5、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：
ik
e e e R R
a
r
i ik t
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。
电动机工作原理演示 N
• 防止环火的措施：在主磁极的极靴装补偿绕组，
并与电枢绕组串联，产生的磁势方向与电枢反应 磁势相反。
思考？
换向极绕组应与电枢绕组相串联；
补偿绕组应与电枢绕组相串联；
励磁绕组与电枢绕组如何联接？
n N er
Φa
ea
S
4、换向元件中的感应电势
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：
ea 2 Ba Wk l va
旋转电势 的特点：
• ea I a n ，负载越重或者转速越高， 旋转电势 也越大。 • 根据右手定则，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。
势的方向一致。 • 换向极绕组必须与电枢绕组串联，使在任何 时候，ek＝- er。
9、加换向极后的结构图
10、环火及其防止措施
• 电枢反应使气隙磁场发生畸变， 使处于 B max 处
的元件的感应电势增大。当片间电压Uk 超过一定
值时，换向片间产生火花，称为电位差火花。
• 电位差火花与换向火花连成一片，构成环火。
di er Lr Lr：换向元件的电抗系数，包括自感和互感 dt 2i i er Lr Lr a er的平均值： t Tk
设电刷宽度bs等于换向片宽度bk，换向片数为K，
则：
Tk bs bk Dk / K 60 vk vk Dk n / 60 K n
1′
元件 1从电刷A
右边转到左边， 电流方向改变。
S
2、换向过程（假设电刷宽度等于换向片宽度）
ia
ia
ia
2ia
vk
1 2
vk
i1 i2 1 2
2ia
vk
1 2 2ia
2ia
换向开始 t=0
正在换向 t=(0～Tk)
换向结束 t=Tk
3、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。变化曲线是一条直线，称为直线换向。
i Tk
+ia
0
i
-ia
理想换向（直线换向） 即换向元件中感应电动势 t 为零。
换向周期TK：即一元件被电刷短路开始到短路完毕 所经历的时间。
4、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。
4、换向元件中的感应电势 电抗电势的特点：
•
电抗电势越大。
ia er I a n 电机负载越重或转速越高， Tk
• 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。
4、换向元件中的感应电势
（2）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。
电 枢 绕 组
电枢
换向器
S
电枢绕组与 换向片焊接
6、改善换向的方法
由于附加换向电流ik的存在，引起电磁性换向
火花。所以，消除换向火花的措施有： 1、增大Rb ：选用合适的电刷，改善环境促使氧化 膜的形成。 2、减小∑e ：安装换向磁极、移刷等。
其中最有效的办法是安装换向极。
6、改善换向的方法
安装换向极：
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
7、换向极极性的确定：
N ++
+
+ +
Sk
-
ek
X . er 对电动机
S
-
8、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
§9-7 直流电机的换向
1、换向的概念
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。 • 换向不利会产生换向火花，损坏直流电机。
2、换向过程
N
N
1 A · · · · 1′ ··· S A · 1 ·· ····