§ 1-7 直流电机的换向
1,换向过程？ （假设电刷宽度等于换向片宽度）
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。变化曲线时一条直线,称为 直线换向 。
但是换向过程中，
不可能没有电势！
t
+ia
-ia
i
2,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 。
dt
diLe
rr
Lr：换向元件的电抗系数,包括自感和互感
er的平均值：
k
arrr
T
iL
t
iLe 2
设电刷宽度 bs等于换向片宽度 bk,换向片数为 K，
nKnD
KD
v
b
v
bT
k
k
k
k
k
s
k
60
60/
/
换向周期 Tk：
电抗电势的特点
nITie a
k
a
r
电机负载越重或转速越高,电抗电势越大。
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。
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。
Φae
a
N
S
n e
r
（ 2）旋转电势旋转电势 的特点设换向元件匝数为 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：
akaa vlWBe 2
特点,（ 1）,负载越重或者转速越高,旋转电势也越大。 nIe aa
（ 2） 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。
t
i
（ 3）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：
0 ra eee
合成电势在换向元件闭合回路中产生的环流：
R
ee
R
ei ra
k
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。
i k
二、改善换向的方法减少换向元件的感应电势和旋转电势，可以有效地改善换向。 最有效的办法：装换向极 。
N
S
Φ
a
n
ea
er
Nk Sk
抵消电枢反应磁势，使 ea＝ 0
换向极磁势建立 Bk，产生 ek，使 0
kr eee
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
加换向极后的结构图三、环火及其防止
电枢反应使气隙磁场发生畸变,使处于 Bδmax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。
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。
1,换向过程？ （假设电刷宽度等于换向片宽度）
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。变化曲线时一条直线,称为 直线换向 。
但是换向过程中，
不可能没有电势！
t
+ia
-ia
i
2,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 。
dt
diLe
rr
Lr：换向元件的电抗系数,包括自感和互感
er的平均值：
k
arrr
T
iL
t
iLe 2
设电刷宽度 bs等于换向片宽度 bk,换向片数为 K，
nKnD
KD
v
b
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k
k
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k
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k
60
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/
换向周期 Tk：
电抗电势的特点
nITie a
k
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电机负载越重或转速越高,电抗电势越大。
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。
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。
Φae
a
N
S
n e
r
（ 2）旋转电势旋转电势 的特点设换向元件匝数为 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：
akaa vlWBe 2
特点,（ 1）,负载越重或者转速越高,旋转电势也越大。 nIe aa
（ 2） 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。
t
i
（ 3）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：
0 ra eee
合成电势在换向元件闭合回路中产生的环流：
R
ee
R
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k
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。
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二、改善换向的方法减少换向元件的感应电势和旋转电势，可以有效地改善换向。 最有效的办法：装换向极 。
N
S
Φ
a
n
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er
Nk Sk
抵消电枢反应磁势，使 ea＝ 0
换向极磁势建立 Bk，产生 ek，使 0
kr eee
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
加换向极后的结构图三、环火及其防止
电枢反应使气隙磁场发生畸变,使处于 Bδmax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。
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。
