第八章 单相交流串励电动机

1、第八章第八章 单相交流串励电动机单相交流串励电动机第一节第一节 概述概述第二节第二节 单相交流串励电动机的基本结构和工作原理单相交流串励电动机的基本结构和工作原理第三节第三节 单相交流串励电动机的工作特性单相交流串励电动机的工作特性第四节第四节 单相交流串励电动机的调速单相交流串励电动机的调速第五节第五节 单相交流串励电动机的噪声和无线电干扰单相交流串励电动机的噪声和无线电干扰脉振磁场脉振磁场旋转磁场旋转磁场第八章第八章 单相交流串励电动机单相交流串励电动机本章介绍单相交流串励电动机的结构、工作原理、运行特性和调速方法。本章介绍单相交流串励电动机的结构、工作原理、运行特性和调速方法。第一节第一

2、节 概述概述单相交流串励电动机是交流换向器电动机的一种。单相交流串励电动机是交流换向器电动机的一种。交流换向器电动机交流换向器电动机按相数分按相数分单相交流换向器电动机单相交流换向器电动机多相交流换向器电动机多相交流换向器电动机按气隙磁场分按气隙磁场分单相交流串励电动机的特点单相交流串励电动机的特点 使用方便。交直流两用，调压调速。使用方便。交直流两用，调压调速。 转速高、体积小、重量轻。转速高、体积小、重量轻。 起动转矩大，过载能力强。起动转矩大，过载能力强。(4 6)stNTT22 D LTPCnTD L单相交流串励电单相交流串励电动机的基本系列动机的基本系列 DT 系列系列 220V,

3、60800W, 800014000r/min DT2系列系列 220V, 1401250W, 800014300r/min G 系列系列 220V, 8750W, 4000， 6000， 8000 12000r/min 用于化工、医疗器械用于化工、医疗器械电动工具电动工具 U 系列系列 24V, 110V, 220V, 15180W, 3600， 4000, 4500, 5600r/min 交直流两用交直流两用 定子铁心：定子铁心：0.5mm硅钢片叠成。硅钢片叠成。 定子定子 定子绕组：由圆漆包线绕制的集定子绕组：由圆漆包线绕制的集 中绕组，与电枢绕组串联。中绕组，与电枢绕组串联。 机壳、端盖

4、等。机壳、端盖等。结构结构 转子铁心：转子铁心：0.5mm硅钢片叠成。硅钢片叠成。 转子转子 电枢绕组：由圆漆包线绕组的单迭绕组。电枢绕组：由圆漆包线绕组的单迭绕组。 换向器：换向器： T型铜排加云母绝缘。型铜排加云母绝缘。第二节第二节 单相交流串励电动机的基本结构和工作原理单相交流串励电动机的基本结构和工作原理与小功率直流串励电动机结构相同。与小功率直流串励电动机结构相同。一、基本结构一、基本结构定子定子转子铁心转子铁心12331换向片；换向片；2塑料壳体；塑料壳体；3云母片云母片 定子铁心定子铁心转子铁心转子铁心定子定子换向器换向器 faaeTaIIUITCIsin( )sin( ) (

5、) fammeTuiiiItttTCt i t 外加直流电压时外加直流电压时 外加交流电压时外加交流电压时二、工作原理二、工作原理磁通和电流同时改变方向，转矩方向不变。磁通和电流同时改变方向，转矩方向不变。第三节第三节 单相交流串励电动机的工作特性单相交流串励电动机的工作特性() 2 aafeUE I RRUE Cna fdqiuii对于直流串励电动机对于直流串励电动机 对于交流串励电动机对于交流串励电动机脉振磁通，频率为电源频率脉振磁通，频率为电源频率a fdqiuii、磁通、磁通 d ddeqqe二、感应电动势二、感应电动势旋转电动势旋转电动势e交变，在励磁绕组中感应变压器电动势交变，在励

6、磁绕组中感应变压器电动势交变，在电枢绕组中感应变压器电动势交变，在电枢绕组中感应变压器电动势电枢绕组切割电枢绕组切割 sinddmt sin2sin2sin60eddmaRdmPNeCnntN ftEta60Rpnf dmedm12 C 2 1 2 aRaEN fnNNa；1. 旋转电动势旋转电动势式中式中 设设不是转子感应电动势的频率，电动势频率为电源频率。不是转子感应电动势的频率，电动势频率为电源频率。2 sin t faiiiI0sin()ddmt由于换向元件损耗和铁耗的存在，磁通由于换向元件损耗和铁耗的存在，磁通 在相位上滞后电流在相位上滞后电流 一个一个 角。角。若若则则dfi0取电

7、动势取电动势 的参考向与电流相同时，的参考向与电流相同时， e2aR dmEN f3. 在电枢绕组中产生的变压器电动势在电枢绕组中产生的变压器电动势2. 在励磁绕组中产生的变压器电动势在励磁绕组中产生的变压器电动势 d000cos()2sin(90 )ddffdmddeNNtEtdt 4.44dfdmEfN4.44dfdmEjN q sinaqqqmit0cos2sin(90 )qqaaqmqdeNNtEtdt 4.44qaqmEjfN 与电流同相位与电流同相位若若 很小，且忽略漏阻抗压及很小，且忽略漏阻抗压及 时时()()2afafdqUI RRjI xxUEEE d()()2qafafUE

8、EEI RRjI xxU 00y00()cossinarctanarctancos2()sinqdfdxfadEI xxEEUUEUI RRE0UarctanqdEEE cos qdEEEIEnn 、 、；三、电压方程式和相量图三、电压方程式和相量图 磁路不饱和时磁路不饱和时 TT0T002( ) ( )sin() 2 sin1 coscos(2)2eddmdmfTCt i tCtItCItTTT01cos2dmTCI2T01cos(2)2fdmTCIt四、电磁转矩四、电磁转矩 平均转矩平均转矩交变转矩，平均值为零，使交变转矩，平均值为零，使电机振动和噪音增大。电机振动和噪音增大。, () (

9、 ) () cos() eeeUCIf TIf nnf Tf T；()eIf T220011coscos22TdmTfTTCIC C IC I2 TI五、特性五、特性 1. 磁路不饱和时磁路不饱和时 略去略去 ，认为，认为 ( )I f n2 U1cos()2afe dmE UI RRCndmcos()cos211C CCC C22afafefeefUI RRRRUnI( )enf Tcos2afefRRUnC CCT2. 则则 3. 软特性，随着负载增加，转速自动降低，过软特性，随着负载增加，转速自动降低，过载能力强。载能力强。002 /TTTC IITC en TI neT图8-19 单相

10、串励电机的机械特性影响影响 的因素的因素 cos( )ef T4.44 ()arctan1C2dqfdmaqmedmEEf NNEncoscoscosfnEcos cos enTn小高大低95. 09 . 0cos4. 第四节第四节 单相交流串励电动机的调速单相交流串励电动机的调速调速方法调速方法（1）改变电压调速）改变电压调速（2）改变励磁磁通调速）改变励磁磁通调速（3）串电阻调速）串电阻调速dmcos()1C2afeUI RRn一、改变电压调速一、改变电压调速 1. 串晶闸管调速：通过改变晶闸管的导通角，来改变加到绕组上的电压。串晶闸管调速：通过改变晶闸管的导通角，来改变加到绕组上的电压。

11、 2. 串电抗器调速：改变电抗器的抽头，改变加到绕组上的电压。串电抗器调速：改变电抗器的抽头，改变加到绕组上的电压。二、改变励磁磁通调速二、改变励磁磁通调速 励磁绕组串并联转换，串联时磁通大，转速低；并联时磁通小，转速高。励磁绕组串并联转换，串联时磁通大，转速低；并联时磁通小，转速高。三、串电阻调速三、串电阻调速 在电动机回路中串入电阻，降低加到电机的端电压，减小转速。在电动机回路中串入电阻，降低加到电机的端电压，减小转速。 励磁绕组抽头励磁绕组抽头 励磁绕组串联励磁绕组串联 励磁绕组并联励磁绕组并联 第五节第五节 单相交流串励电动机的噪声和无线电干扰单相交流串励电动机的噪声和无线电干扰产生的

12、原因：电机转速高；电刷与换向器滑动接触；绕组换向产生的换向火化。产生的原因：电机转速高；电刷与换向器滑动接触；绕组换向产生的换向火化。一、噪声及抑制措施一、噪声及抑制措施 1. 通风噪声通风噪声 产生的原因：由冷却风扇转动以及转子表面不光滑产生。产生的原因：由冷却风扇转动以及转子表面不光滑产生。 抑制措施抑制措施：（：（1）合理的选择风扇的材质、风叶的形状、风扇的外径；合理的选择风扇的材质、风叶的形状、风扇的外径； （2）电枢槽口和绕组端部表面尽量光滑平整。）电枢槽口和绕组端部表面尽量光滑平整。 2. 机械噪声机械噪声 产生的原因：轴承、电刷和换向器的摩擦及转子的不平衡。产生的原因：轴承、电刷

13、和换向器的摩擦及转子的不平衡。 抑制措施抑制措施：（：（1）选用优质轴承，提高装配质量；）选用优质轴承，提高装配质量； （2）转子严格校动平衡；）转子严格校动平衡； （3）选用合适的电刷材质、形状和压力。提高换向器的圆度和）选用合适的电刷材质、形状和压力。提高换向器的圆度和 表面光洁度。表面光洁度。3. 电磁噪声电磁噪声 产生的原因：转子齿槽产生的周期性单边磁拉力；脉振磁场时磁拉力周期性变化产生的原因：转子齿槽产生的周期性单边磁拉力；脉振磁场时磁拉力周期性变化 。抑制措施：（抑制措施：（1）采用斜槽；）采用斜槽； （2）增大电机的气隙；）增大电机的气隙； （3）采用不均匀气隙。）采用不均匀气隙。二、无线电干扰及其抑制二、无线电干扰及其抑制 产生的原因：换向火化产生的原因：换向火化 抑制措施抑制措施：（：（1）改善换向，降低火花等级；改善换向，降低火花等级； （2）采用金属外壳对电机屏蔽，并将屏蔽接地；）采用金属外壳对电机屏蔽，并将屏蔽接地； （3）将两个励磁绕组对称的接在电枢两端，增加高频传输阻抗；）将两个励磁绕组对称的接在电枢两端，增加高频传输阻抗； （4）加滤波器，电容容量为）加滤波器，电容容量为0.11F，电感值约为，电感值约为50500H。第六节第六节 单相交流串励电动机的应