高嵬 張俊洪 吳旭升

關(guān)鍵詞：雙蛙繞組;換向;齒槽能量模型

DOI：10.15938/j.emc.2019.06.000

中圖分類號(hào)文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1007 -449X（2019）06 -0000 -00

Abstract：In some special areas， the doublefrog windings DC electrical machine is still playing its important rols， while its commutation problems always make this kind of DC electrical machine run in half or less load， which lowers its efficiency badly. In this paper， a DC electrical machine with double frog windings has been studied， to solve its commutation problems when workingin full load， and a commutation teethslot energy model has been established to simplify the commutation projects to avoid complicated calculation， inaccurate model and intricate physical concepts. With the help of this model， a theoretical foundation of the commutation of this type of electrical machines is established， as well as later black zone experiment of this type of electrical machine.

Keywords：double frog windings; commutation; teethslot energy model

0 引 言

雙蛙繞組形式的直流電機(jī)，即由一套雙疊繞組和一套復(fù)波繞組通過(guò)電刷并聯(lián)運(yùn)行的復(fù)合繞組。兩套繞組元件自身完成均壓線作用，每一疊繞組和波繞組元件依次串聯(lián)，對(duì)疊繞組起甲種或甲、乙種均壓線作用，以改善電機(jī)磁場(chǎng)的不對(duì)稱性;同時(shí)對(duì)波繞組起乙種均壓線作用，以消除電刷繞組接觸不均勻的影響。由于蛙繞組的兩套繞組自成均壓線，使電機(jī)繞組節(jié)省了大量用于制作均壓線的材料，簡(jiǎn)化了電機(jī)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了轉(zhuǎn)子運(yùn)行的可靠性。此外，采用雙蛙繞組可以使片間電壓減小一半，使在同等電樞直徑、相同線負(fù)載情況下單機(jī)容量提高一倍;同時(shí)電樞元件電流減小一半。因此對(duì)于相同容量的直流電機(jī)，雙蛙繞組可以減小電樞直徑及其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

此類電機(jī)最為突出的問(wèn)題就是其換向問(wèn)題。從其使用情況來(lái)看，電機(jī)在使用中由于換向惡化導(dǎo)致負(fù)荷能力嚴(yán)重下降，極大地影響了其性能的發(fā)揮。為此，本文簡(jiǎn)要分析了直流雙蛙繞組電機(jī)結(jié)構(gòu)，分析計(jì)算了該型電機(jī)的電抗電動(dòng)勢(shì)，從能量的觀點(diǎn)出發(fā)提出了一種基于電機(jī)齒槽電流能量的換向模型，為后期電機(jī)的換向治理奠定了理論基礎(chǔ)。

3.2 B型電刷的無(wú)火花換向區(qū)試驗(yàn)

如圖10中B型電刷無(wú)火花換向區(qū)示意圖所示，試驗(yàn)方法同3.1節(jié)，B型電刷無(wú)火花換向區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示，圖10中曲線表示方法同圖9。

可見(jiàn)，使用B型電刷時(shí)，理論計(jì)算的無(wú)火花換向區(qū)與實(shí)際試驗(yàn)中得出的曲線差距不是很大。這可能在于B型電刷中的成分限制了碳粉在大電流狀態(tài)下的磨損，從而穩(wěn)定了電刷成分，也阻斷了能量通過(guò)磨損碳粉釋放的途徑。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)分析和綜合直流電機(jī)換向理論，結(jié)合直流雙蛙繞組電機(jī)的實(shí)際情況，提出了一種換向齒槽能量模型，并通過(guò)特定型號(hào)電刷的無(wú)火花換向區(qū)試驗(yàn)，驗(yàn)證了該理論的正確性，為該型電機(jī)的換向治理工作奠定了理論基礎(chǔ)。

同時(shí)需要說(shuō)明，只有在電刷接近理想狀態(tài)（即B型電刷，電刷在工作過(guò)程中不會(huì)受到負(fù)載電流的影響）時(shí)，該理論才起作用，而如果針對(duì)普通電刷，還需要進(jìn)行修正，這也是本文下一步需要開(kāi)展的工作。

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（編輯：劉琳琳）