浙江大学电机及其控制研究所：《电机学》第一章 直流电机 1.7 直流电机的换向

§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

§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 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。 但是换向过程中, +ial 不可能没有电势! la

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。 但是换向过程中， 不可能没有电势！ t +ia -ia i

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 Lr:换向元件的电抗系数,包括自感和互感 e的平均值:e=1=+,72 设电刷宽度bs等于换向片宽度bk,换向片数为K, 丌D./K60 换向周期Tk: V I D·n/60Kn

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。 dt di er Lr = −  Lr：换向元件的电抗系数，包括自感和互感 er的平均值： k a r r r T i L t i e L 2 = +   = −  设电刷宽度bs等于换向片宽度bk，换向片数为K， D n K n D K v b v b T k k k k k s k  =  = = = 60 / 60 /   换向周期Tk：

电抗电势的特点 ∝Ⅰ·n电机负载越重或转速越高,电 抗电势越犬 电抗电势的方向阻止换向电流的变化,因此e 的方向必与换向前的元件电流ia的方向一致

电抗电势的特点 I n T i e a k a r •    电机负载越重或转速越高， 电 抗电势越大。 • 电抗电势的方向阻止换向电流的变化， 因此er 的方向必与换向前的元件电流ia的方向一致

(2)旋转电势 换向元件所处的几何中线处,主 N 磁场几乎为零; 电枢反应磁势所产生的磁通Φa正 好穿过换向元件。 6←Φa 电枢旋转时,换向元件切割Φa 所生电势ea称为旋转电势

•换向元件所处的几何中线处，主 磁场几乎为零； •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 所生电势ea称为旋转电势。 Φa ea N S n er （2）旋转电势

旋转电势的特点 设换向元件匝数为W,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: e=2B.W·lv 特点:(1)e∝l·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 致,也是阻碍换向的

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： a a k a e = 2B W l v 特点：（1） ， 负载越重或者转速越 高， 旋转电势也越大。 ea  I a n （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

(3)电刷下产生火花的原因 换向元件中存在两个方向相同的电势e和en合成电势: e=e+e.≠0 合成电势在换向元件闭合回路中产生的环流: ee +e R R 由闭合转为断开时,由认建立 的电磁能量以火花的形式释放 出来

t i （3）电刷下产生火花的原因 换向元件中存在两个方向相同的电势er和ea， 合成电势： e = ea +er  0 合成电势在换向元件闭合回路中产生的环流：    + = = R e e R e i a r k 由闭合转为断开时，由ik建立 的电磁能量以火花的形式释放 出来。 i k

改善换向的方法 减少换向元件的感应电势和旋转电势,可以有效地 改善换向。最有效的办法:装换向极。 抵消电枢反应磁势,使en=0 N ⑧∞ 换向极磁势 吨 建立B,产生e,使∑e=e,-e=0

二、改善换向的方法 减少换向元件的感应电势和旋转电势，可以有效地 改善换向。最有效的办法：装换向极。 N S Φ a n ea er Nk Sk 抵消电枢反应磁势，使ea ＝0 换向极磁势 建立Bk，产生ek，使 e = er −ek = 0

安装换向极的要求 换向极应装在几何中性线上 换向极的极性使产生的B方向与电枢反应磁势 的方向相反。 换向极绕组必须与电枢绕组串联,使在任何 时候

安装换向极的要求 • 换向极应装在几何中性线上; • 换向极的极性使产生的Bk方向与电枢反应磁势 的方向相反。 • 换向极绕组必须与电枢绕组串联，使在任何 时候， ek ＝－er

加换向极后的结构图 电槽 主磁极 励磁绕组 磁轭(机座 换向吸 型 电招齿 ○ 吸砣 换向极绕组 电枢绕组 电枢铁心 底脚

加换向极后的结构图