1、第五篇 直流電機(jī) 1第二十四章 直流電機(jī)的換向 直流電機(jī)的換向是指當(dāng)旋轉(zhuǎn)的電樞繞組元件從一條支路經(jīng)電刷下而進(jìn)入另一條支路時(shí)，該元件中電流改變方向，稱換向。 第一節(jié) 換向過(guò)程 圖24-1 電樞繞組元件的換向過(guò)程d) 理想的元件電流變化過(guò)程 a）換向開(kāi)始b）換向過(guò)程中c) 換向結(jié)束瞬間2換 向 所謂換向過(guò)程，是電樞繞組元件在換向時(shí)經(jīng)過(guò)被電刷短路而改變其中電流方向的過(guò)程。正在進(jìn)行換向的元件稱為換向元件，換向元件中的電流稱為換向電流。所謂換向時(shí)間Tk，即換向元件被電刷短路的時(shí)間。在換向過(guò)程中，換向元件的元件邊在電樞表面上所移過(guò)的距離稱為換向區(qū)域。 在換向開(kāi)始瞬間，i1 = 2 ia 在換向過(guò)程中，i1

2、= ia + i, i2= ia i 在換向結(jié)束瞬間，i1 = 0，i2= 2 ia 3第二節(jié) 換向的電磁理論 換向元件內(nèi)有兩種電勢(shì)： 1旋轉(zhuǎn)電勢(shì)ek2電抗電勢(shì)er （24-21）（24-2）換向元件中的合成電勢(shì) 電勢(shì)平衡方程式 （24-3）4換向片與電刷的接觸電阻 假設(shè) 1. 一換向片與電刷之間是面接觸，即在接觸面上均勻流過(guò)電流； 2換向片與電刷之間的接觸電阻與接觸面積成反比； 3換向元件中的合成電勢(shì)在換向周期內(nèi)保持不變，計(jì)算時(shí)取它在換向周期內(nèi)的平均值。 即 （24-4）5換向電流 對(duì)于常用的碳質(zhì)電刷，忽略電阻 ry 、r1、r2 ，則（24-6）換向電流 （24-5）1e = 0 時(shí)的換向

3、 直線換向 2. e 0時(shí)的換向 延遲換向 3e 0時(shí)的換向 超越換向 式中，iL 直線換向電流； ik 附加換向電流。 電刷下的電流密度都是均勻分布、處處相等。這時(shí)，因換向而產(chǎn)生的損耗和發(fā)熱較小，是一種理想的換向情況。 換向電流 (曲線2 ) 改變方向的時(shí)刻比直線換向時(shí) ( 直線1 ) 延遲了一段時(shí)間，故稱延遲換向。這時(shí)，后刷邊的火花較前刷邊的嚴(yán)重。 換向電流(曲線3 )改變方向的時(shí)刻比直線換向時(shí)( 直線1 )超前，故稱超越換向。這時(shí)，前刷邊的電流密度較后電刷邊大。因此，這時(shí)前刷邊的火花較后刷邊的嚴(yán)重。 6火花等級(jí) 7第三節(jié) 改善換向的方法 一、裝置換向極 換向極裝置在電樞的幾何中性線上，電

4、刷對(duì)應(yīng)裝置在換向器的幾何中性線上，這時(shí)換向區(qū)域就恰好在換向極下面，換向極的作用是要產(chǎn)生一個(gè)換向磁場(chǎng)(Fk)，以使換向元件切割該磁場(chǎng)產(chǎn)生一個(gè)與電抗電勢(shì)er方向相反而大小相等的旋轉(zhuǎn)電勢(shì)ek ，使換向元件內(nèi)的合成電勢(shì)為零，附加換向電流ik也為零，從而改善電機(jī)的換向。 裝置換向極極性的確定如下：換向極磁場(chǎng)必須與交軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)方向相反。對(duì)于發(fā)電機(jī)運(yùn)行，應(yīng)與順電機(jī)轉(zhuǎn)向前方主極的極性相同；對(duì)于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，應(yīng)與逆電機(jī)轉(zhuǎn)向前方主極的極性相同。換向極饒組應(yīng)該和電樞繞組串聯(lián)。 8二、移動(dòng)電刷位置 在未裝置換向極的電機(jī)中，把電刷從換向器的幾何中性線移開(kāi)一個(gè)適當(dāng)?shù)慕嵌?，使換向區(qū)域隨之從電樞上的幾何中性線移開(kāi)一個(gè)相應(yīng)的角度而進(jìn)入主極磁場(chǎng)之下，利用主極磁場(chǎng)來(lái)代替換向極所產(chǎn)生的換向磁場(chǎng)，同理可獲得必要的旋轉(zhuǎn)電勢(shì)以抵消電抗電勢(shì)。 移刷方向確定如下： 對(duì)于發(fā)電機(jī)運(yùn)行，應(yīng)順電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向移過(guò)一個(gè)適當(dāng)?shù)慕嵌龋?對(duì)于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，應(yīng)逆電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向移過(guò)一個(gè)適當(dāng)?shù)慕嵌?用移刷來(lái)改善換向的方法存在二個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)：其一，移刷后產(chǎn)生的直軸去磁電樞反應(yīng)，將使發(fā)電機(jī)的電壓降低，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速升高；