度等于换向片宽度）,电枢旋转时，被电刷短路的元件从短路开始到短路结束， 从一条支路转换到另一条支路， 电流改变了方向。,有关换向的一些名词 进行换向的元件，称为换向元件； 换向元件中的电流，称为换向电流； 换向元件中电流的变化过程，称为换向过程；,从换向开始到换向结束所需时间，称为换向周期；,rb1 + rb 2,直线换向假定点刷与换向片间是面接触，电流均匀分布在它们的接触 面。 接触电阻的大小与接触面积成反比。,Tk Tk tTkTk t,=,=,SS1SS2,rb1rbrb 2rb,i1 = ia + i i2 = ia i,i1 rb
2、1 i2 rb 2 = e, e = i + iL k,) +,2tTk,i = ia (1 ,直线换向,但是换向过程中， 不可能没有电势！,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。 当回路电动势为零时， 电流随时间的变化曲线是一条直 线， 称为直线换向,er = Lr ,er = Lr ,= + Lr,换向元件中的感应电势(1) 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电势和互感电势之和，称为电抗电势。,didter的平均值：,Lr：换向元件的电抗系数， 包括自感和互感i 2iat Tk,设电刷宽度bs等于换向片宽度bk， 换向片数为K，,bk vk,bs vk,=,
3、=,=,Tk =,60 K n, Dk / K Dk n / 60,换向周期Tk：,电抗电势的特点iaTk 抗电势越大。,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ia的方向一致。,换向元件所处的几何中线处，主,磁场几乎为零；电枢反应磁势所产生的磁通a正 好穿过换向元件。电枢旋转时， 换向元件切割a 所生电势ea称为旋转电势。,N,n,er aeaS,旋转电势,旋转电势 的特点,设换向元件匝数为Wk，电枢反应磁势在换向元件处所生,的磁密为Ba， 则ea的平均值：,ea = 2 Ba Wk l va,高， 旋转电势也越大。,特点：（1） ea I a n， 负载越重
4、或者转速越,（2） 据右手定则， ea的方向总是与换向,前元件中的电流方向相同， ea与er 方向一,致，也是阻碍换向的。,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er和ea， 合成电势： e = ea + er 0合成电势在换向元件闭合回路中产生的环流：, e = ea + er R R,ik =,由闭合转为断开时，由ik建立 的电磁能量以火花的形式释放 出来。（分为五级),改善换向的方法减少换向元件的感应电势和旋转电势，可以有效地 改善换向。最有效的办法：装换向极。,N,n,er aeaS,Nk,Sk,抵消电枢反应磁势，使ea0, ek = 0,换向极磁势 e = er 建立B
5、k，产生ek，使,安装换向极的要求, 换向极应装在几何中性线上;, 换向极的极性使产生的Bk方向与电枢反应磁势,的方向相反。, 换向极绕组必须与电枢绕组串联，使在任何,时候， eker,加换向极后的结构图,电位差火花,N,S,电枢反应使气隙磁场发生 畸变， 使处于Bmax处的元 件的感应电势增大。当片间电压Uk超过一定值 时， 换向片间产生火花，称为电位差火花。,环 火,电机内电枢电流急剧增加， 换向元件中电抗电动势随 之急剧增加， 而换向极铁芯中涡流的阻尼作用， 换向 极磁场不能马上跟随变化， 形成严重的延迟换向。,电刷下的火花与电位差火花汇合在一起， 形成跨越正、 负电刷之间的电弧， 即发生环火。,电机在很短时间内 烧毁。,环火的防止,将极弧下电枢反应,磁动势抵消。,防止环火的措施,在主磁极的极靴装补偿绕组， 并与电枢 绕组串联。产生的磁势方向与电枢反应 磁势相反。,
