电机电刷打火，什么原因？

caohongfei

ACCNET 视乎做了一辈子的直流电机，厉害哦，看来美国航天局也得请你

accnet

30# caohongfei
说话带讥讽，我听得出来！这是你的权利，但我不会介意。
低气压或真空环境下的换向问题是由于没有水汽导致铜氧化膜无法生成。这已经在某论文中论述过。本楼不涉及这个问题。
有问题就说问题，否则只能说明你提不出问题。
我需要反对意见，但需要有水平的反对意见。我会采用激将法得到反对意见。但你不必用类似的方法对我激将。激我什么呢？激我开始对骂吗？这不是在西莫应该做的事。
所以如果还有坛友有类似的冲动，请找方便的地方发泄。

TimChai

各位，现在是楼主有实际问题啦，更改设计已经不可能了...
我想听听谁是有实际经验的能解决这个问题... 难道只能重车换向器？

张老五

如果整流子的椭圆度和凸片都没问题，把刷架整体转一点角度试试看(要是能动的话)
不知道这电机有没有换向极，有的话可以调整换向极的垫片，在磁性/非磁性垫片互换，可以达到削弱/增强换向极磁场的目的
再不行就只能从碳刷上想办法了，这很大程度上要靠运气

accnet

34# TimChai
帖子里所说的电机打火不是我设计的电机，是朋友拿来让我看的。我和他讨论了一下，觉得这个问题很普遍。我想到了一些原因，因此拿来在这里讨论。

hzjands

请问这种电机用在那里的,什么样的铭牌参数,我可以了解一下看看原因吗,

圣力

我认为火花多数是换向器槽与转子矽钢片槽对的不准引起的,我们曾经专门做过夹具检测这种误差,以后就很少有此种问题了!
还有一种可能就是磁场的不对 称引起的火花.

andrew2003cnc

我也正好碰到樓主相同的問題，轉速升高時，火花變大，但電流並不大，還在找原因。（微型永磁直流馬達，外徑45，殼長75，12槽，230V/50Hz整流後供電。

accnet

40# hzjands
我们还是不针对具体电机来讨论吧，只是对有刷电机一般的打火现象进行分析。但，如果说打火是由于电刷压力、位置等书上已经说过的原因，那不要在此说了。因为那是老生常谈的话了。

accnet

我认为火花多数是换向器槽与转子矽钢片槽对的不准引起的,我们曾经专门做过夹具检测这种误差,以后就很少有此种问题了!
还有一种可能就是磁场的不对称引起的火花
圣力 发表于 2009-5-17 15:22

                               
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你所说的位置不准，不准的程度是多少？1~5°还是15~30°？
至于磁场不对称，还要看磁场不对称的磁瓦是怎么安装的？弱磁的一边在前缘还是后缘？
另外对版主说一句：回复主题的界面能否允许拖拉移动，否则正好盖在回复的原帖内容上，非常不方便。

accnet

42# andrew2003cnc
你把电刷加宽试试。
不是指把电刷在轴向加宽！

圣力

44# accnet
简单的理解就是转子转动时,电流通过换向器流过转子线圈,由于感抗的作用,电流从最小到最大时需要一定的时间,我们称之为上升沿,而后维持一段时间最大电流值,接着就是从最大值下降到最小值,这段时间我们称其为下降沿,要想换向器不跳火,就要求换向器槽离开碳刷时,正好对应电流下降沿一半以下的低端,这时候由于电流很小,基本上就不会产生火花了!这主要取决于磁瓦与碳刷的相对位置,或换向器槽与转子矽钢片槽的相对位置!

accnet

44# accnet
简单的理解就是转子转动时,电流通过换向器流过转子线圈,由于感抗的作用,电流从最小到最大时需要一定的时间,我们称之为上升沿,而后维持一段时间最大电流值,接着就是从最大值下降到最小值,这段时间我们称 ...
圣力 发表于 2009-5-19 19:48

                               
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您的理解非常正确！
但为什么电流会在“维持一段时间最大电流值,接着就是从最大值下降到最小值”呢？就是电刷短路了两个换向片，导致两个与这两个换向片相连的绕组产生感性电流现象。因此，如果转速过高，电流还未下降到较小值，能量将以电火花的形式释放。
因此，可以下这个课本之外的结论：
任何一个直流永磁有刷电机，都有一个电火花（spark）开始显著出现的对应转速ns。超过这个转速，电火花一定出现，低于这个转速，电火花会消失。但这个转速可以由电刷的宽度（不是轴向长度）改变。电刷宽度越大，该转速ns越大，反之亦然。
但是电刷宽度过大也会带来不利因素。但这个因素在平面换向器上就不存在。
问题是：这个不利影响是什么呢？
其实很简单。

accnet

44# accnet
这主要取决于磁瓦与碳刷的相对位置,或换向器槽与转子矽钢片槽的相对位置!
圣力 发表于 2009-5-19 19:48

                               
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你说的这个结论我倒有些异议。你说的好像是如果绕组没有转到绕组平面完全平行磁场磁力线，也就是在该绕组所在转子铁芯齿内还有磁力线通过时，对应的换向片就会打火。
但我的理解是，绕组自身通电，也有磁场能量，这个能量也需要释放。那么如果在电刷宽度内不能解决释放问题，就有可能以电火花的形式释放。
毕竟你这是经过实际检验的，我尊重你的结论。但我希望你如果加大电压，增加转速，看看电火花会不会出现.

圣力

49# accnet
应该是感抗的问题,随着转速的增加,感抗不断在加大,电流的下降沿也会推迟,由此大电流断开时,(感抗会产生上百伏的自感电势),转速越快感抗产生的自感电势就越高,这也就是电机跳火的主要原因.

accnet

49# accnet  
应该是感抗的问题,随着转速的增加,感抗不断在加大,电流的下降沿也会推迟,由此大电流断开时,(感抗会产生上百伏的自感电势),转速越快感抗产生的自感电势就越高,这也就是电机跳火的主要原因.
圣力 发表于 2009-5-20 18:31

                               
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你也不认为是位置的问题了？
这样的话，那么就像我所说的，任何一台电机，都有一个产生电火花的转速了!
我倒不认为是电感的原因，因为大电流导致大转矩，使转速提高。转速提高之后，电流会下来，但此时可能就出现电火花了。
我没有在一线试验过，只是这样分析。转速提高导致电刷短路的时间减小了，而绕组被电刷短路之前的电流因电感而缓慢下降。假设电感不变，电流也不变，则泄流所需时间不变。但转速提高就可以导致的实际的泄流时间减小，导致剩余磁感在电刷后缘离开被短路的绕组换向片后缘的瞬间，以电火花的形式泄放。泄放的电火花以换向片一方为电压高，电流从换向片到电刷进行放电。
首先剩余的能量要仍然很强才行。
不过你说的位置问题也是一个原因。但在这里，我们首先要把电刷自身的问题先解决掉。也就是说，我们i在这里谈的是原理的问题，而不是工艺的问题，也不是故障现象。我们是以一台新出厂的电机为对象，且该电机应该是名厂名工设计和生产的。

圣力

你也不认为是位置的问题了？
这样的话，那么就像我所说的，任何一台电机，都有一个产生电火花的转速了!
我倒不认为是电感的原因，因为大电流导致大转矩，使转速提高。转速提高之后，电流会下来，但此时可能就出现 ...
accnet 发表于 2009-5-21 12:56

                               
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最终还是位置的问题,由于电机高速时电感的滞后效应,低速时换向器槽对应的是绿线位置,而高速时则可能对应在红线位置.有的电机自感电势可达数百伏,如果绕线过紧的话,有时候匝间都可能被击穿,一般通过试验调整换向器与转子矽钢片槽的角度,应该可以削弱火花的产生.

accnet

53# 圣力
你可以做一个实验，你调整好位置后，加大电压，让转速上去，看看还会不会有电火花？
当然不能让换向器飞掉。
最初的高感应电压是有，但被电刷短路掉了，只有出现电火花时，才可能导致匝间被击穿，而那其实是剩余能量导致的，不是绕组两端的换向片被短路瞬间的高感应电压。
你说的位置问题，我还是认为，位置问题必须先解决。在此基础上如果还有火花，就是泄放的问题了，如果没有了，那就是你的位置调整解决了电火花的问题。
确切地说，在理论上应该出现电火花的转速前出现了电火花，那应该是电刷安装和换向器槽闻之的问题。而在该转速之后出现的电火花，应该用调整换向器槽的方式无法解决。虽然可以用加大电刷宽度的方法，但电刷宽度是不能无限加大的，因为其接触面毕竟是个圆柱面。

001122

直流电机在转速高时的换向问题本身就是个难题，需要不断的积累经验，我把一些粗浅的认识说一下，供参考：
1、设计时应注意电机电刷和磁极中心的相对位置，对好有意使相对位置偏一个角度，还要注意发电机和电动机偏的方向位置不同，最好能将电机设计成电刷部分可调的。
2、仔细进行换向计算，注意：换向区域和中性区的比例；
3、注意电刷材料和换向器材料的匹配。没有换向极的电机电刷最好选刷体阻值相对大一些的。
4、磁极适当设计成偏心的。

accnet

58# 001122
“4、磁极适当设计成偏心的。”
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这个怎样理解？是什么电机可以这样设计？是指定子的“磁极适当设计成偏心的”吗？还是转子？
转子肯定不行吧。很多转子都是奇数槽的，这不算偏心吧？如果真要偏心，是否一定是结构上的不对称。不对称的转子如何避免振动？另加配重？
定子偏心吗？如果是多极永磁的，是否是指永磁体分布不均匀？如果是励磁的，是否是磁极分布不均匀？
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总之，我对“磁极适当设计成偏心的”感到比较费解。不知001122主任这样提议的技术根据是什么。请再详细说说吧。