[科普中国]-换向极

换向极（commutating pole）又称“间极”、“整流极”或“附加极”。用于直流电机产生换向磁场，以改善直流电机的换向。一般电机容量超过1KW时均应安装换向极。

基本概念换向极亦称“间极”、“整流极”或“附加极”。常由钢片叠成或由整块钢制成。装在带有换向器的电机上，位于主磁极间的几何中性线上。上面装有绕组，和电枢绕组串联。用以建立磁场，抵消中性区中的电枢磁场，并在被刷短路的换向元件中产生换向电势来尽量补偿电抗电势，从而减小火花，改善换向情况。这样，不仅可以避免烧损换向器和电刷，保证电机的长期安全运转，而且减弱对附近无线电接收机或其他通信线路的干扰。1

换向极的作用换向极的作用是改善直流电机的换向性能，消除或削弱电刷下的火花。换向极安装在主磁极的几何中性线上，换向绕组与电枢绕组串联，即流过电枢电流，并使换向极在主磁极几何中性线附近建立与电枢磁场相反方向的磁场，以抵消或削弱几何中性线附近电枢磁场的影响，维持几何中性线附近磁场强度为零，并在换向元件中感应产生与自感电动势相反方向的电势，以削弱或消除换向元件中的自感电动势，从根本上消除电刷下产生火花的电磁原因。2

改善换向的方法改善换向的目的在于消除或削弱电刷下的火花。由于电磁原因是产生火花的主要因素，所以下面主要分析如何消除或削弱由此引起的电磁性火花。3

选用合适的电刷电机用电刷的型号规格很多，其中炭一石墨电刷的接触电阻最大，石墨电刷和电化石墨电刷次之，铜一石墨电刷的接触电阻最小。直流电机如果选用接触电阻大的电刷，有利于换向，但接触压降较大，电能损耗大，发热厉害，同时由于这种电刷允许的电流密度较小，电刷接触面积和换向器尺寸以及电刷的摩擦都将增大。设计制造电机时综合考虑两方面的因素，选择恰当的电刷牌号。3

在使用维修中，欲更换电刷时，必须选用与原来同一牌号的电刷，如果实在配不到相同牌号的电刷，那就尽量选择特性与原来相接近的电刷，并全部更换。3

装设换向极目前改善直流电机换向最有效的办法是装设换向极，换向极装设在相邻两主磁极之间的几何中心线上。加装换向极的目的，主要是让它在换向元件处产生一个磁通势，首先把电枢反应磁通势抵消掉，使得切割电动势为0；其次还得产生一个气隙磁通密度，换向元件切割此磁场产生感应电动势去抵消电抗电动势。换向极绕组应与电枢绕组相串联，使换向极磁场也随电枢磁场的强弱而变化，换向极极性的确定原则是使换向极磁场方向与电枢磁场方向相反。当换向极安装正确时可使合成电动势大为减小，甚至使∑e=0，换向为直线换向。1 kW以上的直流电机，几乎都安装换向极。3

安装补偿绕组由于电枢反应的影响把主磁极下气隙磁通密度曲线扭歪了，这样就增大了某几个换向片之问的电压。在负载变化剧烈的大型直流电机内，有可能出现环火现象，即正负电刷问出现电弧。电机出现环火，可以在很短的时间内损坏电机。防止环火出现的方法是在主磁极上安装补偿绕组，从而抵消电枢反应的影响。3

补偿绕组与电枢绕组串联，它产生的磁通势恰恰能抵消电枢反应磁通势。这样，当电机带负载后，电枢反应磁通势被抵消，不会再把气隙磁通密度曲线扭歪了，从而可以避免出现环火现象。补偿绕组装在主磁极极靴里，有了补偿绕组，换向极的负担减轻了，有利于改善换向。3

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学