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​doc】吸尘器电动机换向和火花的改善

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吸尘器电动机换向和火花的改善

吸尘器电动机换向和火花的改善

常州电机电器总厂陶亚君

皮尘器用电动机是一种高速单相串励电 以,电机的额定转速高达23000转,分.单 .』交流串励电动机的换向问题比—般直流电 动机更严重,换向不良往往导致止花等级超 出限度,并直接影响电机的工作寿命所以 换向和火花是此类电机的一个重要问题. 本文以我厂生产的6oow~尘器用虎机为例, 对换向和火花作一些探讨.

一

,换向电势

交流按向器电机的换向元件中不但存在 虎抗电势ef和旋转电势e,而且还存在有较 大比例的变压器电势e

1.电抗电势e

换向元件中所感应的电抗电势的平均值 为t

e=Z,1Avd'1)

式中:W,——元件匝数

l——每元件边的有效长度

一一

等效比漏磁导

A——线负荷

vd——电枢表面线速度

电抗电势的作用结果使换向延时,火花

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出现在电刷后边.

2.旋转电势e

电抠旋转时,换向元件切割换向区域存 在的磁场时就感应电势,称为旋转I担势或速 度电势.

换向区域自磁场由主极磁势和电枢反应 磁势合戚.若换向区域被换向元件切割的磁 场磁密为,则ek为

ek=2WBdvd(2)

e的符号和的极性有关.由于ef和同 时存在在擐向面件中为了改善换向,可以 设法调整的极性和太小,使e与e互相抵 l期,以获得提前换向.

由(1)式和(2)式可知,e和et都与也机 的转速V减正比,因此高转速电机附换向较 为周难.

3.变压器电势e

在交流串励电动机中,影响按向过程最 严重的因素是变压器电势,变压器电势的频 率由电源频率确定,其大小正比予换向元件 匝数及与之交链的磁通.

二,产生火花原因

交流串励电动机产生火花的原因很多, 本电机主要有以下几种:

1.电磁性原因

(1)延时换向时,由予换向元件中存在 e,它的作用是阻止挠向元件中电流的变 化,出现的火花在后边|

(2)过份的提前换向时,产生的大于

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e,此时的火花在前刷边I

(3)变压器皂势e国[过8—8伏时,也 台产生火花.

2.机靛原因

(1)换向器的同心度和蹰度不良| (2)电刷聃剥握配合过橙或过瑟' 本文l9B8年I1月l8Hq.rr~ t_

(3)弹簧压力不;

(4)电机振动;

(5)换向器片间云母片外凸,

(6)轴承室配合不当或同心度不良. 3.化学原因

电机经一段时间运行后,换向器表面会 形成一种氧化膜,它对电机的良好换向有重 大作用.若电刷压力过大或其它原因破坏此 氧化膜后,容易产生火花.一

三,改善换向的方法

设计和制造时,通常可采取下述措施以 改善换向:

1.合理设计定子和电枢冲片

(1)本电动机无补偿绕组,故定子冲片 多取图1形式,其中,气隙设计成不均匀的 目的是削弱电枢反应;

(2)电枢冲片槽一般具有宽而浅的特 点,以减小等效比漏磁导,减小e. 2.提前换向

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提前换向可以抵消,提前换向的方法 一

般有移动电刷位置或改变换向器与换向元 件的接线位置二种,使主磁极同时起到换向 极的作用,有时也可用短距绕组,第一节距 Y,取9(22槽)或10(24槽).短距绕组还 能减小换向元件间的互感.

3.合理选择定,转子匝数比k,:

. 定,转子匝数比k,:为

,

8W1

,t—一

式中:W——每极定子匝数

N.——电枢绕组总导体数

众所周知,串励电动机的定,转子匝数 是可以互相转移的.若定子匝数增大,定子 磁势和磁通就大,为保持工作转速一定,转 子匝数应减少.这种相互转移对换向和火花 有相当的影响.

?-6'

由eek和e的分析可知,为改善换向应 限制电枢元件匝数?.限制w的办法是合理 选择换向片数K,本电机的换向片数一般是 22或24,若换向片数一定.则只能限制电枢 绕组总导休数N..

笔者曾对不同k,即用不同匝数定,转子 装成的电机,工作转速不变,用肉眼观察其火 花,当k,:从1.15变化到0.9时,火花增加较 为严重,k,从1.2变化到1.3时,火花明显减

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小,k,.再增加时,火花无明显改善.因此, 本电机的k,.合理值应为:

kI2=1.25,1.35

4.合理选用电刷及弹簧压力

增加换向回路的电阻,可有效地抑制换 向电流i,因而应选用接触电阻较走的电 刷.目前国内多数工厂用的是国产换向器, 材料多数是梯形铜排,而非银铜合金.因此 要求电刷的电阻率较大,而硬度略低.我厂 用申港家用电器配件厂提供的$319电刷,效 果较为理想,表1列出了几种牌号电刷的技 术对比数据..

另外,电刷的弹簧压力也要适当,压力 小将致电刷和换向器接触不良,压力过大则 易破坏换向器表面的氧化膜一般可取2, 4N/cm..

5.提高机械加工精度

机械性火花的大小与电流关系不大,而 与电刷压力关系较大,适当增大压力,可减 弱或消失机械性火花.电磁性火花与负载有 关,电流大,玻花大.此时,若增加电刷压 力,火花反而增加.若发现是机械因素引起 的火花,则可提高零部件的加工精度和质 量,例如:

(1)提高换向器表面的同心度和圆度, (2)电刷和换向器的接触面积应大于 75;

(3)去除换向片间毛刺,铜屑和残留云 母'(下转第4页)

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溯量时必须注意;

1.电机必须经过运转,碳刷表面应接触 良好.

2.测试前,电机在接台央具上经运转至 温升大致稳定.

3.在风量装置前端(吸风口处)200ram 范围内,不应有障碍物和气流. 调节风量调节装置,改变吸入口口径,由 真空度测定压力计分别读取h,值,用风量测 定压力计读取对应的h值,由h,和h值即可 作出h曲线.

说明:

1.由于试验组数目有限,p:不一定是 测试数据的某,组值.

2.由于测试系统存在风阻及漏风等, h和Q可能在h曲线的延长线上. 3.为保证测试精度,压力计用水柱,不 甩水银柱.

(上接第6页)

(4)提高电刷和刷握的配合精度} (5)降低电机振动}

(6)提高轴承室的同心度和合理选择公 ,一

I

t

?'

图1

4.如配甩传感器,则可由微处理机直接

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作出空气数据曲线.

七,超速试验

吸尘器电机的超速试验条件与一般交流 串励电动机相同,即在j.1倍额定电压下,进 风口全闭,运转2min,无有害变形.根据 GB5171~.85规定,对不能和负载分离的电动 机,空载转速是指最轻载时的转速.吸尘器电 机的最轻负载是进风口全闭,此时在1.1倍额 定电压下'转速将超过1.5倍额窟转速,约为 35000rpm.此时,对于电机的轴承,换向 器,电枢线罔等转动部件曲破坏力极大,但 实际使甩时,由于贮尘筒反过多,滤尘袋太 脏等都会全部或部份堵塞吸入口,造成电机 的超速,因此,吸尘器电机必须逐台经过超 速试验考_髌.(鳊辑陆太栋)

盏.

襄1

6.调速线路和电机的匠

有时电机本身火花较低,但装上调速线 路后火花增大,所以要注意调速线路和电机 的匹配.

(鳊辑胡仁芳