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有刷電機的定義
電機工作時,線圈和換向器旋轉,磁鋼和碳刷不轉,線圈電流方向的交替變化是隨電機轉動的換相器和電刷來完成的。在電動車行業有刷電機分高速有刷電機和低速有刷電機。有刷電機和無刷電機有很多區別,從名字上可以看出有刷電機有碳刷,無刷電機沒有碳刷。
有刷電機是內含電刷裝置的將電能轉換成機械能(電動機)或將機械能轉換成電能(發電機)的旋轉電機。區別于無刷電機,電刷裝置是用來引入或引出電壓和電流的。有刷電機是所有電機的基礎,它具有啟動快、制動及時、可在大范圍內平滑地調速、控制電路相對簡單等特點。
有刷直流(BDC)電機的工作原理
圖1示出的是BDC電機的基本構造。圖中畫出的組件包括定子、轉子、電刷和換向器。定子和轉子磁場相互作用驅動電機旋轉。有刷直流電機的類型根據電機定子或外殼中磁場的產生方式來劃分。根據有刷直流電機的類型,定子磁場可以由永磁鐵或定子中的繞組產生。對于后一種情況,定子繞組與轉子繞組可以是并行、串行、或混合方式連接。這三種有刷直流電機分別稱為并激電動機、串激電動機和復激電動機。
定子產生靜止磁場。這一靜止磁場圍繞在電樞(或稱轉子)的周圍。外加電源激發出電樞磁場。BDC電機軸上還有兩個圓弧形的銅片,稱為換向片。電機轉動時,碳質的電刷在換向器上滑動。這樣就可以產生一個與定子的靜止磁場相吸引的旋轉磁場。電樞和定子繞組中的電流由電池或其它直流電源供給(永磁BDC電機沒有定子繞組)。電池(或直流電源)提供恒定的直流電壓。電壓幅度決定了電機的轉速,因此是電池或直流電源是一個線性激勵源。改變BDC電機速度的最有效方式是采用脈寬調制(PWM)技術。PWM技術是以固定的頻率開關恒壓源。改變PWM信號的脈沖寬度可以調節電機的速度。脈沖高低電平間的比例稱為PWM信號的占空比。直流電池電平的幅度等于PWM信號的平均幅度。
有刷電機碳刷故障原因與處理
1.電氣因素引發的電刷故障
電機換向時,電刷與換向片接觸不良,接觸電阻過大;整流子或滑環的氧化膜薄厚不平均,引起電刷電流分布不平衡;或者負載溘然變化,以及突發的短路導致換向片間的電壓分布異常;機組過載和不平衡;電刷選型不公道,電刷間距不等;電刷質量題目等,將導致電機電刷有顯著的火花或環火.
2.機械因素引發的電刷故障
換向器中央不正,轉子不平衡;機組振動大;換向片間絕緣凸出或換向片凸出;電刷接觸面研磨不光滑,或換向器表面粗拙而造成接觸不良;換向器表面不清潔;各個換向極下氣隙不等;電機碳刷上彈簧壓力不平均或大小不相宜;電機碳刷在刷握里太松而發生跳動,或太緊了電刷在刷握里卡住了,也將引起電機電刷有顯著的火花或環火.
3.化學因素引發的電機碳刷故障
有刷電機運行在有侵蝕性的氣體中,換向器與電機碳刷接觸的表面上一層天然形成銅氧化物薄膜遭到破壞,整流子(或滑環)被酸性氣體或油脂侵蝕,電刷及換向器被污染,陰極效應等,也是引起電機電機碳刷有顯著的火花或環火的原因.