電樞反應(yīng)和磁鋼對(duì)起動(dòng)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(dòng)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(shí)，移刷不但不能
改善換向，反而會(huì)加劇火花的產(chǎn)生。
關(guān)鍵詞：起動(dòng)電機(jī)；電樞反應(yīng)；磁鋼；換向中圖分類號(hào)：tm33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：c 文章編號(hào)；1001-6848(2000)05-0050-02
1 引 言
直流電機(jī)中兩個(gè)突出的問題，一個(gè)是電樞反應(yīng)，另一個(gè)是換向，電樞反應(yīng)過于強(qiáng)烈將會(huì)影響換向，而換向不良會(huì)產(chǎn)生火花，嚴(yán)重時(shí)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(dòng)電機(jī)一般為永磁他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，為了縮短起動(dòng)時(shí)間，必須確保大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和工作轉(zhuǎn)矩，其起動(dòng)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(shí)，將導(dǎo)致磁鋼的****退磁，甚至反向充磁，此時(shí)若采用移刷，不但不能改善換向，反而會(huì)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(duì)電機(jī)換向的影響。
2 起動(dòng)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(gè)小的角度，此時(shí)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(shì)為直軸電樞反應(yīng)磁勢(shì)f。，其對(duì)主磁場(chǎng)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(shì)為交軸電樞反應(yīng)磁勢(shì)f，其對(duì)主磁場(chǎng)的作用是使得空載時(shí)氣隙下對(duì)稱于主磁極軸線的磁場(chǎng)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(gè)小的角度口。
由此可見，在前半個(gè)極下，f。a為去磁，f為助磁，而在后半個(gè)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(duì)磁鋼的影響
起動(dòng)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(jià)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(dòng)時(shí)，。****，較大的j。會(huì)產(chǎn)生很大的交軸和直軸電樞反應(yīng)磁勢(shì)，嚴(yán)重時(shí)超過磁鋼的矯頑力，出現(xiàn)反向充磁，即原同一個(gè)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(yàn)驗(yàn)證過的．這種現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)加劇火花的產(chǎn)生。
4 起動(dòng)電機(jī)中的換向
換向是指元件通過電刷時(shí)元件中電流改變方向的過程，換向不良會(huì)產(chǎn)生火花。一般認(rèn)為火花產(chǎn)生的原因有三個(gè)方面，一個(gè)是電磁原因，一個(gè)是機(jī)械原因，而另一個(gè)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(shí)，換向元件中存在感應(yīng)電勢(shì)，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(shì)有自感電勢(shì)、互感電勢(shì)和換向元件切割交軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電勢(shì)。這些電勢(shì)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(shì)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(gè)公式可見，起動(dòng)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(dòng)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(gè)角度p，使得換向元件所在處的主磁場(chǎng)不為零，換向元件切割這個(gè)主磁場(chǎng)產(chǎn)生方向相反的感應(yīng)電勢(shì)來抵消ex和p。的作用，如圖5所示。
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