电机电刷打火，什么原因？

accnet

刚才看了一个直流有刷电机，电刷后缘打火。书中说的碳刷打火原因很多，但详细解释没有，总是结论看起来很模糊。这个电机低速时不出现火花，越是高速火花越大，电压虽然提高了，可电流并不大。
按道理转速越高火花越大是正常的，可原因是什么呢？
按理说感性火花是有这个现象，但电刷后缘是离开换向片的，此时对应绕组开始结束被碳刷短路的过程而开始通电，怎么会有感性能量需要释放呢？
哪位给说说，该怎样解释这个现象。
另外，一般电刷前缘火花是刷密的问题，对否？

老了才开始学

从直流电机换向的经典换向理论来说，电刷后边缘火花是电机延迟换向引起，电刷前边缘火花是电刷提前换向造成，这是从电气火花的角度说的，另外有可能是机械原因引起的火花，你所说的转速越高火花越大也有可能是电机在高速下电刷跳动引起的

see9999

换向器表面同心度和光洁度一定要高，调节刷架的中心点，使其空载电流最小，或者是正反转速偏差最小，然后再固定刷架或后端盖，同意楼上的意见，换向器表面或者是安装的问题居多，此外看下电刷电密，别弄得太高！

shaozqi

电压提高,片间电压也提高,片间电压最好不要超过27V.

accnet

3# 老了才开始学
检查了刷架等没问题，换向器表面磨损也不严重。
延迟和提前换向都是感性能量造成的火花吧。可刷位看起来很正，没有调整过的痕迹。

sczhang

对的  前端火花大一些

accnet

9# sczhang
你是说前端火花是感性火花吗？

赵云01

片间电压高

fmz

小功率永磁直流电机由于没有换向极,属延迟换向.在换向结束换向元件被断开的瞬间,换向元件中所储藏的电磁能量将以火花的形式释放出来.当电磁能量足够大时,在电刷后边将产生明显的火花.

quicksand2

没有换向极的情况下是不是只能调节刷握的位置了？

accnet

14# quicksand2
是的。

accnet

13# fmz
当电磁能量足够大时,在电刷后边将产生明显的火花.
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这就对了！但书本上对此的解释说法我想可能太模糊或牵强。我的解释是：
碳刷短路与某绕组两端相连的两个换向元件时，绕组内的电流应该等于零，但绕组内蓄积的电磁能量必定要卸除，因此只能通过与该绕组头尾相连的碳刷上构成能量泄放回路。由于绕组头尾换向元件以及碳刷所构成的泄放回路电阻决定了最大泄放电流的大小，因此如果电机转速太高，碳刷所构成的回路将不能彻底泄放完绕组中的电磁能量。因此当碳刷将换向元件断开时，剩余的绕组电磁能量将在碳刷的后缘与被断开的换向元件发生击穿空气的放电，以这种形式将能量迅速彻底地泄放完。所以，如果是低转速，换向器的碳刷后缘可以没有火花，那是因为在断开之前能量已经泄放完了。但如果是高转速，则速度超过某一特定转速，碳刷后缘必定会出现电火花。
这也就告诉我们的电机设计人员，你所设计的电机额定转速不能高于由泄放回路电阻所决定的电机特征转速，否则电机碳刷后缘将会打火花。
12楼的[赵云01]网友所说的片间电压太高，是我们在电机设计时普遍要注意避免的现象，但实际上，片间电压太高，是指绕组通电时蓄积的电磁能量会太高，这将导致碳刷在完成对换向元件的短路前，仍然有电磁能量来不及彻底泄放。
一般片间电压都是按照经验数据设定的，但这个数据的取值道理似乎所有书中都没有提到。一般都会谆谆教导你，该值取得太高将导致个碳刷火花。
我经过分析，觉得至少碳刷后缘火花是与绕组电磁能量泄放回路的电阻有关。当然，你可以按照电感时间常数的概念去设计绕组、换向器和碳刷，使之在你所设定的额定转速下，在碳刷宽度内将绕组的能量全部泄放完。
仅此也可以看到，为什么永磁有刷电机的效率会在50~60%，就是因为它泄放掉的电磁能量就达到了30%左右。绕组通电后建立磁场所蕴藏的电磁能量，在绕组断电后必须泄放掉，这就是根本原因。而交流感应电机定子绕组所蕴藏的电磁能量，被作为无功功率消耗掉了。这也就是直流永磁有刷电机和交流感应电机这两种古老电机品种效率不高的原因。
估计我的这番分析会让很多人拍砖，那就拍吧。但一线电机设计人员还是应该好好考虑一下我的这番分析。
这可是原创的分析哦！！！

caohongfei

若火花的颜色是蓝色，那认定火花是电气火花，确定是电机换向造成的，原因主要是电机换向电势过高，已超出电刷和换向器的抑制能力。这主要可能是电机换向区域过窄（即换向元件的反电势过大，极弧过宽等）、磁路或电枢元件严重不对称，换向位置不准确、换向元件电感大，片间电压高，电刷不匹配等原因引起的。也有可能是换向器或工作温度过高，是换向问题更严重。
若火花的颜色是红黄，那认定火花是机械火花或引弧，确定是机械原因造成的。原因主要是电刷没能可靠工作。这主要可能是换向器跳动大，弹簧力过小，刷盒尺寸不合理（过松或过紧）等原因。

accnet

19# caohongfei
本人在18楼所说的现象是指火花颜色为蓝色的情况。电机电压增加较大后，由于转速提高了很多因此电流没有增大太多，这就意味着绕组蓄藏的电磁能量并没有增加太多，但在碳刷后缘仍然有火花强度增加，这说明是转速过快导致电磁能量来不及泄放完毕，从而采用击穿碳刷后缘与换向片之间的空气的方式泄放能量。
Caohongfei坛友所说的是书上的解释，但我觉得这个解释不足以为实际的设计提供准确的理论支持。而且这个解释非常含糊和模棱两可，按道理所说，这类解释基本上等于臆测，并没有解释原因。这实际上就是理论发展的缺陷。相信很快就会有这方面的理论推导公式出现了。这可是一个可以得学位、升职称的好机会。我把这个机会留给这个坛子里有意的坛友吧。因为我现在还只是半个脚踏在电机行业里。
caohongfei坛友所说的电火花为红色的现象，一般都是碳刷这个技术环节自身带来的问题。如该坛友所说的那些现象，但我以为刷密过高也会带来碳刷前缘红色电火花的现象。我想这可以用触点容量的理论来解释。因为碳刷前缘在短路两个换向片时，片间电压和电流就是这个触电的容量要求。我是这么猜想的。

accnet

19# caohongfei
原因主要是电机换向电势过高，已超出电刷和换向器的抑制能力。这主要可能是电机换向区域过窄（即换向元件的反电势过大，极弧过宽等）、磁路或电枢元件严重不对称，换向位置不准确、换向元件电感大，片间电压高，电刷不匹配等原因引起的。也有可能是换向器或工作温度过高，是换向问题更严重。
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上述红字内容实际上都可以被本人17楼的内容所解释

youniki

请问片间电压能否用实际的测量工具或其它手段进行测量？

赵云01

片间电压高和换向器精车不良

accnet

22# youniki
如果匝数和每个绕组质量控制得好，我认为不必测量，直接用电源电压减去绕组数的一半即可。
但实际工程中如果怀疑片间电压问题，可以钳住转子，以低电压加在电刷上，测量片间电压。注意要多换几个转子位置测。

accnet

23# 赵云01
这都是换向器技术自身带来的问题，不是换向器理论所要考虑的问题。我前面揭示的问题，不考虑这些现象。

accnet

还是没有人对我的解释直接发表意见。人要有自己的见解，哪怕是错误的。就像学外语，如果怕错你就永远不敢张口说。可为什么在实际工程中就怕这怕那了呢？是不是勋章带的多了，坛坛罐罐也就多了呢？工作了这么多年，连个直觉都没有了吗？