電樞反應和磁鋼對起動電機換向的影響
萬光輝
(江南學院，江蘇無錫 214063)
摘要：起動電機體積小，轉速高，電流大，換向問題嚴重，若磁鋼選擇不當，當電樞反應過于強烈時，移刷不但不能
改善換向，反而會加劇火花的產生。
關鍵詞：起動電機；電樞反應；磁鋼；換向中圖分類號：tm33 文獻標識碼：c 文章編號；1001-6848(2000)05-0050-02
1 引 言
直流電機中兩個突出的問題，一個是電樞反應，另一個是換向，電樞反應過于強烈將會影響換向，而換向不良會產生火花，嚴重時將換向器灼傷，甚至燒壞電機，縮短電機的使用壽命。
起動電機一般為永磁他勵直流電動機，為了縮短起動時間，必須確保大的起動轉矩和工作轉矩，其起動電流和工作電流大，轉速高，因而電樞反應過于強烈時，將導致磁鋼的****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，產生更大的火花。下面將從電樞反應和磁鋼性能兩方面來分析對電機換向的影響。
2 起動電機申的電樞反應
為了改善換向，在體積小的直流電機中一般采用移刷，即逆轉向將電刷偏離幾何中心線一個小的角度，此時電樞反應有直軸電樞反應和交軸電樞應，見圖l。
在2p范圍內，導體中電流產生的磁勢為直軸電樞反應磁勢f。，其對主磁場的作用是去磁的。而在r-2p范圍內，導體中電流產生的磁勢為交軸電樞反應磁勢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生畸變，前一半極下被加強，后一半極下被削弱，物理中心線逆轉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，去磁作用越強。
3 電樞反應對磁鋼的影響
起動電機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，為確保大的轉矩，電樞電流。必須較大，起動時，。****，較大的j。會產生很大的交軸和直軸電樞反應磁勢，嚴重時超過磁鋼的矯頑力，出現反向充磁，即原同一個極性的磁極上出現反
向磁極，如圖2原n極磁瓦上的cd段變為s極，cd為后極尖。這是通過試驗驗證過的．這種現象的出現會加劇火花的產生。
4 起動電機中的換向
換向是指元件通過電刷時元件中電流改變方向的過程，換向不良會產生火花。一般認為火花產生的原因有三個方面，一個是電磁原因，一個是機械原因，而另一個是化學原因，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電勢，產生附加電流（見圖3），該電流阻礙換向元件中電流方向的改變，產生火花。換向元件中的感應電勢有自感電勢、互感電勢和換向元件切割交軸電樞反應磁場產生的旋轉電勢。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，起動電機電樞電流i。大、轉速高，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，換向問題嚴重，必須改善換向。
5 移刷帶來的問題
起動電機體積小，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生方向相反的感應電勢來抵消ex和p。的作用，如圖5所示。
| 
