直流电机的换向
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。
直流电动机电刷和换向器的工作原理
直流电动机的工作原理是通过直流电源供电，使电动机内的电刷和换向器协同工作，从而实现电动机的正常运转。
电刷和换向器在直流电动机中起着至关重要的作用，下面就让我们分别来了解它们的工作原理。
一、直流电动机电刷的工作原理1.电刷的作用电刷是直流电动机中用来与电机转子产生接触的部件，其主要作用是在电机转子旋转时，通过与转子接触，使电流得以传递，从而产生磁场，推动电机正常工作。
2.电刷的结构一般情况下，直流电动机电刷由导电材料制成，常见的有石墨和金属材料。
电刷通常呈方形或矩形，其一端与电极连接，另一端与转子接触，以便传递电流。
3.电刷的工作原理当直流电源导入电机时，电刷与转子发生接触，电流通过电刷进入转子，然后转子在磁场的作用下产生旋转力，带动电机正常工作。
二、直流电动机换向器的工作原理1.换向器的作用换向器是直流电动机中用来改变电流流向的部件，其主要作用是在电机转子旋转时，通过改变电流的方向，使得电机能够继续正常工作。
2.换向器的结构直流电机的换向器一般由固定的换向架和浮动的换向片组成。
换向片与电刷接触，用来改变电流的流向。
3.换向器的工作原理当电机转子旋转到一定位置时，换向器会自动改变电流的流向，以保持转子的正常运转。
换向器的工作原理是通过不断改变电流的方向，使得转子能够持续受到推动力，从而保持电机的正常工作。
直流电动机的电刷和换向器是电机正常运转的关键部件，它们通过与转子的接触和改变电流的流向，使得电机能够持续地产生磁场和旋转力，从而实现电机的正常工作。
在实际应用中，电刷和换向器的设计和选择对电机的性能和使用寿命都有着重要的影响，因此需要特别重视。
直流电动机作为一种常见的电动机类型，其工作原理和关键部件是非常重要的。
接下来我们将进一步探讨直流电动机的工作原理和关键部件在实际应用中的重要性。
让我们来进一步了解一下直流电动机的电刷。
电刷是直流电动机内与转子产生接触的关键部件，其主要作用是在电机转子旋转时，通过与转子接触，使电流得以传递，从而产生磁场，推动电机正常工作。
3 直流电机的换向解析
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• 三种不同的换向过程，分述如下。 • （1）∑e＝0，直线换向。这是最理想的换向情况。 换向电流只有iL分量，随时间线性变化，从＋ia均匀 地变化到－ia。可以证明，此时电刷下的电流密度 也是均匀分布的。
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• （2）∑e >0，延迟换向。此时，换向电流同时包含iL和ik分量， 且ik≥0，其结果是曲线轨迹处于直线换向上方(图(d))，致使过 零时间滞后于直线换向，“延迟换向”由此而得名。 • 延迟换向时，左刷边(参见前图，电刷与换向片l接触的部分， 通称后刷边)的电流密度会大于右刷边(与换向片2接触部分， 亦称前刷边)的值。当电刷滑离换向片1时，很大的电流突然 突然断路，换向回路中贮存的电磁能量通过空气释放，便导 致火花在后刷边产生。 2018/10/10 第21页
第三章 直流电机的换向
• • • • • • • 引言 §3.1直流电机的换向过程 §3.2 经典换向理论 §3.3 产生火花的原因 §3.4 改善换向的措施 §3.5环火及补偿绕组 小结
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引言
• 换向是一切装有换向器的电机的一个专门问 题，它对电机的正常运行有重大影响，是直 流电机的关键问题之一。 • 本章首先介绍换向的电磁理论，并简要地介 绍点接触，离子导电、氧化膜等理论作为补 充，进而分析火花发生的原因和改善换向的 方法。最后扼要地介绍环火、补偿绕组。
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• 综上可知，换向元件中总的电动势应是旋转 电动势和电抗电动势的代数和，即 • ∑e=ek+er • 对于换向良好的电机，在理想情况下，ek和er 大小相当，方向相反，∑e≈0；反之，∑e不为 零，导致换向不良，就有可能在电刷下发生 火花。
直流电机的电枢反响和换向
直流电机的电枢反响和换向直流电机运用的根柢理论中电枢反响和换向是个要害。
电枢是直流电机在作业中的首要构成有些。
（1）电枢反响。
直流电机负载作业时，主磁极和电枢磁场一同存在，电枢磁场对主磁场的影响叫电枢反响。
电枢反响的作用是构成磁场发作畸变，构成磁场不对称，给换向带来艰难，换向火花增大。
（2）换向。
直流电机作业进程中，电枢绕组元件通过电刷时，从一条支路进入另一条支路，电流方向发作改动，这个进程叫换向。
（3）因为电机转速很高，换向很快，所以会发作自感电动势，构成火花。
电枢反响和换向都会发作火花，为了减小火花，一般加装换向极和增大电刷电阻（电刷用石墨做，耐磨、电阻大）。
直流电机的运用是由其本身的各个组件的彼此协作下进行的，电枢是其间最首要的一有些。
运用直流电机的用户，为了便当对其运用，主张对其每个构成有些都要做好了解和研讨。
1。
直流电机的启动、换向
实验一直流电机的启动、换向一、实验目的1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2、认识在在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
3、熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线、启动、改变电机转向方法。
二、预习要点1、如何正确选择使用仪器仪表。
特别是电压表电流表的量程。
2、直流电动机启动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器？不串接会产生什么严重后果？3、直流电动机启动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置？为什么？若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果？4、直流电动机改变转向的方法。
三、实验项目1、了解4-02电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。
2、直流他励电动机的启动、改变转向。
四、实验设备1、型号4-14的导轨、测速发电机及转速2、型号4-15的直流他励电动机表3、型号4-09的直流数字电压表4、型号4-10的直流数字电流表5、型号4-04的三相可调电阻器6、型号4-05的三相可调电阻器五、实验内容及操作步骤1、由实验指导人员介绍ZX-TIA481型电机与变压器综合实验装置型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。
2、 用伏安法测电枢的直流图2-1测电枢绕组直流电阻接线图(1) 按图2-1接线，电阻R 用4-05上1800Ω和4-04上180Ω。
串联共1980Ω阻值并调至最大。
A 表选用4-09直流电流表，开关S 选用4-13开关模块。
(2) 经检査无误后接通电枢电源，并调至220V o 调节R 使电枢电流达到0.2A （如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I 。
将电机分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U 、I 三组数据列于表2-1中。
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摘要：换向问题是影响直流电机质量的主要问题之一。
本文介绍了如何评价换向合格的指标；论述了影响换向的原因包括电磁、机械、电化学等方面；提出了改善换向的方法和措施：一是调节电刷位置，二是要重视换向器的质量，三是重视电刷的选择，四是优化刷盒尺寸和弹簧压力，五是电刷的磨合非常重要，最后要进行严格准确的寿命测试。
一、影响换向的原因：直流电机换向过程中为什么会产生火花呢？根据理论和实践分析，影响换向的原因很多，有电磁的、机械的、电化学的等等，并且它们之间又相互影响，十分复杂。
这里不准备在理论上作过多的分析，只针对电动自行车用直流电机为改善换向在中应注意的问题做一些分析，或许会对生产起到一定的指导作用。
1、电磁原因：在换向时，换向元件中会产生电抗电势和换向电势，这些电势之和一般大于零，称延迟换向。
当换向时，后刷边离开一个换向片转向另一个相邻换向片时，换向电流不为零，有电磁能量储存在换向元件内，在前个换向片离开电刷时，换向回路被突然切断，换向元件中的电磁能量就只有击穿空气而释放，从而产生火花。
2、机械原因：对生产而言，由于机械原因而导致换向不良是一个重要方面。
机械方面的原因很多，例如：平面换向器外表的平整度、粗糙度及装配时换向器外表与电机轴线的垂直度；换向器片间绝缘突出或换向片突出；电刷接触面研磨不好，电刷与换向器外表只有局部接触；电刷上弹簧压力大小不适宜；电刷在刷盒里太松或太紧；各个刷杆之间距离不相等，致使有些电刷所短路的换向元件不在几何中心线上；换向器外表不洁等。
3、电化学原因：正常运行的电机，换向器外表会产生很薄的一层褐色氧化亚铜薄膜。
实践说明，氧化亚铜薄膜的存在，是电机良好换向的必要条件。
这是因为氧化亚铜薄膜本身不仅具有较高的电阻，且其外表还常吸附着薄层水份、氧气和石墨粉末，具有良好的润滑作用，有利于减少电刷和换向器的磨损。
二、改善换向的方法和措施：为改善换向应该针对影响换向的原因在生产中采取一些必要的方法和措施。
直流电机原理以及换向工作介绍
直流电机原理以及换向工作介绍直流电机换向器的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。
电刷上不加直流电压，用原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈两边就分别切割不同极性磁极下的磁力线，而在其中感应产生电动势，电动势方向按右手定则确定。
这种电磁情况表示在图上。
由于电枢连续地旋转，，因此，必须使载流导体在磁场中所受到线圈边ab和cd交替地切割N极和S极下的磁力线，虽然每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的．线圈内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷A，B端的电动势却为直流电动势（说得确切一些，是一种方向不变的脉振电动势）。
因为，电枢在转动过程中，无论电枢转到什么位置，由于换向器配合电刷的换向作用，电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势，因此，电刷A始终有正极性。
同样道理，电刷B始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。
如每极下的线圈数增多，可使脉振程度减小，就可获得直流电动势。
这就是直流发电机的工作原理。
同时也说明子直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。
从基本电磁情况来看，一台直流电机原则上既可工作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是约束的条件不同而已。
在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输入电枢，机械能从电机轴上输出，拖动生产机械，将电能转换成机械能而成为电动机，如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流电压，则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，可输出电能，电机将机械能转换成电能而成为发电机。
同一台电机，能作电动机或作发电机运行的这种原理．在电机理论中称为可逆原理。
直流电机换向方法
直流电机换向方法
直流电机换向通常使用两种方法：
1. 机械换向：机械换向是通过改变直流电机电枢绕组中电流的方向，使它们与磁场的方向相反，从而改变电机的转动方向。
机械换向通常使用多个电刷和集电环来实现，当电机转子旋转一定角度时，电刷与集电环之间的电路会自动切换，从而改变电流的方向。
2. 电子换向：电子换向是使用电子电路来控制电机转子的方向。
电子换向通常使用电机驱动器来实现，将直流电源转换为变频交流电源，然后通过变频器控制交流电源的频率和相位，从而改变电机的转动方向。
电子换向通常比机械换向更可靠，效率更高，同时也可以实现更精确的速度和位置控制。
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• 图示一单叠绕组元件的换向过程。设换向元件编号为1，电刷 宽为bs，换向片宽为bk，bs＝bk，电刷固定，换向器以线速度vk 按图示方向运动（从右向左移动）。 • 当电刷仅与换向片1相接触时（图a）元件1属于电刷右边的一 条支路，元件1中的电流为ia。
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• 当电刷与换向片1和2相接触时（图b），元件1被电刷短路。 • 当电刷仅与换向片2相接触时（图c），元件1属于电刷左边的 一条支路，电流也为ia但方向与原来相反。 • 当电刷从换向片1过渡到换向片2 时，元件1中的电流从＋ia变 到－ia，元件电流方向的这种变化过程称为换向过程。
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直流电机换向
直流电机换向 引言
• 换向是一切装有换向器的电机的一个专门问题，它对电机的正常 运行有重大影响，是直流电机的关键问题之一。
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直流电机的换向
由电机绕组连接分析可知，直流电机的电枢绕组是一闭合绕组，电刷把这 一闭合电路分成几个支路，每个支路的元件数相等。一个电刷两边所连接的两 条支路中电流方向相反，电枢旋转时，绕组元件从一个支路经电刷，进入另一 个支路时，电流方向改变。绕组元件中电流改变方向的过程称为换向。 换向是直流电机中十分重要的问题，换向会使电刷和换向器之间产生火花， 严重时会烧坏换向器与电刷，使电机不能正常工作和寿命缩短。我国对电机换 向时产生的火花等级与允许的运行状态有相应的规定。
§ 6.1 直流电机的换向过 程
• 直流电机电枢绕组中的电动势和电流是交变的，只是借助于旋转 着的换向器和静止的电刷配合工作，才在电刷间获得直流电压和 电流。 • 当旋转的电枢绕组元件从一条支路经过电刷底下而进入另一条支 路时，该元件中的电流从一方向变换为另一方向，这种元件电流 方向的变换称为换向。
1.5.3 改善换向的方法 如果换向不理想，在电刷处会产生火花。产生火花的原因除 了电磁原因外，还可能因为换向器表面不平整、不清洁、换向片 间有绝缘突出，电刷与换向器接触压力不适当等，这里主要从电 磁原因入手，介绍一些改善换向的方法。
要减小火花就要减小附加电流，即要减小换向元件的合成电 势e，或增大电刷接触电阻。常用以下的方法。 1．装配换向极 由换向元件的感应电动势可知，当电刷放在几何中心线上时， 换向元件只切割电枢磁场，如果在该处用换向磁极产生一个与电 枢磁场反方向的换向磁场，使换向元件切割换向极磁场产生的旋 转电动势，正好可以抵消换向元件切割电枢磁场产生的旋转电动 势er和换向元件的电抗电动势 e x ，则 e 0 。 电枢磁场与电枢电流成正比，所以换向磁极绕组与电枢绕组 串联，换向极的极性必须正确，发电机的换向极极性与旋转的方 向前方的主极性相同，电动机的换向极极性与旋转方向的后方的 主极性相同。
• 图d表示了元件1从换向到经过一对极距时电流变化 的理想化曲线。从换向开始（图a所示的瞬间，对应 于图d的ta点）到换向结束（图c所示瞬间，对应于图 d的tc点）所需的时间称为换向周期，以Tk表示，即 相当于元件被电刷短路的整个时间。通常Tk只有千 分之几秒。
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• 正在进行换向的元件称为换向元件， • 换向元件中的电流称为换向电流，
3．装配补偿绕组 补偿绕组嵌放在主磁极极靴上专门冲出的槽内或励磁绕组外面，该绕组 与电枢绕组串联，产生的磁场方向与电枢反应的磁通方向相反，用以抵消电 枢反应的磁通。装配补偿绕组使电机结构复杂，成本增加。因此，只有在负 载变化很大的大、中型直流电机中使用。
注:直流电机的换向过程是一个复杂而又抽象的问题，要求学生做一般的了解， 关键是掌握改善换向的方法。
• 在换向过程中，换向元件的元件边在电枢表面上所移过的距离称 为换向区域。
• 良好的换向是一切装有换向器的电机持久运行的必要条件。
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1.5.2 换向元件中的感应电动势和电流变化的特点 1．换向元件中的电动势 （1）电抗电动势ex 在换向过程中，由于换向元件中电流从 +i 到 -i 的变 化，在换向元件中产生自感电动势，其方向由楞次定律 可知它总是阻碍原电流的变化，即方向应与换向前电流 +i方向相同。 （2）旋转电动势er 由于电枢反应使几何中性线上电刷处的磁场并不 为零，换向元件旋转移动到此处时切割磁场产生的感应 电动势，其方向可用右手定则判断，也是与绕组元件中 原来电流方向相同。 总的感应电动势为 e ex er
Hale Waihona Puke 2．正确选用电刷 增加电刷接触电阻可以减少附加电流。电刷的接 触电阻主要与电刷材料有关，目前常用的电刷有石墨电 刷、电化石墨电刷和金属石墨电刷等。石墨电刷的接触 电阻较大，金属石墨电刷的接触电阻最小。从改善换向 的角度来看似乎应该采用接触电阻大的电刷，但接触电 阻大，则接触压降也增大，使能量损耗和换向器发热加 剧，对换向也不利，所以合理选用电刷是一个重要的问 题。根据长期运行经验，对于换向并不困难，负载均匀， 电压在80V～120V的中小型电机通常采用石墨电刷，一 般正常使用的中小型电机和电压在 220V 以上或换向较 困难的电机采用电化石墨电刷，而对于低压大电流的电 机则采用金属石墨电刷。