電樞反應(yīng)和磁鋼對起動電機(jī)換向的影響
萬光輝
(江南學(xué)院，江蘇無錫 214063)
摘要：起動電機(jī)體積小，轉(zhuǎn)速高，電流大，換向問題嚴(yán)重，若磁鋼選擇不當(dāng)，當(dāng)電樞反應(yīng)過于強(qiáng)烈時，移刷不但不能
改善換向，反而會加劇火花的產(chǎn)生。
關(guān)鍵詞：起動電機(jī)；電樞反應(yīng)；磁鋼；換向中圖分類號：tm33 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：c 文章編號；1001-6848(2000)05-0050-02
1 引 言
直流電機(jī)中兩個突出的問題，一個是電樞反應(yīng)，另一個是換向，電樞反應(yīng)過于強(qiáng)烈將會影響換向，而換向不良會產(chǎn)生火花，嚴(yán)重時將換向器灼傷，甚至燒壞電機(jī)，縮短電機(jī)的使用壽命。
起動電機(jī)一般為永磁他勵直流電動機(jī)，為了縮短起動時間，必須確保大的起動轉(zhuǎn)矩和工作轉(zhuǎn)矩，其起動電流和工作電流大，轉(zhuǎn)速高，因而電樞反應(yīng)過于強(qiáng)烈時，將導(dǎo)致磁鋼的****退磁，甚至反向充磁，此時若采用移刷，不但不能改善換向，反而會阻礙換向，產(chǎn)生更大的火花。下面將從電樞反應(yīng)和磁鋼性能兩方面來分析對電機(jī)換向的影響。
2 起動電機(jī)申的電樞反應(yīng)
為了改善換向，在體積小的直流電機(jī)中一般采用移刷，即逆轉(zhuǎn)向?qū)㈦娝⑵x幾何中心線一個小的角度，此時電樞反應(yīng)有直軸電樞反應(yīng)和交軸電樞應(yīng)，見圖l。
在2p范圍內(nèi)，導(dǎo)體中電流產(chǎn)生的磁勢為直軸電樞反應(yīng)磁勢f。，其對主磁場的作用是去磁的。而在r-2p范圍內(nèi)，導(dǎo)體中電流產(chǎn)生的磁勢為交軸電樞反應(yīng)磁勢f，其對主磁場的作用是使得空載時氣隙下對稱于主磁極軸線的磁場發(fā)生畸變，前一半極下被加強(qiáng)，后一半極下被削弱，物理中心線逆轉(zhuǎn)向偏離中心線一個小的角度口。
由此可見，在前半個極下，f。a為去磁，f為助磁，而在后半個極下f。d和f均為去磁。離磁極中心線距離越遠(yuǎn)，去磁作用越強(qiáng)。
3 電樞反應(yīng)對磁鋼的影響
起動電機(jī)目前廣泛采用的磁鋼為永磁磁鐵，其與釹鐵硼相比，價格便宜，但其剩磁和矯頑力偏低，可知，為確保大的轉(zhuǎn)矩，電樞電流。必須較大，起動時，。****，較大的j。會產(chǎn)生很大的交軸和直軸電樞反應(yīng)磁勢，嚴(yán)重時超過磁鋼的矯頑力，出現(xiàn)反向充磁，即原同一個極性的磁極上出現(xiàn)反
向磁極，如圖2原n極磁瓦上的cd段變?yōu)閟極，cd為后極尖。這是通過試驗驗證過的．這種現(xiàn)象的出現(xiàn)會加劇火花的產(chǎn)生。
4 起動電機(jī)中的換向
換向是指元件通過電刷時元件中電流改變方向的過程，換向不良會產(chǎn)生火花。一般認(rèn)為火花產(chǎn)生的原因有三個方面，一個是電磁原因，一個是機(jī)械原因，而另一個是化學(xué)原因，其中主要為電磁原因。所謂電磁原因，是指換向時，換向元件中存在感應(yīng)電勢，產(chǎn)生附加電流（見圖3），該電流阻礙換向元件中電流方向的改變，產(chǎn)生火花。換向元件中的感應(yīng)電勢有自感電勢、互感電勢和換向元件切割交軸電樞反應(yīng)磁場產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電勢。這些電勢的方向與換向前的電流方向相同阻礙換向（見圖4）。
自感和互感電勢的大小為：
rs1、rs2為換向片1和2與電刷的接觸電阻，引起火花產(chǎn)生的主要原因是附加電流ik的存在，ik越大，火花越大。由上面幾個公式可見，起動電機(jī)電樞電流i。大、轉(zhuǎn)速高，換向周期tk小、b大，而且由于為了降低電刷接觸壓降，選用的是金屬石墨電刷，rs1、rs2小，因而ik大，換向問題嚴(yán)重，必須改善換向。
5 移刷帶來的問題
起動電機(jī)體積小，無法裝置換向極來改善換向，只可以采用移刷，即如圖1逆轉(zhuǎn)向偏離一個角度p，使得換向元件所在處的主磁場不為零，換向元件切割這個主磁場產(chǎn)生方向相反的感應(yīng)電勢來抵消ex和p。的作用，如圖5所示。
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