电机控制技术教学课件作者韩建霞4.ppt

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1、项目四直流电机改善换向方法选择任务一直流电机的磁场任务二直流电机的换向任务一直流电机的磁场一、直流电机的空载磁场直流电机空载时，电枢电流为零，只有励磁绕组中存在电流。因此，空载时电机的气隙磁场就是励磁绕组的电流所产生的主磁场。如图4一1所示。二、直流电机负载时的磁场和电枢反应当直流电机负载时，电枢绕组中的电枢电流将产生电枢磁势，电枢磁势对主磁场的分布和主磁通的大小将产生一定的影响，这种影响称为电枢反应。(一)电枢磁场电枢磁场是由电枢电流所产生的。在直流电机中，电枢电流的分界线是电刷，在电刷轴线两侧对称分布，所以电枢磁场的分布情况与电刷的位

2、置有关图4-2所示是以电刷在几何中性线上时的电枢磁场分布。下一页返回任务一直流电机的磁场由于电刷和换向器的作用，尽管电枢是旋转的，但是每极下元件边中的电流方向是不变的，因此电枢磁通势以及由它建立的电枢磁场是不动的。电枢磁场的轴线总是与电刷轴线重合，并与励磁磁通势产生的主磁场轴线相互垂直(二)负载时的合成磁场和电枢反应以直流电动机为例，将合成磁场与主磁场比较，便可看出电枢反应的作用:(1)使气隙磁场发生畸变。每一磁极下，因为电枢磁场使主磁场一半被削弱，另一半被加强，物理中性线与几何中性线不再重合上一页下一页返回任务一直流电机的磁场(2)对主

3、磁极磁场有去磁作用。在磁场不饱和时，主磁极磁场被削弱数量与加强数量恰好相等，每极下的合成磁通量与空载时相同，这时电枢反应的结果是不增磁也不去磁。实际上电机一般工作在磁化曲线的膝部，磁路总是饱和的。这样，因磁饱和的影响，主磁极的增磁部分要小于不饱和时的增磁部分，因此合成时的磁通量比空载时略有减少。上一页返回任务二直流电机的换向一、直流电机的定义与过程(一)直流电机换向的定义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

4、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。(二)直流电机换向过程从换向开始到换向结束的过程就称为换向过程。电枢绕组中每个元件都要经过换向过程。图4-3表示1号元件的换向过程。设电刷的宽度等于一个换向片的宽度，电刷不动，元件和换向器以速度/自右向左运动。下一页返回任务二直流电机的换向电刷只与换向片1接触，如图4-3(a)所示，此时元件1处于电刷右边的支路，元件中的电流等于支路电流+i，电流方向如图，1号元件即将开始换向。元件移动，电刷同时与换向片1和2接触，如图4-3(b)所示，此时1号元件被电刷短接，表明该元件正

5、在换向，其电流从++i逐渐减小到零。元件继续移动，电刷只与换向片2接触，如图4-3(c)所示，此时元件1属于电刷左边的支路，元件中的电流方向改变且从零逐渐增大到-i，则1号元件结束换向。换向过程所需的时间称为换向周期TK,通常只有千分之几秒上一页下一页返回任务二直流电机的换向二、直流电机的换向问题换向是换向器电机的一个专门问题，如果换向不良，将会在电刷与换向片之间产生有害的火花。当火花超过一定程度，就会烧坏电刷和换向器表面，使电机不能正常工作。此外，电刷下的火花也是一个电磁波的来源，对附近无线电通信有干扰。产生火花的原因是多方面的，其电磁

6、原因主要有以下几种。(一)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方向相同上一页下一页返回任务二直流电机的换向(二)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。总的感应电动势为由于有∑e的存在，使得电流变化受到阻碍而延迟，电刷后刷边电流密度大，更易损坏。上一页下一页返回任务二直流电机的换向三、改

7、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(一)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

8、er和换向元件的电抗电动势er上一页下一页返回任务二直流电机的换向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