直流电机换向理论的补充（选摘）

经典电磁换向理论是从电刷与换向器呈理想面接触，单位面积接触电阻为常数出发的。然而，电刷和换向器之间的滑动接触只能是有限点接触，并且点接触之和也只占电刷表面积的很小一部分。当通过电刷电流很小时，主要就是通过这些接触点传导;而当电流较大时，如平均电流密度达到10A/cm2---15A/cm2时，接触点处的实际电流密度就可能达到每平方厘米数千安培，，致使接触点被烧成红热或白热，具备热放射条件。红热时放射出带正电荷离子，白热时放射出电子，如果速度很高，还会发生碰撞电离，在接触点之间的空隙内形成电弧导电。另一方面，由于换向器的旋转和电刷的振动，接触点不断变换位置，则在接触点断开和接触瞬间可能存在足够高的电压，这也将导致火花和电弧产生。总之电流够大后，离子传导将起主要作用，并随电流增加而不断加强，使接触压降几乎维持不变。这就是关于接触面的点接触与离子导电理论，它是经典电磁换向理论的补充。 以上是从物理角度对经典电磁换向理论进行补充，此外，还有化学方面的补充。承述如下: 　　由于空气中含有水蒸气，电刷和换向器表面都会覆盖一层水膜。电流通过时，产生电解作用电刷和换向器就成为电解的两个电极，正极产生氧，负极产生氢，最终结果会在换向器表面形成一层氧化亚铜的薄膜，虽然电刷的摩擦作用倾向于破坏这层薄膜，但电流经过时的局部高温又维护这一表面氧化过程，并在破坏和形成之间维持一种动态平衡，使氧化膜的存在成为客观事实。由于氧化膜电阻较高，能有效地抑制附加换向电流分量ik,因而有利于换向。实践证明，氧化膜的形成，对电机的良好换向有重要作用;此外，氧化膜表面吸附的水分和碳，石墨等电刷结构材料的粉末也对加强润滑，减小磨损有积极意义。以上被称为接触面的氧化膜理论。 　　从以上新理论可以看出，经典电磁换向理论还只是建立在很不严密的基础之上，因而所得结论严格讲只适用于定性分析。虽然工程实际中也用它来进行定量分析，并作为直流电机的主要设计依据，但大多数还要结合电机的换向试验(无火花区域试验法)对电刷位置进行调整，才能较好的解决换向问题。 　　另外防止环火最有效的方法是安装补偿绕组，安装补偿绕组的目的是在于尽可能消除电枢反应引起的磁场畸变，以减少产生电位差的火花的可能性。为此，把补偿绕组嵌放在主磁极极靴上的专门冲制的槽内。为对极弧下的电枢反应磁场实行完全补偿，要求补偿绕组的线负荷与电枢线负荷相等，但方向相反，因此，绕组中应通入电枢电流，即与电枢绕组串联，通常绕组设计为轴向同心式，跨极靴嵌放。(即两个元件边对称地安放在两相邻磁极极靴下的对应槽内)