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電機(jī)換向器,電機(jī)啟動(dòng)器,電機(jī)電阻器
電機(jī)換向器,電機(jī)啟動(dòng)器,電機(jī)電阻器
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上架日期:2011-12-02 14:02:02
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    換向器
      英文:commutator 俗稱整流子.
      是直流永磁串激電動(dòng)機(jī)上為了能夠讓電動(dòng)機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去的一個(gè)部件。
      換向器包括:機(jī)械換向器、半塑換向器、全塑換向器。汽車用起動(dòng)機(jī)上采用的換向器主要用機(jī)械拱形換向器、塑料換向器。
      結(jié)構(gòu)上,換向器是幾個(gè)接觸片圍成圓型,分別連接轉(zhuǎn)子上的每個(gè)觸頭,外邊連接的兩個(gè)電極稱為電刷與之接觸,同時(shí)只接觸其中的兩個(gè)。
      原理是,當(dāng)線圈通過(guò)電流后,會(huì)在永久磁鐵的作用下,通過(guò)吸引和排斥力轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)它轉(zhuǎn)到和磁鐵平衡時(shí),原來(lái)通著電的線較對(duì)應(yīng)換向器上的觸片就與電刷分離開,而電刷連接到符合產(chǎn)生推動(dòng)力的那組線圈對(duì)應(yīng)的觸片上,這樣不停的重復(fù)下去,直流電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)起來(lái)了。
      如果沒(méi)有換向器的作用,那電機(jī)只能轉(zhuǎn)不到半圈就卡死了,只能當(dāng)作電剎車了。利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力作為動(dòng)力,控制起動(dòng)電阻的大小,達(dá)到減少電機(jī)起動(dòng)電流、增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,使繞線式異步電念頭實(shí)現(xiàn)無(wú)刷自控運(yùn)行的裝置。它主要由機(jī)殼、起動(dòng)液、動(dòng)極板、彈簧、接線柱、安全閥、排氣閥等構(gòu)成。該液阻起動(dòng)用具有起動(dòng)電流小,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,自動(dòng)適應(yīng)電源及負(fù)載的變化,保護(hù)電機(jī)等特點(diǎn)換向器是高速旋轉(zhuǎn)的設(shè)備,其轉(zhuǎn)子繞組會(huì)受到電動(dòng)力和離心力的作用,雖然一直以來(lái)均是在額定參數(shù)下運(yùn)行,但轉(zhuǎn)子繞組與換向器升高片的焊接口處是換向器轉(zhuǎn)子的薄弱環(huán)節(jié),且是采用傳統(tǒng)的焊錫工藝, 結(jié)合片間直流電阻測(cè)量結(jié)果,判斷轉(zhuǎn)子繞組與換向器升高片之間的焊接點(diǎn)虛松,致使端部導(dǎo)線疲勞,使接觸電阻增大,發(fā)熱量增加,加速接觸面的氧化,使接觸電阻進(jìn)一步增加,發(fā)熱量進(jìn)一步增大,如此惡性循環(huán),最終導(dǎo)致?lián)Q向器轉(zhuǎn)子絕緣在高溫下燒損,對(duì)地弧光放電,而損毀換向器。換向器解體檢查的結(jié)果表明,轉(zhuǎn)子繞組的測(cè)試有關(guān)數(shù)據(jù)和判斷結(jié)論準(zhǔn)確無(wú)誤。電機(jī)換向器在工作時(shí)除了傳輸縱向電流外,還存在著在短路電樞線圈中進(jìn)行的電流換向任務(wù).
      這些電流是在主電流電機(jī)換向器時(shí)而產(chǎn)生的反向電流和電抗電壓,致使電刷在電機(jī)換向器表面滑動(dòng)時(shí)會(huì)引起邊部火花及電弧.電機(jī)換向器對(duì)電機(jī)機(jī)能的影響,取決于在一定前提下其與電刷相對(duì)高速滑動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)電路導(dǎo)通的過(guò)程.盡管這個(gè)過(guò)程的描述比較復(fù)雜,且理論研究尚在發(fā)展之中,但通過(guò)海內(nèi)外微電機(jī)運(yùn)行狀況的對(duì)比分析,可以確定,磨損是導(dǎo)致接觸電阻變化的最樞紐因素 換向器主要有鉤型、槽型、平面型等規(guī)格.選用入口原材料精制而成,產(chǎn)品的機(jī)能達(dá)到國(guó)際提高前輩水平,廣泛用于電動(dòng)工具、家用電器、汽車、摩托車電機(jī)等領(lǐng)域;集電環(huán)、碳刷架、接線板具有各種規(guī)格型號(hào)產(chǎn)品,應(yīng)用于汽車發(fā)電機(jī)、汽油發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域.換向器是起整流作用,其作用是使電樞繞組中的電流方向是交變的,以保證電磁轉(zhuǎn)矩方向 始終不變.在發(fā)電機(jī)中,換向器能使元件中的交變電勢(shì)變?yōu)殡娝㈤g直流電勢(shì);在電念頭中他能使外加直流電流變?yōu)樵械慕涣麟娏?產(chǎn)生恒定方向的轉(zhuǎn)矩.
    降低電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流,減少配電容量,避免增容投資;

      減少起動(dòng)應(yīng)力,延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備的使用壽命;

      平穩(wěn)的起動(dòng)和軟停車避免了傳統(tǒng)起動(dòng)設(shè)備的喘振問(wèn)題、水錘效應(yīng);

      多種起動(dòng)模式及寬范圍的電流、電壓等設(shè)定,可適應(yīng)多種負(fù)載情況,改善工藝;

      完善可靠的保護(hù)功能,更有效的保護(hù)電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備的安全;
    在變頻調(diào)速系統(tǒng)中,電機(jī)的降速和停機(jī)是通過(guò)逐漸減小頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的,在頻率減小的瞬間,電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨之下降,而由于機(jī)械慣性的原因,電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未變。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速小于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí),轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎改變了180度,電機(jī)從電動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài);與此同時(shí),電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩變成了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,使電機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降,電機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)。電機(jī)再生的電能經(jīng)續(xù)流二極管全波整流后反饋到直流電路。由于直流電路的電能無(wú)法通過(guò)整流橋回饋到電網(wǎng),僅靠變頻器本身的電容吸收,雖然其他部分能消耗電能,但電容仍有短時(shí)間的電荷堆積,形成“泵升電壓”,使直流電壓升高。過(guò)高的直流電壓將使各部分器件受到損害。
    因此,對(duì)于負(fù)載處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)中必須采取必需的措施處理這部分再生能量。處理再生能量的方法:能耗制動(dòng)和回饋制動(dòng).



    能耗制動(dòng)的工作方式

    能耗制動(dòng)采用的方法是在變頻器直流側(cè)加放電電阻單元組件,將再生電能消耗在功率電阻上來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。這是一種處理再生能量的最直接的辦法,它是將再生能量通過(guò)專門的能耗制動(dòng)電路消耗在電阻上,轉(zhuǎn)化為熱能,因此又被稱為“電阻制動(dòng)”,它包括制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻二部分。

    制動(dòng)單元

    制動(dòng)單元的功能是當(dāng)直流回路的電壓Ud超過(guò)規(guī)定的限值時(shí)(如660V或710V),接通耗能電路,使直流回路通過(guò)制動(dòng)電阻后以熱能方式釋放能量。制動(dòng)單元可分內(nèi)置式和外置式二種,前者是適用于小功率的通用變頻器,后者則是適用于大功率變頻器或是對(duì)制動(dòng)有特殊要求的工況中。從原理上講,二者并無(wú)區(qū)別,都是作為接通制動(dòng)電阻的“開關(guān)”,它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅(qū)動(dòng)電路。

    制動(dòng)電阻

    制動(dòng)電阻是用于將電機(jī)的再生能量以熱能方式消耗的載體,它包括電阻阻值和功率容量?jī)蓚€(gè)重要的參數(shù)。通常在工程上選用較多的是波紋電阻和鋁合金電阻兩種:前者采用表面立式波紋有利于散熱減低寄生電感量,并選用高阻燃無(wú)機(jī)涂層,有效保護(hù)電阻絲不被老化,延長(zhǎng)使用壽命;后者電阻器耐氣候性、耐震動(dòng)性,優(yōu)于傳統(tǒng)瓷骨架電阻器,廣泛應(yīng)用于高要求惡劣工控環(huán)境使用,易緊密安裝、易附加散熱器,外型美觀。

    制動(dòng)過(guò)程

    能耗制動(dòng)的過(guò)程如下:

    能耗制動(dòng)的過(guò)程如下:A、當(dāng)電機(jī)在外力作用下減速、反轉(zhuǎn)時(shí)(包括被拖動(dòng)),電機(jī)即以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行,能量反饋回直流回路,使母線電壓升高;B、當(dāng)直流電壓到達(dá)制動(dòng)單元開的狀態(tài)時(shí),制動(dòng)單元的功率管導(dǎo)通,電流流過(guò)制動(dòng)電阻;C、制動(dòng)電阻消耗電能為熱能,電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低,母線電壓也降低;D、母線電壓降至制動(dòng)單元要關(guān)斷的值,制動(dòng)單元的功率管截止,制動(dòng)電阻無(wú)電流流過(guò);E、采樣母線電壓值,制動(dòng)單元重復(fù)ON/OFF過(guò)程,平衡母線電壓,使系統(tǒng)正常運(yùn)行。



    制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻的選配

    A、首先估算出制動(dòng)轉(zhuǎn)矩

    =((電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量+電機(jī)負(fù)載測(cè)折算到電機(jī)測(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)*(制動(dòng)前速度-制動(dòng)后速度))/375*減速時(shí)間-負(fù)載轉(zhuǎn)矩



    一般情況下,在進(jìn)行電機(jī)制動(dòng)時(shí),電機(jī)內(nèi)部存在一定的損耗,約為額定轉(zhuǎn)矩的18%-22%左右,因此計(jì)算出的結(jié)果在小于此范圍的話就無(wú)需接制動(dòng)裝置;

    B、接著計(jì)算制動(dòng)電阻的阻值

    =制動(dòng)元件動(dòng)作電壓值的平方/(0.1047*(制動(dòng)轉(zhuǎn)矩-20%電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩)*制動(dòng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速)



    在制動(dòng)單元工作過(guò)程中,直流母線的電壓的升降取決于常數(shù)RC,R即為制動(dòng)電阻的阻值,C為變頻器內(nèi)部電解電容的容量。這里制動(dòng) 單元?jiǎng)幼麟妷褐狄话銥?10V。



    C、然后進(jìn)行制動(dòng)單元的選擇

    在進(jìn)行制動(dòng)單元的選擇時(shí),制動(dòng)單元的工作最大電流是選擇的唯一依據(jù),其計(jì)算公式如下:

    制動(dòng)電流瞬間值=制動(dòng)單元直流母線電壓值/制動(dòng)電阻值



    D、最后計(jì)算制動(dòng)電阻的標(biāo)稱功率

    由于制動(dòng)電阻為短時(shí)工作制,因此根據(jù)電阻的特性和技術(shù)指標(biāo),我們知道電阻的標(biāo)稱功率將小于通電時(shí)的消耗功率,一般可用下式求得:

    制動(dòng)電阻標(biāo)稱功率 = 制動(dòng)電阻降額系數(shù) X 制動(dòng)期間平均消耗功率 X 制動(dòng)使用率%



    制動(dòng)特點(diǎn)

    能耗制動(dòng)(電阻制動(dòng))的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是運(yùn)行效率降低,特別是在頻繁制動(dòng)時(shí)將要消耗大量的能量,且制動(dòng)電阻的容量將增大。

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