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直流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)電刷下的火花如何維修

文章出處：cds1s2.com | 發(fā)布時(shí)間：2017/4/28 14:13:59 | 瀏覽次數(shù)：551

直流電機(jī)換向過程產(chǎn)生火花的原因及電磁波的傳播途徑和特點(diǎn)入手,總結(jié)了幾個(gè)方法，提出了直流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)對(duì)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(jī)的同時(shí)對(duì)當(dāng)?shù)氐臒o線電通訊產(chǎn)生干擾。

直流電機(jī)運(yùn)行時(shí),換向過程以及電刷和換向器之間不穩(wěn)定的滑動(dòng)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(qiáng)的頻率通常在10~15 kHz范圍內(nèi),而其高頻部分可達(dá)300 kHz以上。這個(gè)頻譜與無線電通訊、廣播和電視等使用的頻帶相近,因此對(duì)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(jī)愈近,干擾強(qiáng)度就越大。為保證無線電通訊的質(zhì)量,有些場(chǎng)合必須對(duì)直流電機(jī)產(chǎn)生的干擾進(jìn)行抑制。

直流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)電刷下的火花,是一個(gè)強(qiáng)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(jī)械的、化學(xué)的。產(chǎn)生的火花是由機(jī)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(xué)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(huì)使對(duì)電機(jī)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(qiáng)維護(hù)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(chǎng)能量很大,或由iadd引起的接觸點(diǎn)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(jī)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(jī)具有調(diào)速方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)簡(jiǎn)便、電磁污染小、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，在伺服系統(tǒng)及小功率拖動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
然而，由于電機(jī)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(jī)具有較大的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，這限制了其在精密傳動(dòng)和大功率驅(qū)動(dòng)等系統(tǒng)中的應(yīng)用；另外，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)導(dǎo)致電機(jī)振動(dòng)加劇，噪聲增加，也影響了電機(jī)壽命。

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

針對(duì)不同的原因，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者作了大量的研究工作。對(duì)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(duì)于換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，文獻(xiàn)[9]從 3 個(gè)不同的狀態(tài)作了詳細(xì)的分析，指出換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)與反電勢(shì)和電源電壓以及轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系；針對(duì)換相時(shí)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(shí)總電流不變以抑制換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)[10-12]