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為了保證換向器的高質(zhì)量和足夠的強度,換向器所用的銅料必須有一定的硬度范圍,一般取值是HB80-HB120,好是處在中段HB95-HB105,標(biāo)準(zhǔn)的材料應(yīng)該是電解銅和一定含量的銀,這可以保證換向器哪怕是在極端溫度時也有足夠的硬度。
銅面上的銀:因為銀有很好的導(dǎo)電性,所以我們常在換向器的銅面上鍍銀或鑲銀來提高換向器的性能,這種方法可以降低換向器與碳刷接觸的火花,延長換向器的壽命。電刷壽命是由它允許磨損的高度決定的,而允許磨損高度則由允許彈簧的小壓力和電刷磨短后在刷盒中運行的穩(wěn)定性決定。但由于銀的價格昂貴,鑲銀銅片的工藝也較復(fù)雜,因此,這種換向器成本較普通銅片換向器為高,非必要一般不要選用。
制造換向器用的材料:換向器的質(zhì)量和壓制工藝在很大程度上決定于材料的特性,因此,材料的選用在換向器的制造中是很重要的,選用材料時,必須注意以下幾點:a)具有良好的機械性能;b)具有適當(dāng)?shù)碾姎饨^緣性能;c)具有較高的耐熱性,在運行溫度下不變形、不發(fā)脆;d)溫度膨脹系數(shù)與銅相近,以免在反復(fù)冷熱變化中造成換向片的松動或變形;e)具有良好的流動性,成型良好。世界上許多的原始設(shè)備制造商都用電子材料制造的換向電動機,用電子材料制造生產(chǎn)的換向器直徑可以小于5英寸,大到12英寸。
換向器系統(tǒng)位于上導(dǎo)軸承和受油器之間的集電環(huán)室內(nèi),二者在運行過程中會產(chǎn)生大量的油霧,換向器室內(nèi)空間相對比較密閉,油霧對因電刷磨損而產(chǎn)生的碳粉的吸附作用較大,輕易產(chǎn)生油性碳粉污垢。每根導(dǎo)線都用搪瓷涂層絕緣,將其與環(huán)路中的每根導(dǎo)線隔離,并且僅在換向器棒處終止。有實驗表明,在疏松干燥的狀態(tài)下,石墨碳粉的絕緣電阻可達到100 MΩ以上,但是在油霧作用下絕緣電阻迅速減小為零。由此可見,油性碳粉污垢也是造成滑環(huán)室內(nèi)各絕緣件絕緣機能下降的主要原因之一。機組運行時,若油性碳粉污垢較多,則輕易造成缺陷甚至導(dǎo)致事故,需要停機處理或帶電清掃,影響發(fā)電機的安全不亂運行。所以對由集電環(huán)系統(tǒng)所產(chǎn)生的碳粉應(yīng)采取收集措施,保持滑環(huán)室內(nèi)清潔無碳粉堆積。因此,有必要對換向器系統(tǒng)安裝碳粉收集系統(tǒng)。
因為電刷的數(shù)目減少,電刷間的間距增大,因此,電刷的分布方式也會相應(yīng)地有所改變。現(xiàn)有的水輪發(fā)電機組電刷分布主要有整圓分布和雙半圓分布兩種方式。
整圓分布是指上下兩個刷架上的所有碳刷呈平均360°分布,對于18套電刷刷握,每個電刷的夾角為20°。如果電樞有多個線圈,換向器同樣會有多個段-每個線圈的每一端都有一個。整圓布置方式有如下特點:電刷之間的工作空間較大,便于帶電更換電刷,同時有利于散熱;電流分布平均。但是,因為電刷是整圓分布,在不拆卸電刷的情況下清掃和打磨集電環(huán)環(huán)面的空間較小,所以,一旦泛起電刷和集電環(huán)環(huán)面打火現(xiàn)象,不便帶電處理。
換向器速度光滑
具體車削時應(yīng)注意做到換向器表面的線速度約為2m/s,每次吃刀量為0.2mm左右,精車時為0.1mm左右;車削后再適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速,并用軟質(zhì)的細砂布打磨光滑。在整個車磨過程中應(yīng)注意轉(zhuǎn)子軸承潤滑,以防燒瓦。
如果電機換向器表面只出現(xiàn)不均勻磨損的軸向波痕或的條痕、麻點等輕傷,則可用專門打磨換向器的砂石打磨,去掉傷痕后再用軟質(zhì)細砂布打磨光滑即可。在整個打磨過程中,換向器表面的線速度以8m/s左右為宜。
在整個車磨工作完成后,還必須對電機換向器表面進行處理。首先用專門的電動鐵刀(也可手工操作鋸片)下刻云母溝,深度為1.5-2.0mm,光滑平直。過淺運行時易產(chǎn)生云母片凸出,過深溝中易積存碳粉;玻璃纖維增強酚醛注射料和混雜纖維增強酚醛注射料,混雜纖維由芳綸和玻璃纖維混合而成,前者為總纖維含量的5%。然后用鋸片磨制的帶鉤的尖刀給電機換向器倒角,要求倒角為0.5×45o,且均勻平直。
換向器的適用范圍
換向器首要有鉤型、槽型、平面型等標(biāo)準(zhǔn)。選用進口原材料精制而成,商品的功能到達先進水平,廣泛用于電動工具、家用電器、車、摩托車電機等范疇;集電環(huán)、碳刷架、接線板具有各種標(biāo)準(zhǔn)型號商品,應(yīng)用于車發(fā)電機、油發(fā)電機等范疇。換向器是起整流效果,其效果是使電樞繞組中的電流方向是交變的,以確保電磁轉(zhuǎn)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;當(dāng)電刷通過換向器中的間隙時,所提供的電荷切換換向器片段,換向器片段切換電樞線圈的電極性。在電動機中他能使外加直流電流變?yōu)樵械臏贤娏鳎l(fā)生穩(wěn)定方向的轉(zhuǎn)矩。
換向器與電刷在電機中組成對應(yīng)的滑動摩擦副,換向器對電機功能的影響首要取決于在必定條件下相對電刷高速滑動時的電觸摸行動。換向器在作業(yè)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使命。