项目15直流电机的换向

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1、直流电机的换向 一、能力目标一、能力目标二、仪器与设备二、仪器与设备三、项目要求三、项目要求 （一）掌握直流电机电刷中性线位置的调整确定电刷中性线位置的方法有感应法、正反转发电机法和正反转电动机法三种。其中感应法是最常用的方法，此法是在电机静止状态下进行的。直流电机的换向 1感应法 用感应法确定电刷中性线位置时，将直流毫伏表(最好采用零位在中间的毫伏表)接在相邻两组电刷上，再将1.5-3V直流电源（或干电池）串接开关SA后接在励磁绕组上，如图15-1所示。在交替将开关SA接通和断开的同时，逐步移动电刷的位置，使毫伏表的指针摆动逐渐减小直至读数为零，此时电刷的位置，便是电刷的中性线位置。然后紧固

2、刷杆座固定螺栓，再重复校验一遍，看其是否仍在最佳中性位置上。直流电机的换向 直流电机的换向 2正反转发电机法 用此法确定电刷中性线位置时，电机应接成他励或并励，其输出电压应接近额定值。调整时，使电机在转速不变、励磁电流不变及变阻器阻值不变的情况下进行正转和反转，看电机在正反转时电枢的输出电压是否相等，若不相等，则需移动刷架使之相等。移动刷架的方法是：应向输出电压高的电枢旋转方向移动，使其输出电压降低为两差值的平均值，这样反复调整，直到两个输出电压数值相等为止。直流电机的换向 3正反转电动机法用此法确定电刷中性线位置时，电动机最好接成他励方式进行试验。调整时，使电动机在外拖电压不变，励磁电流不变

3、的情况下空载进行正转和反转，并分别测量正反转的转速，若两转速相等，此时电刷所在的位置，即是电刷的中性线位置。若转速不相等，则需移动刷架使之相等。移动刷架的方法是：应将刷架向转速高的电枢旋转方向移动，使其转速降低为两差值的平均值，这样直到电动机在正反方向旋转时的转速数值相等或正反转时的转速与其平均值之差都小于5为止。直流电机的换向（二）电刷的研磨与调整1.电刷的研磨电刷与换向器表面接触面积的大小将直接影响到电机火花等级，对新更换的电刷必须进行研磨，以保证其接触面积在80以上。研磨电刷的接触面一般用0号砂布，砂布的宽度等于换向器的长度，砂布应能将整个换向器表面包住，再用橡皮胶布或胶带将砂布固定在换

4、向器上，如图15-2所示，将待研磨的电刷放人刷握内，然后按电动机旋转的方向转动电枢，即可进行研磨。直流电机的换向 2电刷的调整按要求调整好各电刷的压力，并保证整机各电刷的压力一致。各电刷压力的偏差不得超过10，压力的大小可用弹簧秤测量。直流电机的换向 四、直流电机的换向原理四、直流电机的换向原理当直流电机的电枢旋转时，绕组元件经过电刷，从一个支路进入另一个支路，电流的数值和方向都要发生变化。元件中电流改变方向的过程，称为换向。直流电机运行的可靠性，在很大程度上取决于电机的换向情况。换向不理想会使电刷和换向器之间产生火花，火花通常出现在后刷边（换向器离开电刷的一侧）。如果火花在电刷上的范围很小，

5、呈微弱的浅蓝色，对电机运行没有什么危害；但如果火花在电刷上范围较大，比较明亮，呈白色或红色，则将对电机的运行带来危害，会使电刷与换向器表面灼伤，最后导致电机不能正常工作。为了衡量火花大小程度，我国电机基本技术标准（表15-1）中规定了火花的等级。对于一般直流电机，在额定负载下运行时，火花不应大于（在大于12刷边长的范围内有轻微的火花）。直流电机的换向 表15-1 火花的等级技术标准火花等级电刷下火花程度换向器及电刷状态允许运行方式1无火花换向器上没有黑痕及电刷上没有灼痕允许长期连续运行电刷边缘仅小部分(约1/5 至1/4刷边长)有断续的几点点状火花电刷边缘大部分(大于1/2 刷边长)有连续的、

6、较稀的颗粒状火花换向器上有黑痕，但不发展，用汽油擦其表面即能除去，同时在电刷上有轻微灼痕2电刷边缘大部分或全部有连续的、较密的颗粒状火花，开始有断续的舌状火花换向器上有黑痕，用汽油不能擦除，同时电刷上有灼痕；如短时出现这一级火花，换向器上不出现灼痕，电刷不烧焦或损坏仅在短时过载或有冲击负载时允许出现3电刷整个边缘有强烈的舌状火花，伴有爆裂声音换向器上黑痕较严重，用汽油不能擦除，同时电刷上有灼痕。如在这一火花等级下短时运行，则换向器上将出现灼痕，同时电刷将被烧焦或损坏仅在直接启动或逆转的瞬间允许出现，但不得损坏换向器及电刷直流电机的换向 1 产生火花的原因1）电抗电动势er 就电磁理论方面看，换

7、向元件在换向过程中，电流的变化必然会在换向元件中产生自感电动势。此外，因电刷宽度通常为23片换向片宽，同时换向的元件就不止一个，换向元件与换向元件之间会有互感电动势产生。自感电动势和互感电动势的合成称为电抗电动势。根据楞次定律，电抗电动势的作用是阻止电流变化的，即阻碍换向的进行。直流电机的换向 2）电枢反应电动势（换向电动势）ea 由于电枢反应使物理中性线相对于几何中性线移动了一个角度，因而处在几何中性线上的换向元件仍要切割磁感线产生感生电动势，称为电枢反应电动势，也称为换向电动势，它的方向也是与换向前的电流方向一致的，根据右手定则，电枢反应电动势也起着阻碍换向的作用。直流电机的换向 这两个方

8、向相同的电动势在被电刷短路的换向元件中就会产生附加电流，且储存着一定大小的磁场能量。当被短路的换向片离开电刷时，短路回路断开，在换向元件中储存的能量释放出来，因此，换向元件中出现延迟换向的现象，造成换向元件离开一个支路最后瞬间尚有较大的电磁能量，这部分能量以弧光放电的方式转化为热能，散失在空气中，因而在电刷与换向片之间出现火花换向过程于是在电刷与换向片之间便发生火花。直流电机的换向 2改善换向的方法1）加换向极 从产生火花的电磁原因出发，要有效地改善换向，就必须减小、甚至抵削换向元件中的电抗电动势和电枢反应电动势。目前最主要的方法是在主磁极之间装设换向极。换向磁极是比主磁极小的附加磁极，一般装

9、在主磁极之间的几何中性线上。换向极的作用是为了抵消电枢磁场的影响，应该使换向极磁场的方向与电枢磁场的方向相反。对电动机而言，换向磁极的极性应该与顺着电枢转动方向的下一个主磁极的极性相反；对发电机而言，则应相同。直流电机的换向 换向极绕组产生的磁通势的方向与电枢磁通势的方向相反，大小比电枢磁通势大。这样换向极磁通势除抵削电枢磁通势在几何中性线处的作用外，剩余的磁通势在换向元件里产生感应电动势，这个电动势抵消换向元件中的电抗电动势。只要换向极设计和调整得合适，就能保证换向元件中总电动势接近于零，电机的换向就比较顺利了，使负载运行时电刷与换向器之间基本上没有火花。直流电机的换向 2）正确选用电刷另一种方法是合理选择电刷，增大换向元件回路中的电阻值，可以减小换向附加电流，为此，有的场合要求电刷与换向器表面的接触电阻尽量大些，同时电刷的耐磨性要好。直流电机中一般都采用电化石墨电刷；低压大电流的电机一般采用金属石墨电刷。对换向特别困难的电机可采用分裂式电刷（即一个电刷由几块组成，以增加换向回路的电阻）。对于没有换向极的小型直流电动机带恒定负载向二个方向旋转，为了改善换向，可将电刷自几何中性面处沿电枢转向向后适当移动角。