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電抗電勢阻止附加換向電流的變化,過大的電抗電勢會使電刷的后刷邊產生強烈火花,影響電機的安全運行,削弱電抗電勢是改善直流電機換向的有效方法。

 

1 電抗電勢er與電刷有效寬度bcb的關系換向元件中的電勢主要有電抗電勢er、變壓器電勢et、切割電勢eT和換向電勢eK。這些電勢中電抗電勢er對直流電機的換向過程影響最大,電抗電勢的減少有助于改善換向。最佳換向是指換向結束時,電流變化率didt為最小且略微大于零。使前刷邊電流密度略大于后刷邊的電流密度。為達到這個目的,除合理選擇電刷寬度bb外,還可以采用電刷錯位的辦法。電刷錯位后,使電刷有效寬度增加為bcb,它將直接影響電抗電勢er的變化。

 

er=(2/3) (Ia/a) (Dk/bcb) (n/1000)#W2y#〔4ucL (Ki+K2)+2BLsKs〕@10-6(V) (1)式中:

 

Ia)))電樞電流(A)a)))繞組并聯支路對數n)))電機轉速(r/min)Wy)))每個元件匝數Ki)))槽磁導系數K2)))齒磁導系數Ks)))端部繞組漏磁導系數L)))鐵心有效長度(cm)Ls)))端線長度(cm)B)))電刷復蓋片數uc)))同槽中并列元件邊數平均值bcb)))電刷錯位后電刷有效寬度(mm)DK)))換向器直徑(cm)B=ba/bK(2)式中:

 

ba)))電刷復蓋系數bK)))換向片寬度(mm)由式(1)可知,電機一定時,若負荷也一定,則有:

 

erW(4uc/bcb)+Be(3)式中Be=2BLsKs@10-6可見,在改變電刷有效寬度bcb的大小時,電抗電勢er正比于4uc/bcb的變化。bcb的增加可以使er減少。

 

大學電子工程學院副教授,主要從事工業自動化教學研究。

 

(a)沒有錯位排列(b)錯位排列圖1 電刷錯位排列1.電刷;2.刷架;3.墊片。

 

表1 電刷沒有錯位電樞電流(kA)0 015 110 115 210 215+$I (A)66 87 70 53 41 40-$I (A)70 51 32 14 8 7表2 電刷錯位2mm電樞電流(kA)0 015 110 115 210 215+$I (A)66 85 75 64 42 39-$I (A)70 55 50 51 33 25表3 電刷錯位4mm電樞電流(kA)0 015 110 115 210 215+$I (A)67 80 76 62 46 41-$I (A)71 60 52 45 34 28畫成曲線如圖2所示。

 

由曲線中看出,電刷盒順電機轉向錯位加墊以后,使電刷前移,有效寬度加大,這樣加寬了整流帶,則無火花區加長展寬且趨于對稱。錯位4mm比2mm效果好,我們將該電機電刷錯位4mm運行,基本上杜絕了火花。該電機是軋鋼電動機的供電發電機,沖擊負荷大,在小負荷時移寬刷位效果并不明顯,在2倍到212倍的額定負荷時仍然可能出現輕微火花,這是因為換向過程是復雜的物理過程,影響因素較多,應該說單獨調整某一個方面往往不會達到預期目的。但是電刷錯位簡單易行,只要合理適度調整都會取得好的效果。