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富田電機:直流電機改善換向的方法

發布時間:2021-09-07 11:08

  改善直流電機換向的方法主要有以下幾種:
  1.裝設換向極
  目前最有效的辦法是裝設換向極。為消除換向元件中電抗電動勢和切割電動勢對換向的不利影響而采用換向極,其鐵芯稱為換向極鐵芯,換向極設置于N、S主磁極之間幾何中性線上,換向繞組與電樞繞組串聯,由電樞電流勵磁,換向極產生的方向與電樞磁動勢方向相反,除了克服電樞反應磁動勢外,還在換向元件所在氣隙建立換向磁場Bk,換向元件切割Bk,感應換向電動勢ek,且ek方向與er+ea方向相反,抵消er+ea的作用,改善換向。
  由于er+ea與電樞電流成正比,因此要求產生ek的換向極磁場也應與電樞電流成正比,所以換向繞組與電樞繞組串聯,且換向磁路不應飽和。通常在磁軛與換向極鐵芯之間插入適當厚度的非磁性調節板,維持換向磁路的不飽和性。
  現在,1kW以上的直流電機都裝有換向極。
  2.選用合適的電刷
  電刷與換向器的接觸電阻的存在可降低附加電流,改善換向。直流電機不使用接觸電阻小的金屬電刷,而采用碳質、石墨質的電刷。但是不能隨意選用電阻大的電刷,否則電刷與換向片間的接觸電壓降增大,換向器發熱多,電能損耗大。
  3.補償繞組
  換向極克服了換向元件所在處的電樞反應磁場的影響,除此點之外的電樞反應仍然存在。若其作用很強,則磁極兩側的磁通增減變大會存在各種影響。若磁極靴部位磁通密度高,該部位下的電樞繞組電壓就過高,與其相連的換向片之間因電壓差過大而產生火花。這時,在主磁極的極靴處設置補償繞組與電樞繞組串聯,電樞電流流過補償繞組,可以完全消除電樞反應。補償繞組實際只在大型的直流電機中使用。
  4.移動電刷位置
  在小容量未安裝換向極的直流電機中,可以將電刷從幾何中性線處移開一個適當的角度來改善換向,對于發電機,電刷順電樞轉向移動,對電動機反之。于是,換向元件離開幾何中性線進入主磁極,利用主磁極代替換向磁極,感應電動勢ef與er大小相等、方向相反而互相抵消,達到改善換向的目的。
  此種方法的缺點是,電刷離開幾何中性線后,產生對主磁場起去磁作用的直軸電樞磁動勢;其次,由于er隨負載大小變化,所以ef也應隨負載大小變化,這就要求電刷移動的角度隨負載大小變化,這是不可能的。所以這種方法只適用于負載變化不大的電機。
  以上的分析都是建立在換向器表面與電刷完全接觸的基礎上。但實際換向器表面總是不可能很圓,而且有塵埃,高速運行的直流電機的電刷還存在跳動,特別是鐵道用電動機自身還存在振動。對于這些場合,往往希望換向電動勢設計得大一些。負載急劇變動的直流電機也應把換向電動勢設計得大一些。

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