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直流電機在運行時電刷下的火花如何維修

文章出處：m.envhome.org.cn | 發(fā)布時間：2017/4/28 14:13:59 | 瀏覽次數(shù)：551

直流電機換向過程產(chǎn)生火花的原因及電磁波的傳播途徑和特點入手,總結(jié)了幾個方法，提出了直流電機在運行時對無線電產(chǎn)生的干擾加以抑制的幾種可行性方法。方便各大生產(chǎn)商在使用直流電機的同時對當?shù)氐臒o線電通訊產(chǎn)生干擾。

直流電機運行時,換向過程以及電刷和換向器之間不穩(wěn)定的滑動接觸,是形成高頻電波的主要原因,它以電磁波的形式向外輻射,其射頻頻譜很寬,輻射能量最強的頻率通常在10~15 kHz范圍內(nèi),而其高頻部分可達300 kHz以上。這個頻譜與無線電通訊、廣播和電視等使用的頻帶相近,因此對它們產(chǎn)生干擾。這種干擾在數(shù)百米內(nèi)都可察覺。無線電裝置離直流電機愈近,干擾強度就越大。為保證無線電通訊的質(zhì)量,有些場合必須對直流電機產(chǎn)生的干擾進行抑制。

直流電機在運行時電刷下的火花,是一個強烈的高頻干擾電源。消除電刷下的火花是減弱干擾源的有效措施。而產(chǎn)生火花的原因很多,有電磁性的、機械的、化學的。產(chǎn)生的火花是由機械方面原因引起的,如換向器偏心,換向器表面起伏不平或不清潔,片間絕緣突出,刷簧壓力不合適,以及電刷在刷握中過松或過緊,電刷與換向器件接觸不良等。

化學方面的原因,如電刷壓力過大,或在高空缺氧、缺乏水汽,或在具有破壞氧化膜的氣體環(huán)境中工作,都會使對電機的良好換向有重大作用的換向器表面的氧化亞銅薄膜遭到破壞,于是引起火花,這都可通過改善工藝和加強維護來解決。而產(chǎn)生火花的電磁性原因是由于附加換向電流iadd的出現(xiàn)。只要換向回路中由iadd建立的磁場能量很大,或由iadd引起的接觸點上的熱能損耗很大,火花便可產(chǎn)生。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和永磁材料磁性能的不斷提高，永磁無刷直流電機近年來受到普遍重視，并且取得了很大的發(fā)展。
永磁無刷直流電機具有調(diào)速方便、結(jié)構(gòu)簡單、維護簡便、電磁污染小、功率密度大等優(yōu)點，在伺服系統(tǒng)及小功率拖動系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
然而，由于電機本身結(jié)構(gòu)以及饋電系統(tǒng)等方面的原因，無刷直流電機具有較大的轉(zhuǎn)矩波動，這限制了其在精密傳動和大功率驅(qū)動等系統(tǒng)中的應(yīng)用；另外，轉(zhuǎn)矩波動導致電機振動加劇，噪聲增加，也影響了電機壽命。

制轉(zhuǎn)矩波動一直是永磁無刷直流電機控制的重要內(nèi)容。按轉(zhuǎn)矩波動產(chǎn)生的原因，可分為：電磁因素引起的轉(zhuǎn)矩波動、電流換向引起的轉(zhuǎn)矩波動、齒槽引起的轉(zhuǎn)矩波動、電樞反應(yīng)影響和機械工藝引起的轉(zhuǎn)矩波動等，其中前 3 者對轉(zhuǎn)矩波動影響較大。

針對不同的原因，國內(nèi)外許多學者作了大量的研究工作。對于齒槽轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生和削弱方法，采用定子斜槽的方法可取得較好效果。對于換相轉(zhuǎn)矩波動，文獻[9]從 3 個不同的狀態(tài)作了詳細的分析，指出換相轉(zhuǎn)矩波動與反電勢和電源電壓以及轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系；針對換相時總電流下降的現(xiàn)狀，采用電流反饋、重疊換相以及人工智能算法等方法維持換相時總電流不變以抑制換相轉(zhuǎn)矩波動[10-12]