1.7直流电机的换向
直流电机的换向原理
直流电机的换向原理
直流电机的换向原理是通过改变电流的流动方向来改变电机的转动方向。
直流电机通常由一个电枢和一个永磁体组成。
当给电机加上一个正向电流时，电流从电源进入电枢，并产生一个磁场。
这个磁场与永磁体的磁场相互作用，通过电枢产生的力矩将电机转动起来。
在一定的角度后，为了继续保持电机的转动，电枢中的电流需要改变方向。
为了实现这一点，换向器被用来改变电流的方向。
换向器通常由一个组织电流进入电机的一个刷子和一个从电机中带走电流的另一个刷子组成。
这两个刷子一般固定在电机的定子上。
当电流流经电机时，它经过电枢中的一个刷子。
在这个刷子和电枢之间有一个特殊的结构，通常是一个可旋转的环状物，称为换向环。
换向环被连接到电枢的外部电路上。
当电流通过电枢时，它会经过换向环，并进入另一个刷子。
当电流从一个刷子传输到另一个刷子时，它同时也改变了流动方向。
通过转动换向环的位置，可以改变电流在电枢中的流动方向。
这个新的电流方向所产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，将电机继续推动。
通过不断地交替改变电流的流动方向，换向器使电机能够持续转动。
因此，直流电机的换向原理实际上是通过改变电流方向来改变磁场方向，进而改变电机的转动方向。
直流电机的换向原理
直流电机的换向原理直流电机是一种能够将直流电能转化为机械能的电动机。
它由定子（也称为电枢）和旋转子（也称为电刷）组成，通过电刷与电刷槽之间的摩擦以及定子和旋转子之间的相互作用，实现电能到机械能的转换。
换向指的是改变电机中通过电刷与旋转子之间的电流传导方向，以使电机能够顺利地运转。
换向的过程中，电枢上的电流需要实现从正向流动到反向流动的转变，从而让电机产生连续的旋转。
直流电机的换向原理主要包括机械换向和电子换向两种方式。
机械换向是通过机械装置实现的一种换向方式。
在机械换向中，电枢上的电刷通过借助于一个机械装置（如电刷摇臂、电刷环等）在电枢上来回摇摆，从而改变电刷与电刷槽和旋转子之间的接触。
当电刷刚好与旋转子上的两个电极柱之间断开接触时，电流将不再通过电刷和电刷槽流动，电刷将接触到电刷槽的另外一个位置与电极柱重新接触，完成一次换向。
这样循环往复，电枢上的电刷始终与不同的电刷槽和电极柱进行接触，实现了电流方向的持续变换，从而使电机正常运转。
电子换向是通过电子器件实现的一种换向方式。
在电子换向中，通过控制电路，使电枢上的电流在旋转过程中自动改变方向。
电子换向使用一组电子开关（如晶体管、MOSFET等）来控制电流流经电刷和电极柱之间的路径。
通过改变开关的状态，可以使电流在电枢中顺时针和逆时针流动，实现不同方向的转动。
这样，不需要通过机械装置，电机就能够自动实现电流方向的转变。
总的来说，直流电机的换向原理包括机械换向和电子换向两种方式。
机械换向通过机械装置使电刷与电刷槽和旋转子之间的接触断开并重新连接来改变电流方向；而电子换向则通过电子开关控制电流在电刷和电极柱之间的路径，使电流方向自动变换。
这些换向原理的应用使得直流电机在很多领域中得到广泛应用，例如机械传动、自动化控制、工业生产以及家用电器等。
直流电动机的换向
为了控制电动机的转速，电流的大小可以进行调节。通过改变输入电压或串入 电阻，可以调整电流的大小，从而控制电动机的转矩和转速。
电动机的磁场变化
磁场方向的改变
在直流电动机的换向过程中，磁 场的方向会发生周期性的变化。 定子磁场和电枢电流相互作用产 生旋转力矩，推动电动机旋转。
磁场强度的调节
提高换向器的制造精度
总结词
提高制造精度
详细描述
提高换向器的制造精度是改善直流电动机换向的另一个关键措施。通过采用高精度的制造工艺和设备 ，可以减小换向器各部件的误差，提高其配合精度。这有助于减少换向过程中的不均匀磨损和机械振 动，进一步改善电动机的性能。
加强电动机的维护保养
总结词：维护保养
详细描述：加强直流电动机的维护保养是保持其良好换向性能的重要措施。定期对电动机进行清洁、润滑和检查，及时更换 磨损的零部件，可以确保电动机的正常运行和延长其使用寿命。此外，合理的维护计划和规范的操作流程也有助于减少换向 故障的发生。
直流电动机的换向
目录
• 直流电动机换向概述 • 直流电动机换向过程 • 直流电动机换向器的作用 • 直流电动机换向不良的影响 • 直流电动机换向的改进措施 • 直流电动机换向的发展趋势
01 直流电动机换向概述
换向的定义
• 换向：在直流电动机中，换向是指通过改变电枢绕组的电流方向或磁场方向的顺序，以实现电动机连续旋转的过程。
电刷通过与铜片的接触，将电流引入或引出转子 绕组。
换向器的内缘通常与转子轴固定在一起，随转子 一起旋转。
换向器的维护与保养
01
定期检查换向器的表面 状况，确保没有磨损或 烧蚀现象。
02
检查电刷的磨损情况， 及时更换磨损严重的电 刷，以保证电流的稳定 传输。
解决电动车直流电机换向问题的操作规程
解决电动车直流电机换向问题的操作规程
电动车直流电机换向问题是电动车维修中比较常见的问题，需要进行正确的操作才能顺利解决。
下面是解决电动车直流电机换向问题的操作规程：
一、检查电路及线路连接情况
首先需要检查电路和线路连接情况，确认是否有损坏或松动的地方。
对于松动的连接，需要重新插好或使用扳手将螺丝紧固。
若存在电路或线路损坏，则需要将损坏部分更换或修复。
二、检查电动车控制器
电动车直流电机换向问题还可能与电动车控制器有关。
需要检查控制器是否损坏或出现故障。
若控制器故障，则需要将控制器进行更换或修复。
三、检查电机制动器
电动车直流电机换向问题还可能与电机制动器有关。
需要检查是否存在损坏或故障。
若存在问题，则需要将电机制动器进行更换或修复。
四、进行电机线圈相间交换
在上述检查工作都完成之后，若电动车直流电机换向问题依然存在，则需要进行电机线圈相间交换。
具体步骤如下：
1. 打开电动车电机盖子
2. 标记电机端子位置，记录颜色
3. 拆开绕组线端子
4. 使用万用表测试电机线圈相间之间的电阻
5. 手动交换电机两个线圈的位置，这里注意一下电机线圈位置变更的正确性
6. 再使用万用表测试电机线圈相间之间的电阻
7. 若以上步骤都完成了之后，电动车直流电机换向问题还是存在，就需要将电机进行检修或者更换整个电机。
通过以上4个步骤，可以较为全面地解决电动车直流电机换向问题。
在具体操作过程中，需要注意安全和细节。
如果有不了解的地方，最好咨询专业的维修人员和更换新零配件，以免出现问题。
直流电动机正反转原理
直流电动机正反转原理
直流电动机正反转原理是通过改变电流的方向和大小来实现的。
直流电动机是由永磁体和电枢组成的，电枢上通过一对刷子与电源相连。
当电源正极的电流进入电枢后，刷子与电枢接触，电流通过电枢产生磁场。
然后，刷子与电源的负极接触，电流改变方向，磁场极性也发生改变。
这样，磁场与永磁体之间会产生作用力，使得电枢开始旋转。
当电枢旋转到一定角度时，刷子与电枢断开，电流中断，电枢将继续以惯性运动。
此时，直流电机进入自动励磁状态，因为电枢的旋转产生的感应电动势会使电流重新流过电枢，重新激励磁场。
然后，刷子再次接触电枢，电流更新，电枢方向发生改变，在感应力的作用下，电枢再次旋转。
为了改变直流电动机的转向，只需改变电流的方向即可。
例如，如果交换电源引线的连接方式，即将正极连接到原先的负极，负极连接到原先的正极，电流的方向就会改变。
这样，电枢的感应力的方向也会改变，使电枢旋转的方向也随之改变。
因此，通过改变电流的方向和大小，可以实现直流电动机的正反转。
直流电机如何调转向-直流电机正反转原理图解
直流电机如何调转向?直流电机正反转原理
图解
1、他励直流电机
通常，可采纳下面两种方法来使直流电动机反转：
（1）将电枢两端电压反接，转变电枢电流的方向。
（2）转变励磁绕组的极性，即转变主磁场的方向。
在实际运行中，由于直流电动机的励磁绕组匝数较多，电感很大，把励磁绕组从电源上断开将产生较大的自感电动势，使开关产生很大的火花，并且还可能击穿励磁绕组的绝缘。
因此，要求频繁反向的直流电动机，应采纳转变电枢电流方向这一方法来实现反转。
此外，还必需指出，仅采纳上述方法之一即可实现电动机的反转，假如同时使用这两种方法，则反反为正，反而不能达到电动机反转的目的。
2、永磁直流电机
永磁式直流电动机，只要将电源正、负极连接方向调换，就可以实现电机反转。
3、无刷电机
用的是无霍尔掌握器，只要调换任何两条电机线就可以了。
用的是有霍尔掌握器，先调霍尔ac相线，再调线包AB相线就可以了。
4、串激式直流电动机
则需要转变定子线圈与碳刷（转子）串联的方向：假定原电机内部接线为：
电源进线——定子线圈1端——定子线圈2端——左边碳刷——电枢（转子）——右边碳刷——电源；
要转变转向，就需要改为：
电源进线——定子线圈1端——定子线圈2端——右边碳刷——电枢（转子）——左边碳刷——电源；
即将碳刷（或定子线圈）的两端接线对调即可。
串激式直流电机的转向与电源正、负极连接方向无关，实际上可以使用在沟通电路上。
直流电动机的换向原理
直流电动机的换向原理直流电动机是一种常见的电动机，它的运转需要依赖于电源的电压，通过磁场改变方向来改变电动机的转向，从而实现动力的转换。
在直流电动机中，换向是影响电机正常运转的重要因素之一。
直流电动机的换向原理主要是指电刷与换向环的作用。
电刷是连接电源和直流电动机的引线，而换向环是连接不同转子线圈的组件。
当直流电源施加电压时，电机中的电荷开始流动，使得电机的转子开始旋转。
同时，前一时刻所施加的电压将通过电刷和换向环将其转移到与当前转子线圈连接的电源极性相反的电源，从而使得转子能够继续旋转。
当直流电机旋转时，转子上的导线也会变化，这会引起磁场的变化，当电机的电荷流向线圈时，磁场的极性也会改变，因此换向是很重要的。
直流电动机中的换向环可以用来改变线圈的极性，并确保电动机运转时转子能够按照正确的方向旋转。
当电机的电荷流向线圈时，磁场的极性会随之发生改变。
因此，直流电动机必须在电刷和换向环的帮助下进行换向。
这时，通过换向环来连接不同的导线，从而使得电机能够正常运转。
当磁场的方向改变时，转子的极性也会随之变化，从而保持电机的平衡运转。
直流电动机换向的原理是非常关键的，因为它决定了电机的运动方向。
在实际应用中，电机的电刷和换向环需要始终维持在一个良好的工作状态，以保证电动机的正常运转。
此外，在进行操作和检修时，也需要特别注意换向环和电刷的维护保养，以保证电机的长期稳定运行。
总之，直流电动机的换向原理是一种关键性的工作原理，它是依托于电刷和换向环来实现电机方向变化的。
只有将电刷和换向环的工作状态维持在良好的状态，才能保证电动机的正常运转，同时也可以更好地满足各种应用需求。
直流电机的换向原理
直流电机的换向原理
直流电机的换向原理是通过改变电机的通电方式使电机的方向反转。
在直流电机中，由于电枢和永磁体的相互作用，电机转动时会产生的磁场方向会随着电流方向的变化而相应地改变。
因此，通过改变电流的极性，就能够改变电机的运动方向。
在直流电机中，采用换向器来改变电流的极性。
换向器是由多个导轨组成的组件，每个导轨上都有一组电刷和一段电极。
当电机转动时，电极会接触电刷，将电流引入电枢，从而使电机转动。
当电极经过换向器的分界线时，电刷会自动切换到另一个导轨上，改变电流的极性，从而实现电机的反转。
换向实际上是实现了电枢线圈与定子磁场的切换，如下图所示：
§1-7 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。
• 换向元件中电流的这种变化过程，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
直线换向
如果换向元件中电势为零， 则在被电刷短路的闭合 回路中不会有环流。
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。变化曲线时一条直线， 称为直线换向。 i +ia t -ia
但是换向过程中， 不可能没有电势！
2. 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。
er Lr di dt
Φa
er
ea
所生电势 a称为旋转电势。
e
S
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 2Ba Wk l va
特点： （1） ea I a n， 负载越重或者转速越 高， 旋转电势也越大。 （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。
•
ia er I a n 电机负载越重或转速越高， 电 Tk
抗电势越大。
•
电抗电势的方向阻止换向电流的变化， 因此er
的方向必与换向元件所处的几何中线处，主 磁场几乎为零；
N n
•电枢反应磁势所产生的磁通Φa正 好穿过换向元件。
•电枢旋转时， 换向元件切割Φa
Lr：换向元件的电抗系数， 包括自感和互感
直流电机检修与维护—直流电机的换向
改善换向的方法
一、设置换向极 换向极的作用：在元件的换向区域建立一个换向极
磁势，抵消电枢反应磁势，并使合成电势为零，从而改 善电机的换向。
换向极应满足的要求： 1、极性正确 换向极的极性要保证其磁场与交轴电枢反应磁场方 向相反。因此，对于电动机，换向极极性应与沿旋转方 向前面的主极极性相反。
时推迟，此种情况又称为欠补偿换向。
延迟换向，后刷边可能出现火花，对换向不利。
换向的物理过程及火花产生的原因
（3）超越换向 若换向磁场较强，出现合成电势不为零，且
则换向元件中产生附加电流ik，ik帮助换向电流i的变化。 电流改变方向的时刻比直线换向时提前，此种情况又称 为过补偿换向。
超越换向，前刷边可能出现火花， 对换向不利。
换向的物理过程及火花产生的原因
（2）电枢反应电势ea 当电枢旋转时，处于几何中性线上的换向元件，将切
割交轴电枢磁场而产生电枢反应电势ea。
换向的物理过程及火花产生的原因
在发电机中，几何中性线的磁场与元件换向前的磁场相 同，旋转电势ea与电流+ia同向，电动机中，几何中性 线的磁场与元件换向前的磁场相反，因而旋转电势ea与 +ia相反（电动机支路电流与支路电动势相反） 因此，不管是发电机还是电动机，电枢反应电势 的方向与换向前的电流方向相同，其作用也是阻碍电流 换向的。
改善换向的方法
四、设置补偿绕组 换向极的磁势作用区很窄，只能用以抵消几何中性线
附近的电枢磁势，并不能抵消气隙中的全部电枢磁势，消 除磁场畸变。为了获得理想的换向，大型直流电机常在主 磁极极靴上嵌放补偿绕组。象换向极一样，补偿绕组也必 须与电枢绕组串联，并使其磁势方向与电枢磁势方向相反。
改善换向的方法
直流电机的换向和换向极
直流电机的换向和换向极换向时的电流行为恒定的转矩要求时不变的恒定电枢磁动势(电枢电流)垂直于励磁磁场。
而换向器会把线圈电流以电枢频率对正相位地换极，它还会快速闭合那些在无场极缺口的导体回路到电刷上。
如下图所示，以υK速度运动的电刷从换向片1经过时，支路电流I ZW先沿顺时针方向进入线圈，此时导体电流 i L > 0；紧接着电刷移动到换向片1和2中间，正好同时接通，那么相当于此时换向片1和2上地线圈环被断路了，i L =0；电刷继续移动，完全覆盖换向片2，支路电流流入导体线圈，i L < 0；整个过程中线圈电流由正过零再转负，实现了换向。
而其实各个线圈环都串联着，所以一开始流入换向片1地电流会从另一侧另一个接触电刷流出，而之后从换向片2流入的电流也是从另一个此时恰好接触的电刷流出，在换向时间以外的电枢线圈电流会受外部电路影响，而流经电刷的电流在换向时是不改变方向大小的。
可知电枢线圈中电流在换向前，换向之后为，所以换向时电流变化量为，而换向过程的线圈电流变化只跟电刷电阻和线圈电感有关。
所以有电刷宽度b B，电枢换向器直径D K，电刷数量K换向器圆柱外围的线速度υK，转子转速，即转数nυK=πD K·n换向时间T K在很高的转数下，T K甚至可以小于等1ms。
考虑换向过程中的电阻切换，电刷相对换向器有运动速度υK，和换向器的接触宽度是时变的。
把原来换向片1部分接触宽度记作b1，有电阻R B1，后来接触换向片2的宽度记作b2有电阻R B2，那么此时在电刷上电流I B有两部分此时电阻和宽度有关，有以下关系代入i L得可见在T K内，换向时电流行为符合一次函数。
然而在极短的换向时间内，电流的剧烈突变令线圈的自感现象无法忽视。
电流变化会产生电流换向电压线性电流变化会得出，其中I a和内生转矩大小有关，可见，当负载变大，转数变大的时候，电流换向电压也随之增大。
因为楞次定理，电流换向电压会反抗自己的产生，这意味着换向的过程会被延迟，这会导致在换向终点更陡峭的电流曲线。
直流电机正反转切换方法
直流电机正反转切换方法宝子！今天咱来唠唠直流电机正反转切换这事儿。
直流电机要实现正反转切换呢，有一种常见的方法就是改变电枢电流的方向。
你可以想象这个电枢电流就像是小电机的“指挥棒”，电流方向一变，电机转动的方向也就跟着变啦。
比如说，在电机的控制电路里，通过一些开关元件，像继电器或者晶体管之类的。
要是用继电器呢，就好像是一个小开关员在那里，根据你的指令把电路连接的方式换一换，让电流从不同的路径走，这样就改变了电枢电流方向，电机就欢快地朝着另一个方向转起来咯。
还有哦，改变励磁电流的方向也能让直流电机正反转。
不过这个方法相对来说可能会复杂一丢丢。
励磁电流就像是给电机注入一种特殊的“能量引导”，当你把这个引导的方向改变了，电机也会响应这种变化而反转。
这就好比你给一个小宠物指了不同的方向，它就会朝着新的方向跑去一样有趣。
在实际操作的时候呢，你得特别小心哦。
因为电机这个小家伙可有点小脾气呢。
如果切换的时机或者方法不对，可能会对电机造成损害，就像你突然让一个正在跑步的人紧急转向，要是处理不好可能就会摔倒受伤呢。
所以在设计电路的时候，一定要确保各个元件都能协调工作，就像一个小团队一样，大家齐心协力才能让电机顺利地正反转切换。
另外呀，现在还有一些专门的电机驱动器，这些小玩意儿可厉害啦。
它们可以很方便地控制直流电机的正反转，你只要按照说明书简单设置一下参数，就像给它讲个小秘密一样，它就能按照你的要求让电机正转、反转或者停下来。
这就大大简化了我们的操作，不用自己费劲去捣鼓那些复杂的电路啦。
总之呢，直流电机正反转切换虽然有几种方法，但不管用哪种，都要小心谨慎地对待这个小电机，这样它才能好好地为我们工作，是不是很有趣呢？。
直流电机正反转的方法
直流电机正反转的方法
直流电机的正反转可以通过改变电机的电流方向来实现。
下面是两种常见的实现方法：
1. 反极性法：通过反转电源的正负极性来改变电流的方向。
将直流电源的正极连接到电机的正极，负极连接到电机的负极，电流流向与电机转动方向一致。
如果需要反向转动，只需将电源的正负极性互换即可。
2. 反接法：将电机的两个输入端交换连接。
将电池或直流电源的正极直接连接到电机的一个输入端，再将负极连接到另一个输入端，电流方向变化，电机反向旋转。
无论采用哪种方法，都需要注意电机和电源的额定电压与电流，以保证正常运行和安全性。
同时，正确选择合适的开关和控制装置也是确保电机正反转的关键。
在实际应用中，常使用电机控制器或驱动器来实现方便、精确的正反转控制。
直流电动机调速及改变转向的方法
直流电动机调速及改变转向的方法
直流电动机的调速和改变转向的方法有以下几种：
1. 电阻调速法：通过改变电动机电枢回路中的电阻，来改变电动机的转速。
增加电阻可以降低电枢电压，从而降低电动机转速；减少电阻可以增加电枢电压，从而提高电动机转速。
2. 变压器调速法：通过改变电源电压的级数来改变电动机转速。
增加电源电压的级数可以提高电动机转速；减少电源电压的级数可以降低电动机转速。
3. 磁场调速法：通过改变电动机磁场的强度来改变电动机转速。
增加磁场强度可以降低电动机转速；减少磁场强度可以提高电动机转速。
4. 脉宽调制（PWM）调速法：通过控制电动机电枢电流的占
空比来改变电动机转速。
增加电流占空比可以提高电动机转速；减少电流占空比可以降低电动机转速。
至于改变转向的方法，可以通过改变电动机电枢的接线方式来实现。
常见的方法有交换电枢的两个端子或反接电枢端子的极性。
通过改变电枢的接线方式，可以改变电动机转子的转向。
简要说明直流电机中换向器的作用。
简要说明直流电机中换向器的作用。
嘿，伙计们！今天咱就来聊聊直流电机中的那个神奇小东西——换向器。
你可别小看它，它在电机里可是扮演着至关重要的角色呢！让我来给你说说它的作用吧。
咱们得了解什么是直流电机。
简单来说，直流电机就是通过电流在线圈中产生磁场，从而使转子产生旋转力矩的电机。
而这个旋转力矩的方向和大小，取决于磁场的方向和大小。
那么，换向器又是干什么用的呢？换向器的主要作用就是改变电流在电机线圈中的流动方向。
你可能听说过“正反转”这个词，其实就是指电机的转向。
在直流电机中，我们可以通过改变换向器的接线方式，来实现电机的正反转。
比如，当我们把换向器的两个接线片连接在一起时，电流就会沿着一个方向流动；而当我们把它们分开时，电流就会沿着另一个方向流动。
这样一来，我们就可以控制电机的转向了。
但是，仅仅改变电流的流动方向还不够，我们还需要控制磁场的方向。
这就需要用到另一个重要的部件——电刷。
电刷是安装在换向器上的金属片，它的作用就是随着电流的变化，不断地改变磁场的方向。
当电流通过电刷时，电刷会产生一个磁场，这个磁场会与原来的磁场相互作用，从而使转子产生旋转力矩。
这样一来，我们就可以实现对电机转向的精确控制了。
现在你知道换向器的作用了吧？它就像是一个指挥家，通过改变电流和磁场的方向，来指挥电机的“乐队”演奏出美妙的音乐。
这还只是换向器的最基本的作用。
实际上，现代的换向器还有很多高级的功能，比如说无刷直流电机、交流异步电动机等等。
这些新型电机的出现，不仅提高了电机的效率和性能，而且也为我们的生活带来了很多便利。
换向器在直流电机中扮演着举足轻重的角色。
它不仅能够实现电机的正反转，还能够精确地控制电机的转向。
虽然它看起来很简单，但实际上它的功能却是非常强大的。
所以，下次当你看到那个小小的换向器时，可不要小瞧它哦！。
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§1-7 直流电机的换向
• 如果当换向元件中各种电动势为零，被电刷短接的闭合回路 就不会出现环流，元件中的电流大小由电刷与相邻两换向片 的接触面积决定，电流随时间均匀变化，即有：i=ƒ(t)，我 们把这种换向称为直线换向，如图所示，直线换向是理想换 向，电机不会出现火花。
3
§1-7 直流电机的换向
2、换向元件中的感应电动势
1）电抗电动势 e r ：
换向元件中，在电流变化时，必然出现由自感与 互感作用所引起的感应电动势，这个电动势称为电抗 电动势。 di e r e L e M Lr dt
Lr总电感系数：自感系数 与互感系数
2ia i er L r Lr t Tk
§1-7 直流电机的换向
一、换向过程的物理现象
1、换向过程☆
相等，电枢以va的速度从右向左旋转。 下图是某一单迭绕组1号元件的换向过程，设图中电刷宽度与换向片宽度
1
§1-7 直流电机的换向
• 换向之前：如图（a）所示，电刷与换向片1接触，1号元 件中的电流ia从下层边流向上层边，设为+ia，元件处于右 支路。 • 换向之中：如图（b）所示，电刷与换向片1、2同时接触， 1号元件被短接，元件中的电流正从+ia向-ia变化。 • 换向之后：如图（c）所示，电刷与换向片2接触，1号元 件中的电流ia从上层边流向下层边，电流为-ia，元件处于 左支路。 • 电枢上的每个元件在经过电刷时都要换向，元件的换向时 间称为换向周期，记作：Tk。
8
§1-7 直流电机的换向
9§1-7 直流电机的源自向三、环火原因和克服环火的方法
• 由前面介绍的直流电机电枢反应内容可知，电枢反应使气 隙磁密发生畸变，使位于Bδmax处的元件所连接的两换向片 之间的电压增大，此电压超过一定限度，可能出现环火， 即在正、负电刷之间出现电弧，环火能使电机在很短时间 内损坏。 • 为了防止环火，可在主磁极的极靴中加装与电枢绕组串联 的补偿绕组，它所产生的磁势应与电枢磁势相反。这样一 方面使气隙磁场不再畸变，防止产生电位差火花；另一方 面使换向极的负担也减轻了，对改善换向有利，从而避免 发生环火现象。
3、电刷下产生火花的电磁原因
在换向元件中存在着两个方向相同的电动势 e r + 此在换向元件中，会产生附加的换向电流 i K ，
e a ，因
iK
e e e R R
a
r
能量足够大时，它将以火花的形式从后刷边放出，使维持连续， 这就是电刷下产生火花的电磁原因。此外还有机械及电化学方 面的原因。 火花使电刷及换向器表面损坏，严重时将使电机不能正常运 行。
4
§1-7 直流电机的换向
60 换向周期： Tk k n
k : 换向片数
电抗电动势 e r 方向：企图阻止换向电流的变化，因此 e r 的 方向必与换向前的元件电流ia 的方向一致。
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§1-7 直流电机的换向
2）旋转电动势 e a ：
换向元件位于几何中性线处，主磁场的磁密等于零，但是 电枢反应磁动势所产生的磁通 a正好穿过换向元件。换向元 件必然切割 a所产生的电动势e a 称为旋转电动势。
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本章作业：P35 1-22 1-23 1-24 1-26
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1 2 i L 由换向电流所建立的电磁能量 2 k r 要释放出来。当这部分
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二、改善换向的方法：☆
从产生火花的电磁原因出发，减少换向元件的电抗电动势和旋 转电动势，就可以有效地改善换向。目前最有效的办法是装换向 极。 对换向极的要求是： • （1）换向极应装在几何中性线处； • （2）换向极的极性应使所产生的方向与电枢反应磁动势的 方向相反。 • （3）由于 er I a n 是随负载的大小及转速而变化的，为使 换向电动势 e K 在任何负载下都能抵消 e r ，要求eK I a n 。 根据 eK 2N c BK lva ，需要 BK I a ，所以换向极绕组必须与电枢 绕组串联，而且换向极磁路应不饱和。 • 一般，容量为1kW以上的直流电机都装有换向极。
ea 2Ba N k lva
因为 va n , Ba I a ,所以 ea I a n ,即当负载越重，转速越 高时， e a 越大。据右手定则可以判定，无论是发电机或电动 机状态，e a 的方向总是与换向前元件中电流方向相同，即与 方向相同，也是阻碍换向的。
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