直流電機的開關

直流電機中的切換被理解為當電樞繞組的導線從一個並聯支路移動到另一個支路時，即當穿過電刷所在的線（從拉丁語 commulatio——改變）。讓我們以環形電樞為例考慮換向現象。

在圖。圖 1 顯示了部分電樞繞組的掃描圖，其中包括四根導線、部分集電器（兩個集電板）和一個電刷。導線 2 和 3 形成一個開關迴路，如圖 1 所示。在圖1中，a顯示在它在切換之前所佔據的位置，在圖1中。 1，c——切換後，如圖。 1、b——切換期間。集電體和電樞繞組按箭頭所指方向以轉速n旋轉，電刷靜止。

在切換前的瞬間，電樞電流Iya通過電刷、右集電板並在電樞繞組的並聯支路之間分成兩半。導線1、2、3和導線4形成不同的並聯支路。

切換後，導線2和3切換到另一條並聯支路，其中的電流方向變為相反。這種變化發生在等於開關週期 Tk 的時間內，即在刷子從右邊的板移動到相鄰的左邊所花費的時間（實際上刷子一次重疊幾個集電板，但原則上這不會影響切換過程）......

米。 1.電流切換過程示意圖

其中一個切換週期的時刻如圖 1 所示。 1，乙。要切換的電路原來是集電板和電刷之間的短路。由於在換向期間迴路 2-3 中的電流方向發生變化，這意味著交流電流流過迴路，從而產生交變磁通量。

後者導致 e. 在切換環路中。 ETC。 v. 自感 eL 或反應性 e。 ETC。 v. 根據楞次原理，例如ETC。 c. 自感趨向於使導線中的電流保持同一方向。因此，eL的方向與切換前迴路中的電流方向一致。

在e.等的影響下c.自感短路2-3，由於環路電阻小，流過大的附加電流id。在電刷與左板的接觸點，id 電流與電樞電流方向相反，而在電刷與右板的接觸點，這些電流的方向一致。

越接近開關期結束，電刷與右極板的接觸面積越小，電流密度越高。在開關週期結束時，電刷與右側板的接觸斷開並形成電弧。電流 ID 越高，電弧越強。

如果電刷位於幾何中性線上，則在開關電路中，電樞的磁通量會感應出 e。 ETC。 v. 希伯來語的輪換。在圖。圖2以放大的比例示出了位於幾何中性點和e方向上的開關環路的導體。 ETC。 c.發電機的自感eL與切換前該導線中的電樞電流方向一致。

Heb 的方向由右手法則確定，並且始終與 eL 的方向重合。結果，id 增加得更多。電刷和集電板之間產生的電弧會破壞集電體的表面，導致電刷和集電體接觸不良。

米。 2、換流迴路中電動勢的方向

為了改善開關條件，電刷被轉移到物理中性。當電刷位於物理中性點時，附帶的線圈不會穿過外部磁通量和 e。 ETC。 v. 不引起旋轉。如果您將畫筆移動到物理中性之外，如圖所示。 3，然後在開關迴路中產生的磁通量將感應出e。 ETC。 ek 的方向與 e 的方向相反。 ETC。 v. 自感應 eL。

這樣一來，不僅e.會得到補償。 ETC。 v. 輪換，還有 e. 等等v. 自我歸納（部分或全部）。如前所述，物理中性線的剪切角一直在變化，因此電刷通常以某個平均角度偏移安裝。

減少e。 ETC。和在包含的迴路中導致電流 id 降低和電刷與集電板之間的放電減弱。

可以通過安裝額外的極點（圖 4 中的 Ndp 和 Sdn）來改善開關條件。附加極點位於幾何中性線上。對於發電機，同名的附加極在電樞旋轉方向上位於主極的後面，對於電動機，反之亦然。附加極的繞組與電樞繞組串聯連接，使得它們產生的磁通 Fdp 被引導至電樞磁通 Fya。

米。 3.電刷移出物理中性線時開關迴路中電動勢的方向

米。 4、附加極繞組電路圖

由於兩個磁通量均由單個電流（電樞電流）產生，因此可以選擇附加磁極繞組的匝數以及它們與電樞之間的氣隙，以便每個電樞處的磁通量值相等當前。輔助極磁通將始終補償電樞磁通，因此 e。 ETC。 v. 切換迴路中不會有旋轉。

通常製作額外的極點，以便它們的通量在開關電路中感應出 e。 d. s 等於 eL + Heb 之和。然後在電刷與右側集電板分離的瞬間（見圖 1，c）不會產生電弧。

1千瓦及以上功率的工業直流電機都裝有附加極。