直流电机的开关

直流电机中的切换被理解为当电枢绕组的导线从一个并联支路移动到另一个支路时，即当穿过电刷所在的线（从拉丁语 commulatio——改变）。让我们以环形电枢为例考虑换向现象。

在图。图 1 显示了部分电枢绕组的扫描图，其中包括四根导线、部分集电器（两个集电板）和一个电刷。导线 2 和 3 形成一个开关回路，如图 1 所示。在图1中，a显示在它在切换之前所占据的位置，在图1中。 1，c——切换后，如图。 1、b——切换期间。集电体和电枢绕组按箭头所指方向以转速n旋转，电刷静止。

在切换前的瞬间，电枢电流Iya通过电刷、右集电板并在电枢绕组的并联支路之间分成两半。导线1、2、3和导线4形成不同的并联支路。

切换后，导线2和3切换到另一条并联支路，其中的电流方向变为相反。这种变化发生在等于开关周期 Tk 的时间内，即在刷子从右边的板移动到相邻的左边所花费的时间（实际上刷子一次重叠几个集电板，但原则上这不会影响切换过程）......

米。 1.电流切换过程示意图

其中一个切换周期的时刻如图 1 所示。 1，乙。要切换的电路原来是集电板和电刷之间的短路。由于在换向期间回路 2-3 中的电流方向发生变化，这意味着交流电流流过回路，从而产生交变磁通量。

后者导致 e. 在切换环路中。 ETC。 v. 自感 eL 或反应性 e。 ETC。 v. 根据楞次原理，例如ETC。 c. 自感趋向于使导线中的电流保持同一方向。因此，eL的方向与切换前回路中的电流方向一致。

在e.等的影响下c.自感短路2-3，由于环路电阻小，流过很大的附加电流id。在电刷与左板的接触点，id 电流与电枢电流方向相反，而在电刷与右板的接触点，这些电流的方向一致。

越接近开关期结束，电刷与右极板的接触面积越小，电流密度越高。在开关周期结束时，电刷与右侧板的接触断开并形成电弧。电流 ID 越高，电弧越强。

如果电刷位于几何中性线上，则在开关电路中，电枢的磁通量会感应出 e。 ETC。 v. 希伯来语的轮换。在图。图2以放大的比例示出了位于几何中性点和e方向上的开关环路的导体。 ETC。 c.发电机的自感eL与切换前该导线中的电枢电流方向一致。

Heb 的方向由右手法则确定，并且始终与 eL 的方向重合。结果，id 增加得更多。电刷和集电板之间产生的电弧会破坏集电体的表面，导致电刷和集电体接触不良。

米。 2、换流回路中电动势的方向

为了改善开关条件，电刷被转移到物理中性。当电刷位于物理中性点时，附带的线圈不会穿过外部磁通量和 e。 ETC。 v. 不引起旋转。如果您将画笔移动到物理中性之外，如图所示。 3，然后在开关回路中产生的磁通量将感应出e。 ETC。 ek 的方向与 e 的方向相反。 ETC。 v. 自感应 eL。

这样一来，不仅e.会得到补偿。 ETC。 v. 轮换，还有 e. 等等v. 自我归纳（部分或全部）。如前所述，物理中性线的剪切角一直在变化，因此电刷通常以某个平均角度偏移安装。

减少e。 ETC。和在包含的回路中导致电流 id 降低和电刷与集电板之间的放电减弱。

可以通过安装额外的极点（图 4 中的 Ndp 和 Sdn）来改善开关条件。附加极点位于几何中性线上。对于发电机，同名的附加极在电枢旋转方向上位于主极的后面，对于电动机，反之亦然。附加极的绕组与电枢绕组串联连接，使得它们产生的磁通 Fdp 被引导至电枢磁通 Fya。

米。 3.电刷移出物理中性线时开关回路中电动势的方向

米。 4、附加极绕组电路图

由于两个磁通量均由单个电流（电枢电流）产生，因此可以选择附加磁极绕组的匝数以及它们与电枢之间的气隙，以便每个电枢处的磁通量值相等当前。辅助极磁通将始终补偿电枢磁通，因此 e。 ETC。 v. 切换回路中不会有旋转。

通常制作额外的极点，以便它们的通量在开关电路中感应出 e。 d. s 等于 eL + Heb 之和。然后在电刷与右侧集电板分离的瞬间（见图 1，c）不会产生电弧。

1千瓦及以上功率的工业直流电机都装有附加极。