直流電機(jī)檢修與維護(hù)-直流電機(jī)的換向

改善換向的方法改善換向的方法一、設(shè)置換向極換向極的作用：在元件的換向區(qū)域建立一個換向極磁勢，抵消電樞反應(yīng)磁勢，并使合成電勢為零，從而改善電機(jī)的換向。換向極應(yīng)滿足的要求：

1、極性正確換向極的極性要保證其磁場與交軸電樞反應(yīng)磁場方向相反。因此，對于電動機(jī)，換向極極性應(yīng)與沿旋轉(zhuǎn)方向前面的主極極性相反。改善換向的方法改善換向的方法2、換向極必須與電樞繞組串聯(lián)。

3、換向極磁路處于低飽和狀態(tài)。調(diào)整第二氣隙（換向極根與機(jī)座內(nèi)壁之間墊非磁性墊片而形成）可調(diào)整換向極磁密的大小，從而改善電機(jī)的換向。改善換向的方法改善換向的方法二、減小電抗電勢er的數(shù)值三、增加換向回路的電阻換向回路電阻主要是決定于電刷與換向片之間的接觸電阻，增加接觸電阻可以減小附加換向電流的數(shù)值，從而改善電機(jī)的換向。接觸電阻的大小決定于電刷的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，不同牌號的電刷有不同的接觸電阻。雙分裂式電刷，在電刷接觸面間有橫向間隙，增加了換向回路的橫向電阻。為改善換向，常用高接觸電阻、雙分裂式的電刷。改善換向的方法改善換向的方法選擇電刷應(yīng)注意的問題：

1、在同一臺電機(jī)中，必須采用相同牌號的電刷，甚至是同一批次的電刷。

2、對電刷的電流密度有一定的限制。

3、電刷上單位壓力要適當(dāng)。改善換向的方法

在電刷使用中應(yīng)注意的問題：

1、電刷應(yīng)仔細(xì)研磨吻合，保持清潔以及電刷和刷握間有適當(dāng)間隙，防止電刷接觸面粘銅。

2、在正常使用中，溫度升高會使電刷接觸壓降減小，可能引起換向不良。

3、一臺電機(jī)上各電刷必須均勻，壓力不均使電流分配不均，電流較大的可能產(chǎn)生火花，低電密下滑動的電刷，對換向器磨損也有影響。改善換向的方法四、設(shè)置補(bǔ)償繞組換向極的磁勢作用區(qū)很窄，只能用以抵消幾何中性線附近的電樞磁勢，并不能抵消氣隙中的全部電樞磁勢，消除磁場畸變。為了獲得理想的換向，大型直流電機(jī)常在主磁極極靴上嵌放補(bǔ)償繞組。象換向極一樣，補(bǔ)償繞組也必須與電樞繞組串聯(lián)，并使其磁勢方向與電樞磁勢方向相反。改善換向的方法改善換向的方法改善換向的方法改善換向的方法（四）移動電刷改善換向?qū)τ跊]有裝設(shè)換向極、轉(zhuǎn)速固定、負(fù)載穩(wěn)定的小型直流電機(jī)，可用移動電刷位置的方法改善換向。改善換向的方法改善換向的方法

把電刷沿物理中性線偏移過角，并使角大于物理中性的偏移角這樣就使換向元件處于主磁極的作用下（換向元件是由電刷位置決定的），正確地移動電刷使換向元件的電樞反應(yīng)電勢ev與電抗電勢er相抵消，即可獲得滿意的換向。改善換向的方法根據(jù)電樞反應(yīng)原性質(zhì)，對于發(fā)電機(jī)應(yīng)順著電樞轉(zhuǎn)向移過一個角，對于電動機(jī)則應(yīng)逆著轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向一個角。改善換向的方法課堂作業(yè)：1、換向極的作用是什么？對換向極有哪些具體的要求？2、為什么要采用分裂式電刷？3、用移動電刷改善換向時對電刷移動的角度有什么要求？換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因二、換向的物理過程換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因

當(dāng)旋轉(zhuǎn)的電樞元件從電樞繞組一條支路經(jīng)過電刷進(jìn)入電樞繞組另一條支路時，該元件中電流從一個方向變換到另一方向。電樞繞組元件中電流方向的改變稱為換向。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因三、換向元件中的電動勢（1）電抗電勢er

自感電動勢和互感電動勢：換向元件（線圈）在換向過程中電流改變而產(chǎn)生的。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因

換向問題很復(fù)雜，換向不良會在電刷與換向片之間產(chǎn)生火花。當(dāng)火花大到一定程度，可能損壞電刷和換向器表面，使電機(jī)不能正常工作。

產(chǎn)生火花的原因很多，除了電磁原因外，還有機(jī)械的原因。此外換向過程還伴隨著電化學(xué)和電熱學(xué)等現(xiàn)象。

元件從開始換向到換向終了所經(jīng)歷的時間，稱為換向周期。換向周期通常只有千分之幾秒。直流電機(jī)在運(yùn)行中，電樞繞組每個元件在經(jīng)過電刷時都要經(jīng)歷換向過程。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因三、換向元件中的電動勢（1）電抗電勢er

自感電動勢

和互感電動勢：換向元件（線圈）在換向過程中電流改變而產(chǎn)生的。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因

根據(jù)電磁感應(yīng)定理，當(dāng)閉合回路中磁鏈變化時，將產(chǎn)生反電勢，力圖阻止磁鏈的變化，即阻止電流的變化，這種反電勢稱為電抗電勢。在換向過程中，由于換向周期極短，換向元件中的電流變化很快的，因而換向元件將產(chǎn)生自感電勢，（自感系數(shù)）。通常電刷的實際寬度為2-3個換向片寬度，換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因

電樞繞組個元件嵌放在一個槽中，因而在一個槽中有幾個元件同時換向，這些在同一槽中同時換向的元件間的互感作用，將彼此產(chǎn)生互感電勢.換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因

自感電勢和互感電勢之和，稱為電抗電勢。即換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因

換向元件中電抗電勢的方向與換向前的電流方向一致，即其作用是阻礙電流換向。電抗電勢的大小取決于電樞電流和轉(zhuǎn)速，電流越大，轉(zhuǎn)速越高，則電抗電勢越大，電機(jī)換向就越困難。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因（2）電樞反應(yīng)電勢ea

當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，處于幾何中性線上的換向元件，將切割交軸電樞磁場而產(chǎn)生電樞反應(yīng)電勢ea。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因

在發(fā)電機(jī)中，幾何中性線的磁場與元件換向前的磁場相同，旋轉(zhuǎn)電勢ea與電流+ia同向，電動機(jī)中，幾何中性線的磁場與元件換向前的磁場相反，因而旋轉(zhuǎn)電勢ea與+ia相反（電動機(jī)支路電流與支路電動勢相反）因此，不管是發(fā)電機(jī)還是電動機(jī)，電樞反應(yīng)電勢的方向與換向前的電流方向相同，其作用也是阻礙電流換向的。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因（3）換向電勢ek

換向元件切割換向極磁場，感應(yīng)產(chǎn)生換向電勢ek。換向電勢方向ek與er和ea相反，用來抵消兩者對換向的不利影響。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因2、換向元件中的電阻換向元件電路中若不計元件及引線電阻，換向回路的電阻即是電刷與換向片間的接觸電阻。接觸電阻的大小可認(rèn)為和電刷接觸面積成反比，設(shè)R為電刷總接觸電阻，R1、R2分別為電刷與換向片1、2的接觸電阻，則換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因3換向元件中的電流

換向元件中的電流按換向過程中，換向元件中電流的變化規(guī)律，分為電阻換向（直線換向）、延遲換向和超越換向三類。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因（1）電阻換向換向時，換向元件中的合成電勢=0，換向電流i對時間t按直線關(guān)系變化。在電刷與換向器之間不產(chǎn)生火花。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因（2）延遲換向換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因

若換向磁場較弱，出現(xiàn)合成電勢不為零，且,則換向元件中產(chǎn)生附加電流ik，ik阻止換向電流的變化。電流改變方向的時刻比直線換向時推遲，此種情況又稱為欠補(bǔ)償換向。延遲換向，后刷邊可能出現(xiàn)火花，對換向不利。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因（3）超越換向若換向磁場較強(qiáng)，出現(xiàn)合成電勢不為零，且則換向元件中產(chǎn)生附加電流ik，ik幫助換向電流i的變化。電流改變方向的時刻比直線換向時提前，此種情況又稱為過補(bǔ)償換向。超越換向，前刷邊可能出現(xiàn)火花，對換向不利。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因產(chǎn)生火花的原因一、電磁原因

1、當(dāng)電機(jī)處于直線換向時，盡管電流密度可能很大，但電刷下不會產(chǎn)生火花。

2、當(dāng)延遲換向時，附加換向電流過大是產(chǎn)生火花的電磁原因。

3、當(dāng)電機(jī)工作在嚴(yán)重超越換向時，前刷邊局部過熱而在前刷邊出現(xiàn)火花或電弧。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因二、機(jī)械原因牽引電動機(jī)在運(yùn)行中受到強(qiáng)烈振動，換向器、轉(zhuǎn)子和電刷裝置不良也會引起電機(jī)產(chǎn)生火花，這類火花稱之機(jī)械火花。

1、換向器及電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分的缺陷（1）個別換向片及云母片凸出；（2）換向器偏心、轉(zhuǎn)子動平衡不好；（3）換向器工作表面污染、有毛刺、斑痕或拉傷溝紋等；（4）換向器工作表面變形，如呈橢圓形、腰形或錐形等。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因2、電刷裝置的缺陷（1）電刷接觸面研磨的不光滑，接觸不良或只是局部接觸；（2）電刷在刷盒中間隙不合適，造成跳動、傾斜或卡死現(xiàn)象；（3）電刷上壓力不適當(dāng)；（4）刷握裝置不穩(wěn)固，造成刷握位置偏離幾何中心線；（5）刷架圈的定位不準(zhǔn)確或安裝不牢固等。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因化學(xué)原因

1、薄膜的形成、化學(xué)成分及作用（1）換向器滑動面的薄膜是電刷與換向器接觸并在相對運(yùn)動過程中逐漸形成的。（2）組成：①金屬氧化膜，由氧化銅和氧化亞銅的混合物組成；②碳膜，在氧化膜上面，由微小的碳粒、石墨和其他附著物組成。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因（3）作用：電機(jī)運(yùn)行時，由于金屬氧化膜本身具有較高的電阻，從而增加了換向元件回路的電阻，降低了附加換向電流，改善了電機(jī)的換向。碳膜附著物在吸收空氣中的水分之后能產(chǎn)生良好的潤滑作用，減小電刷與換向器之間的磨耗，使電刷運(yùn)行穩(wěn)定。另外，薄膜與電刷間相互存在關(guān)一定的粘附作用，可以緩沖或減小電刷的顫振頻率和速度，保持電刷與換向器之間滑動接觸的穩(wěn)定性，減小或消除機(jī)械性火花。換向的物理過程及火花產(chǎn)生的原因2、不正常的換向器薄膜（1）黑片①有規(guī)律分布的黑片②無規(guī)律分布的黑片（2）條紋和溝槽（3）電刷軌痕（4）銅毛刺（5）換向器表面高度磨