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換向器 　　英文：commutator 俗稱整流子. 　　是直流永磁串激電動機(jī)上為了能夠讓電動機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動下去的一個部件。 　　換向器包括：機(jī)械換向器、半塑換向器、全塑換向器。汽車用起動機(jī)上采用的換向器主要用機(jī)械拱形換向器、塑料換向器。 　　結(jié)構(gòu)上，換向器是幾個接觸片圍成圓型，分別連接轉(zhuǎn)子上的每個觸頭，外邊連接的兩個電極稱為電刷與之接觸，同時只接觸其中的兩個。 　　原理是，當(dāng)線圈通過電流后，會在永久磁鐵的作用下，通過吸引和排斥力轉(zhuǎn)動，當(dāng)它轉(zhuǎn)到和磁鐵平衡時，原來通著電的線較對應(yīng)換向器上的觸片就與電刷分離開，而電刷連接到符合產(chǎn)生推動力的那組線圈對應(yīng)的觸片上，這樣不停的重復(fù)下去，直流電動機(jī)就轉(zhuǎn)起來了。 　　如果沒有換向器的作用，那電機(jī)只能轉(zhuǎn)不到半圈就卡死了，只能當(dāng)作電剎車了。利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力作為動力，控制起動電阻的大小，達(dá)到減少電機(jī)起動電流、增加起動轉(zhuǎn)矩，使繞線式異步電念頭實(shí)現(xiàn)無刷自控運(yùn)行的裝置。它主要由機(jī)殼、起動液、動極板、彈簧、接線柱、安全閥、排氣閥等構(gòu)成。該液阻起動用具有起動電流小，起動轉(zhuǎn)矩大，自動適應(yīng)電源及負(fù)載的變化，保護(hù)電機(jī)等特點(diǎn)換向器是高速旋轉(zhuǎn)的設(shè)備，其轉(zhuǎn)子繞組會受到電動力和離心力的作用，雖然一直以來均是在額定參數(shù)下運(yùn)行，但轉(zhuǎn)子繞組與換向器升高片的焊接口處是換向器轉(zhuǎn)子的薄弱環(huán)節(jié)，且是采用傳統(tǒng)的焊錫工藝， 結(jié)合片間直流電阻測量結(jié)果，判斷轉(zhuǎn)子繞組與換向器升高片之間的焊接點(diǎn)虛松，致使端部導(dǎo)線疲勞，使接觸電阻增大，發(fā)熱量增加，加速接觸面的氧化，使接觸電阻進(jìn)一步增加，發(fā)熱量進(jìn)一步增大，如此惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致?lián)Q向器轉(zhuǎn)子絕緣在高溫下燒損，對地弧光放電，而損毀換向器。換向器解體檢查的結(jié)果表明，轉(zhuǎn)子繞組的測試有關(guān)數(shù)據(jù)和判斷結(jié)論準(zhǔn)確無誤。電機(jī)換向器在工作時除了傳輸縱向電流外，還存在著在短路電樞線圈中進(jìn)行的電流換向任務(wù). 　　這些電流是在主電流電機(jī)換向器時而產(chǎn)生的反向電流和電抗電壓，致使電刷在電機(jī)換向器表面滑動時會引起邊部火花及電弧.電機(jī)換向器對電機(jī)機(jī)能的影響，取決于在一定前提下其與電刷相對高速滑動時實(shí)現(xiàn)電路導(dǎo)通的過程.盡管這個過程的描述比較復(fù)雜，且理論研究尚在發(fā)展之中，但通過海內(nèi)外微電機(jī)運(yùn)行狀況的對比分析，可以確定，磨損是導(dǎo)致接觸電阻變化的最樞紐因素 換向器主要有鉤型、槽型、平面型等規(guī)格.選用入口原材料精制而成,產(chǎn)品的機(jī)能達(dá)到國際提高前輩水平,廣泛用于電動工具、家用電器、汽車、摩托車電機(jī)等領(lǐng)域；集電環(huán)、碳刷架、接線板具有各種規(guī)格型號產(chǎn)品,應(yīng)用于汽車發(fā)電機(jī)、汽油發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域.換向器是起整流作用,其作用是使電樞繞組中的電流方向是交變的,以保證電磁轉(zhuǎn)矩方向 始終不變.在發(fā)電機(jī)中,換向器能使元件中的交變電勢變?yōu)殡娝㈤g直流電勢；在電念頭中他能使外加直流電流變?yōu)樵械慕涣麟娏?產(chǎn)生恒定方向的轉(zhuǎn)矩.
降低電動機(jī)的起動電流，減少配電容量，避免增容投資;

　　減少起動應(yīng)力，延長電動機(jī)及相關(guān)設(shè)備的使用壽命;

　　平穩(wěn)的起動和軟停車避免了傳統(tǒng)起動設(shè)備的喘振問題、水錘效應(yīng);

　　多種起動模式及寬范圍的電流、電壓等設(shè)定，可適應(yīng)多種負(fù)載情況，改善工藝;

　　完善可靠的保護(hù)功能，更有效的保護(hù)電動機(jī)及相關(guān)設(shè)備的安全;
在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機(jī)的降速和停機(jī)是通過逐漸減小頻率來實(shí)現(xiàn)的，在頻率減小的瞬間，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨之下降，而由于機(jī)械慣性的原因，電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未變。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速小于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎改變了180度，電機(jī)從電動狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)；與此同時，電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩變成了制動轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，電機(jī)處于再生制動狀態(tài)。電機(jī)再生的電能經(jīng)續(xù)流二極管全波整流后反饋到直流電路。由于直流電路的電能無法通過整流橋回饋到電網(wǎng)，僅靠變頻器本身的電容吸收，雖然其他部分能消耗電能，但電容仍有短時間的電荷堆積，形成“泵升電壓”，使直流電壓升高。過高的直流電壓將使各部分器件受到損害。
因此，對于負(fù)載處于發(fā)電制動狀態(tài)中必須采取必需的措施處理這部分再生能量。處理再生能量的方法：能耗制動和回饋制動.



能耗制動的工作方式

能耗制動采用的方法是在變頻器直流側(cè)加放電電阻單元組件，將再生電能消耗在功率電阻上來實(shí)現(xiàn)制動。這是一種處理再生能量的最直接的辦法，它是將再生能量通過專門的能耗制動電路消耗在電阻上，轉(zhuǎn)化為熱能，因此又被稱為“電阻制動”，它包括制動單元和制動電阻二部分。

制動單元

制動單元的功能是當(dāng)直流回路的電壓Ud超過規(guī)定的限值時（如660V或710V），接通耗能電路，使直流回路通過制動電阻后以熱能方式釋放能量。制動單元可分內(nèi)置式和外置式二種，前者是適用于小功率的通用變頻器，后者則是適用于大功率變頻器或是對制動有特殊要求的工況中。從原理上講，二者并無區(qū)別，都是作為接通制動電阻的“開關(guān)”，它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅(qū)動電路。

制動電阻

制動電阻是用于將電機(jī)的再生能量以熱能方式消耗的載體，它包括電阻阻值和功率容量兩個重要的參數(shù)。通常在工程上選用較多的是波紋電阻和鋁合金電阻兩種：前者采用表面立式波紋有利于散熱減低寄生電感量，并選用高阻燃無機(jī)涂層，有效保護(hù)電阻絲不被老化，延長使用壽命；后者電阻器耐氣候性、耐震動性，優(yōu)于傳統(tǒng)瓷骨架電阻器，廣泛應(yīng)用于高要求惡劣工控環(huán)境使用，易緊密安裝、易附加散熱器，外型美觀。

制動過程

能耗制動的過程如下：

能耗制動的過程如下：A、當(dāng)電機(jī)在外力作用下減速、反轉(zhuǎn)時（包括被拖動），電機(jī)即以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，能量反饋回直流回路，使母線電壓升高；B、當(dāng)直流電壓到達(dá)制動單元開的狀態(tài)時，制動單元的功率管導(dǎo)通，電流流過制動電阻；C、制動電阻消耗電能為熱能，電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，母線電壓也降低；D、母線電壓降至制動單元要關(guān)斷的值，制動單元的功率管截止，制動電阻無電流流過；E、采樣母線電壓值，制動單元重復(fù)ON/OFF過程，平衡母線電壓，使系統(tǒng)正常運(yùn)行。



制動單元與制動電阻的選配

A、首先估算出制動轉(zhuǎn)矩

=（(電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量+電機(jī)負(fù)載測折算到電機(jī)測的轉(zhuǎn)動慣量）*（制動前速度-制動后速度））/375*減速時間-負(fù)載轉(zhuǎn)矩



一般情況下，在進(jìn)行電機(jī)制動時，電機(jī)內(nèi)部存在一定的損耗，約為額定轉(zhuǎn)矩的18%-22%左右，因此計算出的結(jié)果在小于此范圍的話就無需接制動裝置；

B、接著計算制動電阻的阻值

=制動元件動作電壓值的平方/（0.1047*(制動轉(zhuǎn)矩-20%電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩）*制動前電機(jī)轉(zhuǎn)速）



在制動單元工作過程中，直流母線的電壓的升降取決于常數(shù)RC，R即為制動電阻的阻值，C為變頻器內(nèi)部電解電容的容量。這里制動 單元動作電壓值一般為710V。



C、然后進(jìn)行制動單元的選擇

在進(jìn)行制動單元的選擇時，制動單元的工作最大電流是選擇的唯一依據(jù)，其計算公式如下：

制動電流瞬間值=制動單元直流母線電壓值/制動電阻值



D、最后計算制動電阻的標(biāo)稱功率

由于制動電阻為短時工作制，因此根據(jù)電阻的特性和技術(shù)指標(biāo)，我們知道電阻的標(biāo)稱功率將小于通電時的消耗功率，一般可用下式求得：

制動電阻標(biāo)稱功率 = 制動電阻降額系數(shù) X 制動期間平均消耗功率 X 制動使用率%



制動特點(diǎn)

能耗制動（電阻制動）的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，缺點(diǎn)是運(yùn)行效率降低，特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量，且制動電阻的容量將增大。