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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上為了能夠讓電動機持續(xù)轉動下去的一個部件。 　　換向器包括：機械換向器、半塑換向器、全塑換向器。汽車用起動機上采用的換向器主要用機械拱形換向器、塑料換向器。 　　結構上，換向器是幾個接觸片圍成圓型，分別連接轉子上的每個觸頭，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動，當它轉到和磁鐵平衡時，原來通著電的線較對應換向器上的觸片就與電刷分離開，而電刷連接到符合產生推動力的那組線圈對應的觸片上，這樣不停的重復下去，直流電動機就轉起來了。 　　如果沒有換向器的作用，那電機只能轉不到半圈就卡死了，只能當作電剎車了。利用電機旋轉時產生的離心力作為動力，控制起動電阻的大小，達到減少電機起動電流、增加起動轉矩，使繞線式異步電念頭實現(xiàn)無刷自控運行的裝置。它主要由機殼、起動液、動極板、彈簧、接線柱、安全閥、排氣閥等構成。該液阻起動用具有起動電流小，起動轉矩大，自動適應電源及負載的變化，保護電機等特點換向器是高速旋轉的設備，其轉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下運行，但轉子繞組與換向器升高片的焊接口處是換向器轉子的薄弱環(huán)節(jié)，且是采用傳統(tǒng)的焊錫工藝， 結合片間直流電阻測量結果，判斷轉子繞組與換向器升高片之間的焊接點虛松，致使端部導線疲勞，使接觸電阻增大，發(fā)熱量增加，加速接觸面的氧化，使接觸電阻進一步增加，發(fā)熱量進一步增大，如此惡性循環(huán)，最終導致?lián)Q向器轉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果表明，轉子繞組的測試有關數據和判斷結論準確無誤。電機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行的電流換向任務. 　　這些電流是在主電流電機換向器時而產生的反向電流和電抗電壓，致使電刷在電機換向器表面滑動時會引起邊部火花及電弧.電機換向器對電機機能的影響，取決于在一定前提下其與電刷相對高速滑動時實現(xiàn)電路導通的過程.盡管這個過程的描述比較復雜，且理論研究尚在發(fā)展之中，但通過海內外微電機運行狀況的對比分析，可以確定，磨損是導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,產品的機能達到國際提高前輩水平,廣泛用于電動工具、家用電器、汽車、摩托車電機等領域；集電環(huán)、碳刷架、接線板具有各種規(guī)格型號產品,應用于汽車發(fā)電機、汽油發(fā)電機等領域.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,以保證電磁轉矩方向 始終不變.在發(fā)電機中,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?產生恒定方向的轉矩.
降低電動機的起動電流，減少配電容量，避免增容投資;

　　減少起動應力，延長電動機及相關設備的使用壽命;

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

　　多種起動模式及寬范圍的電流、電壓等設定，可適應多種負載情況，改善工藝;

　　完善可靠的保護功能，更有效的保護電動機及相關設備的安全;
在變頻調速系統(tǒng)中，電機的降速和停機是通過逐漸減小頻率來實現(xiàn)的，在頻率減小的瞬間，電機的同步轉速隨之下降，而由于機械慣性的原因，電機的轉子轉速未變。當同步轉速小于轉子轉速時，轉子電流的相位幾乎改變了180度，電機從電動狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)；與此同時，電機軸上的轉矩變成了制動轉矩，使電機的轉速迅速下降，電機處于再生制動狀態(tài)。電機再生的電能經續(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，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加放電電阻單元組件，將再生電能消耗在功率電阻上來實現(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”，它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅動電路。

制動電阻

制動電阻是用于將電機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。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，并選用高阻燃無機涂層，有效保護電阻絲不被老化，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、當電機在外力作用下減速、反轉時（包括被拖動），電機即以發(fā)電狀態(tài)運行，能量反饋回直流回路，使母線電壓升高；B、當直流電壓到達制動單元開的狀態(tài)時，制動單元的功率管導通，電流流過制動電阻；C、制動電阻消耗電能為熱能，電機的轉速降低，母線電壓也降低；D、母線電壓降至制動單元要關斷的值，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ON/OFF過程，平衡母線電壓，使系統(tǒng)正常運行。



制動單元與制動電阻的選配

A、首先估算出制動轉矩

=（(電機轉動慣量+電機負載測折算到電機測的轉動慣量）*（制動前速度-制動后速度））/375*減速時間-負載轉矩



一般情況下，在進行電機制動時，電機內部存在一定的損耗，約為額定轉矩的18%-22%左右，因此計算出的結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*(制動轉矩-20%電機額定轉矩）*制動前電機轉速）



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RC，R即為制動電阻的阻值，C為變頻器內部電解電容的容量。這里制動 單元動作電壓值一般為710V。



C、然后進行制動單元的選擇

在進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，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稱功率

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

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



制動特點

能耗制動（電阻制動）的優(yōu)點是構造簡單，缺點是運行效率降低，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。