葉柵換向器

葉柵(英文:cascade)是指在某一半徑r上,用其軸圓柱面將渦輪葉片截斷,然後再將這一截面展成平面,從而得到葉柵。換向器(英文:commutator )是直流電機、交流串激電動機上作為電流換向,為了能夠讓電動機持續轉動下去的一個部件,俗稱整流子。葉柵換向器是指用葉柵得到的換向器。

基本信息

葉柵定義

葉柵是指在某一半徑r上,用其軸圓柱面將渦輪葉片截斷,然後再將這一截面展成平面,從而得到葉柵。葉柵的基本幾何參數有葉型弦長、柵距、相對柵距、葉柵稠度、葉型安裝角、葉型出口角等。

把按照一定規律排列起來的相同機翼之系列,叫做翼柵。翼柵問題是單個機翼問題的推廣。翼柵理論在工程上得到廣泛套用,特別是在葉片式流體機械方面。因此,翼柵常被稱為葉柵,組成它的機翼也就叫做葉片了。

分類

在工程實際當中所遇到葉柵多種多樣,為便於分析和討論問題,可以給這些葉型加以分類。但從不同角度又可得出不同的分類,這裡僅就水力機械中常用到的分類法,介紹兩種。

根據繞流流面分類葉柵

平面葉柵

如能將繞葉柵液流分成若干等厚度流層,這些流層本身為平面或這些流層雖為曲而,但若沿流線切開後,能鋪展成一平面者,稱這類葉柵為平面葉柵。繞這類葉柵的流動為平面流動。例如水輪機的導葉葉柵,低比速水輪機和水泵的轉輪葉柵等,繞流這些葉柵的流面本身就是平面;而軸流式水輪機、水泵和風機等轉輪葉柵之流面,雖為圓柱面,但順流線切開後可展成平面。所以上述葉柵均為平面葉柵。

空間葉柵

如果無論怎樣分繞葉柵的液流,既得不到平面流層,也得不到可以展成平面的曲面流層時,則葉柵就叫空問葉柵。混流式水輪機及泵葉輪屬於這類葉柵。

按展開流面上列線形狀分

直列葉柵

列線成一無限長直線者為直列葉柵。軸流式葉輪屬於此類葉柵。

環列葉柵

列線為一圓形圍線者,稱環列葉柵。低比速水輪機及水泵葉輪,均為環列葉柵。

換向器定義

換向器(英文:commutator )是直流電機、交流串激電動機上作為電流換向,為了能夠讓電動機持續轉動下去的一個部件,俗稱整流子。

結構上,換向器是幾個接觸片圍成圓型,分別連線轉子上的每個觸頭,外邊連線的兩個電極稱為電刷與之接觸,同時只接觸其中的兩個。

換向器原理及分類

換向器包括:機械換向器、半塑換向器、全塑換向器。汽車用起動機上採用的換向器主要用機械拱形換向器、塑膠換向器。

原理是,當線圈通過電流後,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,而電刷連線到符合產生推動力的那組線圈對應的觸片上,這樣不停的重複下去,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節,且是採用傳統的焊錫工藝, 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,發熱量增加,加速接觸面的氧化,使接觸電阻進一步增加,發熱量進一步增大,如此惡性循環,最終導致換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,取決於在一定前提下其與電刷相對高速滑動時實現電路導通的過程.儘管這個過程的描述比較複雜,且理論研究尚在發展之中,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、平面型等規格.選用入口原材料精製而成,產品的機能達到國際提高前輩水平,廣泛用於電動工具、家用電器、汽車、機車電機等領域;集電環、碳刷架、接線板具有各種規格型號產品,套用於汽車發電機、汽油發電機等領域.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.在發電機中,換向器能使元件中的交變電勢變為電刷間直流電勢;在電念頭中它能使外加直流電流變為元件中的交流電流,產生恆定方向的轉矩.換向器與滑環電機的信息:

換向器由電刷和換向環組成,碳刷就是電刷的一種。由於轉子的轉動,電刷始終與換向環進行摩擦,且在換向的瞬間還會產生電火花灼蝕,所以電刷是直流電機里的易損件。

為了提高直流電機的使用壽命、運轉穩定性以及降低直流電機的噪聲和電磁干擾,無刷直流電機有逐步取代有刷電機的趨勢.

交流異步電機分兩種:一般工廠用起動負載比較大用的繞線式異步電動機上有滑環故用電(碳)刷 (如起重、軋鋼電機等),而輕載啟動的用鼠籠式感應電動機沒有滑環故不用電(碳)刷(如電風扇、洗衣機、空調、冰櫃等).直流電機都有換向器,故用電(碳)刷.手電鑽一般屬直流電機,台鑽屬交流異步感應電機;一般玩具及電動剃鬚刀雖說是直流電機,但由於結構簡單為降低成本裡面用的是含磷的帶彈性的黃銅 片用於代替了電(碳)刷換向裝置,是電動剃鬚刀的易損件(電機裡面的線包一般不會壞的).

一般交流電機不用恆磁場,所以用不著換向器,也就無須電刷;但交流電機的體積一般都比較大.家用電器使用的電機一般都是交流電機,如電扇、洗衣機、冰櫃、空調等都沒有碳刷,但也有使用直流電機的,如許多的電動剃鬚刀、廚房小電器、電動腳踏車等都有碳刷,就是直流電動機(不包括無刷的)都有。使用乾電池的電機都是直流電機。

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