浅析单相串激电机换向电势
单相串激电机
三、电磁噪声
二极单相串激电机所产生的电磁噪声主要是槽致噪声。在采用单数槽 转子时，槽致噪声是由于周期性的单边磁拉力的变化所产生的，如下图。 采用双数槽转子时，不会 发生上述情况，但齿槽效 应较严重，引起振动。 除上述原因，还有电 流中的高次谐波分量，在 定转子气隙中产生谐波磁 场也会产生不均匀力波， 造成振动而产生噪声。
I＝Ia＝If
串激电动机特点和主要用途
串激电动机特点 1）可交流、直流两用； 2）转速高，一般8000~35000转/分； 3）调速方便（调压调速），且转速与电源频率无关； 4）启动转矩大，4~6倍额定转矩； 5）机械特性较软，过载能力强； 6）体积小，用料省； 7）不足：碳刷和换向器有磨损、换向火花、电磁干扰等 主要用途 1）电动工具（电钻、角磨、电锯、砂光机、电刨） 2）园林工具（割草机、修枝剪、电链锯） 3）医疗器械（牙床机） 4）家用电器（吸尘器、电吹风、榨汁机、滚筒洗衣机）
非通用措施
也可采用阻容电路进行滤波，其中的电阻为压敏电阻。当加在压敏 电阻两端的电压值低于额定电压时，它的电阻几乎是无穷大，而稍为超 过额定值后，电阻值便急剧下降。利用此原理，压敏电阻即可限制和吸 收电机所产生的脉冲电压和浪涌电流。 虽然采用电感-电容电路基本上可达到滤波的作用，但由于在高频下 电容器引线有很大的电抗，往往消弱了滤波的效果。在某些电机的试验 曲线中可以看到，在个别高频段，骚扰电压幅值超过标准的范围，这主 要是某一频率下的火花骚扰造成的。因此，要将普通电容换成“穿心式 电容”，但由于此类电容价格较贵，所以对于这类电机还需在电刷与外 壳间并联二个电容，以消除这些频率的干扰。 问：为什么串激电机的两个定子线圈通常对称接在电枢两端？ 答：不接在电枢的一端，增加了两端电路的高频传输阻抗，对抑制 30MHz以下的干扰，能有明显效果。
第4章 单相串励电动机
第4章单相串励电动机单相串励电动机是将转子绕组与定子绕组串联后接到电源上，可以使用直流电源，也可使用交流电源，故又称为交山流两用电动机。
单相串励电动机采用换向器结构，本质上属直流电动机范畴。
串励电动机具有起动转矩大、过载能力强、调速方便、体积小、重量轻等很多优点，在电动工具和家用电器中普遍使用，例如电钻、电刨、电吹风、电动缝纫机、吹尘机、多功能食物切削机、豆浆机、榨汁搅拌机、电动按摩器、电推子等等均采用单相串励电动机。
4．1 单相串励电动机为了便于理解单相串励电动机的工作原理，我们先看一下申励直流电动机的工作原理。
4．1．1 串励直流电动机的工作原理串励直流电动机的电枢绕组与励磁绕组是串联在一起的。
串励线圈所产生的磁场方向和电枢电流的方向如图4．1所示，根据左手定则，电动机转子顺时针方向旋转，若将电源的正负极对调，如图4．2所示，励磁绕组的电流方向改变，磁场的方向改变，电枢电流的方向也改变，根据左手定则，电动机的方向仍为顺时针方向。
直流电动机要改变方向，只需改变励磁电流(即磁场方向)或只改变电枢电流方向即可；若励磁电流和磁场同时改变方向，则电动机仍为原来的方向。
4．1．2 单相串励电动机中励直流电动机实际上就是单相串励电动机，不仅可接直流电源，也可接交流电源：若接人正弦交流电源，交流曲线如图4．3所示，当交流电为正半周时，串励电动机的励磁电流，磁场方向，电枢电流如前面的图4．1所示，用左手定则知电动机顺时针方向旋转；当电流为。
时，励磁电流和电极电流均为o，电动机由于惯性继续旋转；当交流电处于下半周，励磁电流(磁场)方向和电枢电流的方向都反向，根据左手定则，电动机仍产生顺时针方向转矩，电动机则仍然顺时针方向旋转。
第113页由上述知，不管所接的电源正负极改变或者按正弦规律变化，中励电动机均往一个方向旋转，故串励电动机可用直流，也可用交流电源。
做好的串励电动机的方向是不变的，与电源的一极性无关。
若要改变串励电动机的方向，必须拆开电动机，把串励绕组与电枢绕组的相对关系改变一下，即串励绕组的出线端改接到对面的电刷片上即可反转，如图4.4所示。
单相交流串激电机基本知识培训
单相交流串激电机基本知识培训一、单相交流串激电机的原理单相交流串激电机是一种常见的电动机，它通过交流电源提供电能，实现动力传递。
其原理是利用电流通过电磁绕组形成磁场，从而产生电磁力，驱动电机转动。
交流电源通过转子绕组和定子绕组实现电流的变化，从而产生旋转磁场，使电机得以转动。
二、单相交流串激电机的结构单相交流串激电机的主要结构包括定子、转子、端盖、轴等部分。
定子上安装有绕组，而转子上装有绕组，这些绕组通过电源供给电流，形成磁场。
同时，电机还有轴承、风扇、端盖等辅助结构部分，用于支撑和冷却电机。
三、单相交流串激电机的特点1. 结构简单：单相交流串激电机的结构相对简单，维护和维修较为方便。
2. 起动性能较差：单相交流串激电机起动时需要外部助力，起动性能较差。
3. 负载能力弱：由于其结构和工作原理的限制，单相交流串激电机的负载能力相对较弱。
四、单相交流串激电机的应用领域单相交流串激电机广泛应用于家用电器、小型机械设备、风扇、泵等领域，由于其结构简单、成本适中，易于维护等特点，受到了广泛的应用。
五、单相交流串激电机的维护保养1. 定期检查电机的外观，保持电机的清洁，防止灰尘和水汽进入电机内部；2. 定期检查电机的电气连接，确保电机的接线正常；3. 定期检查电机的轴承和润滑情况，及时添加润滑脂，保证电机的正常运转；4. 定期检查电机的绕组，确保绕组的绝缘情况良好。
六、单相交流串激电机的能效提升方法1. 采用节能电源，选择能效较高的电源；2. 选择高效率的电机，提高电机的工作效率；3. 增加电机的冷却设备，确保电机的工作温度在合适范围内；4. 采用变频器等辅助设备，提高电机的控制精度。
七、单相交流串激电机的故障及排除方法1. 电机启动困难，可查看电源是否正常、电机是否接线正确等；2. 电机噪音大，可能是轴承损伤，需及时更换轴承；3. 电机运行不稳定，可能是由于电源不稳定，需检查电源线路。
八、单相交流串激电机的未来发展方向随着科技的不断进步，单相交流串激电机在结构、材料、控制等方面有了很多的发展和改进，未来可能会更加智能化、高效化和环保化，更好地满足人们对于电动机的需求。
单相串励电动机.
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
8.单相串励电动机
d dm sin( t 0 )
2Wa f R dm E
变压器电势：
d在励磁绕组中产生的变压器电势
d d ed W f 2Ed sin( t 0 90) dt
对应的相量形式（滞后磁通90度）：
d j 4.44 fW f dm E
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
8.单相串励电动机
变压器电势
q在电枢绕组中感应产生的变压器电动势
q qm sin t d q eq Wa 2Eq sin( t 90) dt
U
Ed jI ( X a X f ) Eq
Ed E q arctan E
1 Ce ndm 可见，旋转电势E越大，功率因数越高。因 E 2 故转速越高，功率因数越高。
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
8.单相串励电动机
工作特性
T
I f (Te )
I f (n)
n f (Te )
1 CT dm I cos 0 2
8.单相串励电动机
工作特性
励磁磁通 d
电枢磁通 q
pN n dm sin t 旋转电势： e Ce n d 60a 2Wa f R dm sin t 2E sindm 2 若计及换向元件损耗和铁耗，磁通d在 相位上滞后电流 if 一个0角，即 E 2Wa f R dm
2U
q j 4.44 fWa qm E
E
Eq Ed
q d
0
I
E I (R R ) a f
E E d E q I ( Ra R f ) jI ( X a X f ) 2U U
串激电机原理
Ed 8.88 fWd (V )
W--一个定子绕组的圈数
d
--每极磁通(Wb)
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Eq ---转子绕组的自感电势。由磁通 q 产生变压器 电势，滞后于磁通 q 向量90度，
0.0472flIN 2 2 Eq (V ) K E---旋转电势，转子绕组切割主磁通 d 产生旋转电 势E与 d 方向相反，大小与旋转频率，电枢串联 匝数和主磁通成正比。 jIx1 ---定子漏抗压降，超前I向量90度 jIx2 ---转子漏抗压降，超前I向量90度 Ir 1 ---定子绕组的电阻压降，与I向量同相 Ir2 ---转子绕组的电阻压降，与I向量同相 U---外加电源电压，U超前I角度
5
6
2.转子 转子铁心，又称电枢铁心。由0.5mm硅钢片冲制叠 压，冲片槽型多数为半闭口梨形槽，转轴压入铁 心轴孔。 转子绕组。为分布绕制的电枢绕组嵌放在电枢铁心 中，依次串联成闭合绕组(详见第三章)。 换向器(又称整流子) 。与电刷装置，构成滑动接触。 有半塑料换向器(由紫铜的换向片和云母片用塑料 压制成整体) ，全塑料换向器(无云母片) 。
9
电枢绕组
换向器
电刷
定子铁心 励磁绕组
单相串激电动机
10
直流电动机 (直流电源， 直流电励磁， 电刷换向器) 恒定磁场
单相串激电动机 (交流电源， 交流串激， 电刷换向器) 脉动磁场
交直流两用电动机 (交流,直流电源， 电刷换向器)
永磁直流电动机 (直流电源， 永磁， 电刷换向器) 恒定磁场
无刷直流电动机 (直流+控制器， 永磁， 无电刷) 恒定磁场
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图8-12，P179,程
30
(2)串联电抗器调速。见图(b) ，改变电抗器抽头可 进行有级调速。 2.改变励磁磁通调速 (1)将两个串励绕组由串接(并接)改为并接(串接) ， 见图(c) ，串联 并联，励磁电流减半，磁通也 减少，转速上升;反之亦然。 (2)励磁绕组分级抽头调速。见图(d) ，励磁绕组有3 个抽头，不同抽头不同匝数Wf，Wf多,Ff大,磁通 大，则转速降低;反之亦然。 3.串电阻调速 见图(e) ，电枢回路串电阻，加到电机端电压就下 降，实现降压调速。
串激电机原理PPT课件
(1)直流电机磁极铁心为铸钢制成，单相串激电机时 交变磁通会产生很大的涡流损耗;
(2)串激电动机的交流电抗电压降很大;
(3)换向元件中有变压器电势，使换向困难等.
因此单相串激电动机运行于交流电源和直流电源 时性能上是有差异的。实用上单相串激电动机与交 直流两用电动机在结构是有所不同。
(3)抑制无线电干扰要求。高转速又容易产生高的无 线电干扰功率和干扰电压，以及较大的噪声，要 加以抑制。
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单相串激电动机的基本系列
G系列:单相交流电源，供小型机床，搅拌机等 输出功率8W-750W，转速有4000-12000r/min SU系列,U系列(老产品):交直流两用电动机 输出功率15W-180W，转速有3600-5600r/min DT系列(老产品): 电动工具用单相串激电动机 输出功率60W-800W，转速有8000-14000r/min DT2系列:电动工具用单相串激电动机 输出功率140W-1250W，转速有9900-14300r/min
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2
绪论
单相串激电动机使用很广泛，主要 用于各种家用电器，电动工具，医 疗器械，小型机床等，也可制成通 用电机，作驱动用。
单相串激电动机是当今世界用量最 多的一种小功率电动机，年产量超 一亿台。
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3
交流换向器电机
滑动接触电机主要有两种形式 1.滑环和电刷
如同步电机，绕线式转子异步电机 2.换向器和电刷
研究生课程
单相串激电动机的原理与设计
东南大学 电气工程学院 胡虔生教授
1
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目录
绪论
(3)
第一篇 原 理 篇
机的基本特性
(33)
电机EMC改善方案
一.单相串激电机的换向种类分为:直线换向(电阻换向).延时换向.超前换向,由于有电抗电势的存在和影响,直线换向根本不存在,因此单相串激电机的换向只有两种,不是延时换向,就是超前换向;1. 当电抗电势所形成的环流大于换向电势所形成的环流时,直线换向就变成延时换向,此时后刷边的电流密度大于前刷边的电流密度,造成后刷边的火花较大;2.当电抗电势所形成的环流小于换向电势所形成的环流时,直线换向就变成超前换向,此时前刷边的电流密度大于后刷边的电流密度,造成前刷边的火花较大;二.单相串激电机的换向好坏直接影响EMC的测试,要想改善EMC就必须改善电机的换向,改善电机的换向有以下措施:1. 选用与换向器接触电阻较大的碳刷,而增加碳刷与换向器的接触电阻最有效的办法是选用硬质碳刷,碳刷越硬,接触电阻越大,接触压降也越大,相对的削弱了电感的影响,使换向过程近似于直线换向,有利于消除火花.碳刷根据接触电阻大小分为:碳石墨碳刷.石墨碳刷.电化石墨碳刷和铜石墨碳刷.需要注意的是,每种电机都有适合其性能的碳刷,有的电机可能这种碳刷火花大,而换上另一种碳刷可能就满足换向要求,因此,一个电机尽量多试几种碳刷,以找到最适合该电机的碳刷.2. 控制碳刷弹簧压力在250～500g/cm²之间;3. 控制碳刷电流密度≤12A/cm²4.控制换向器片间电压＜25V;5. 控制碳刷在刷握里的单边尺寸在0.05-0.39MM之间;6. 控制换向器与刷握的端面间距在1.5±0.5MM之间;7. 控制换向器的表面粗糙度Ra<0.48. 减少电抗电势E=2×I×L/T,其中I为电枢电流,L为线圈电感,T为换向周期,要减少电抗电势,可采用减少换向线圈的匝数,即减少转子的线圈数;采用较短的铁芯长度等;9. 利用换向电势或速度电势来抵消电抗电势;10. 逆转子旋转方向移动碳刷10度-26度;11. 在绕线时,将接线顺着转子的旋转方向偏前1-2片;12. 在绕线时,采用短距绕组,而不能采用全距绕组;13. 加强定子磁场以相对削弱转子磁场的办法,即加大定子的激磁安匝数;14. 定子采用不均匀气隙,其益处:可降低由于电枢反应所引起的气隙磁场的畸变程度,使换向器的片间电压最大值减小,从而可减少换向火花(见下图)15. 限制变压器电势E=4.44×f×W2×￠,其中f为电源的频率, W2为转子的每元件匝数, W2=N/2K,N为转子的总导体数,K为换向片数, ￠为定子单边磁通量,要减少变压器电势可采用增加换向器片数的办法,或者减少转子的每元件匝数,一般将变压器电势控制在≤7V.三. 改善EMC的措施一台高速运转的带换向器的串激电机就相当于一台无线电发射装置,由于换向时产生火花和电弧,它将产生低频和高频的无线电干涉影响电视广播和无线电通讯,因此需要对其产生的干扰进行抑制;1.电磁干扰形成的原因A. 电机换向时导致参与换向的电枢线圈短路,回路流过短时大电流,当换向片与碳刷断开位置时,碳刷与换向片之间产生换向火花,使换向区域附近的空气介质电离,在空气中形成带电粒子,从而形成电磁干扰,这种火花电离产生的干扰频谱较宽且连续分布,对广播电视产品.通讯类产品及其他电子类产品有较大的干扰作用;B. 由于可控硅.整流二极管.开关等在导通和截止的工作特性和导通的稳定性较差,也会产生高频次谐波干扰分量;C. 由于电机的定子铁芯和转子的开槽设计和线圈上磁路设计比较饱和,也会产生较大的高频次谐波干扰分量引起电磁干扰.2. EMC: Electro Magnetic Compatibility (电磁兼容性):根据电磁兼容指令89/336/EEC,其定义为:装置.设备单元或系统在电磁环境中能够正常工作(抗扰度),并且不对该环境中的任何装置.设备构成不能承受的干扰(发射)能力.3.串激电机运转产生的低频波段在0.15MHz-30MHz,该波段的频率一般通过传导干扰由电源线反馈回电网;4.串激电机运转产生的高频波段在30MHz-300MHz,该波段的频率通过辐射干扰以电磁波的形式辐射到空间,通过电视广播和无线电通讯的天线接收而影响接收器的正常工作;5. 电磁干扰的途径见下图.6. GB4343.1-2003对频率在0.15MHz-30MHz连续干扰电压的允许值和频率在30MHz-300MHz的干扰功率值有严格的规定,这里不详述,有兴趣的同事可查此标准.7. 下面从结构设计和制造工艺方面就降低无线电干扰采取的一些措施:A. 重视对电机换向的改善,只要电机的换向改善了,电机对无线电干扰的程度就会得到很大的改善,改善换向的方法如前面所述;B. 重视刷握在机壳中的定位方法,刷握固定的形式必须牢固可靠,以防止由于刷握的微量跳动而使高频分量过大,造成干扰功率的过大;C. 内部连接线与导电部位的联接要可靠,并稳妥地安置在合适位置,比如稳妥地安放在卡线槽内,接触点不牢固将会对30MHz以上的高频分量带来较大的干扰电平;D. 碳刷与换向器的材质要相宜,尤其是硬度搭配要合适,不能一个软一个硬,要防止换向器表面的过早磨损而出现表面不平,引起干扰电平的增大;6. 安装附加抑制器,为改善高频时滤波器的抑制效果,提高对高频干扰功率的抑制能力,可以采用附加抑制器,常见的形式有:A. 在碳刷两端并接一只电容器;B. 在碳刷和定子绕组间串接电感;C. A和B的组合;D. 在手柄电源线中串接两只电感;E. 采用三角形电容.F. 采用三角形电容和电感的配合使用.采用附加抑制器主要就是利用电感和电容的“通高频阻低频”或“通低频阻高频”的特点,减弱因电动工具高速旋转所产生的低频干扰和高频辐射,从而减少对电视广播和无线电通讯的干扰.随着科学技术的发展,电视广播和无线电通讯的频率范围已从甚高频(VHF)300MHz以下发展到超高频(UHF),频率范围300MHz-3000MHz,因此有的国家特别是欧洲国家已要求抑制干扰的频率扩大到10KHz-1000MHz,这给电动工具的EMC测试提出了新的要求.同时,高速运转的串激电机不仅对电视广播和无线电通讯带来干扰,同时对附近工作的微型化和电子化的电子仪器也产生干扰,影响其准确度和精确度.。
170911-关于改善直流电机EMC方案
关于改善直流电机EMC方案一.单相串激电机的换向种类分为:直线换向(电阻换向).延时换向.超前换向,由于有电抗电势的存在和影响,直线换向根本不存在,因此单相串激电机的换向只有两种,不是延时换向,就是超前换向;1. 当电抗电势所形成的环流大于换向电势所形成的环流时,直线换向就变成延时换向,此时后刷边的电流密度大于前刷边的电流密度,造成后刷边的火花较大;2.当电抗电势所形成的环流小于换向电势所形成的环流时,直线换向就变成超前换向,此时前刷边的电流密度大于后刷边的电流密度,造成前刷边的火花较大;二.单相串激电机的换向好坏直接影响EMC的测试,要想改善EMC就必须改善电机的换向,改善电机的换向有以下措施:1. 选用与换向器接触电阻较大的碳刷,而增加碳刷与换向器的接触电阻最有效的办法是选用硬质碳刷,碳刷越硬,接触电阻越大,接触压降也越大,相对的削弱了电感的影响,使换向过程近似于直线换向,有利于消除火花.碳刷根据接触电阻大小分为:碳石墨碳刷.石墨碳刷.电化石墨碳刷和铜石墨碳刷.需要注意的是,每种电机都有适合其性能的碳刷,有的电机可能这种碳刷火花大,而换上另一种碳刷可能就满足换向要求,因此,一个电机尽量多试几种碳刷,以找到最适合该电机的碳刷.2. 控制碳刷弹簧压力在250～500g/cm²之间;3. 控制碳刷电流密度≤12A/cm²4.控制换向器片间电压＜ 25V;5. 控制碳刷在刷握里的单边尺寸在0.05-0.39MM之间;6. 控制换向器与刷握的端面间距在1.5±0.5MM之间;7. 控制换向器的表面粗糙度Ra<0.48. 减少电抗电势E=2×I×L/T,其中I为电枢电流,L为线圈电感,T为换向周期,要减少电抗电势,可采用减少换向线圈的匝数,即减少转子的线圈数;采用较短的铁芯长度等;9. 利用换向电势或速度电势来抵消电抗电势; 10. 逆转子旋转方向移动碳刷10度-26度;11. 在绕线时,将接线顺着转子的旋转方向偏前1-2片; 12. 在绕线时,采用短距绕组,而不能采用全距绕组;13. 加强定子磁场以相对削弱转子磁场的办法,即加大定子的激磁安匝数;14. 定子采用不均匀气隙,其益处:可降低由于电枢反应所引起的气隙磁场的畸变程度,使换向器的片间电压最大值减小,从而可减少换向火花(见下图) 15. 限制变压器电势E=4.44×f×W2×￠,其中f为电源的频率, W2为转子的每元件匝数, W2=N/2K,N为转子的总导体数,K为换向片数, ￠为定子单边磁通量,要减少变压器电势可采用增加换向器片数的办法,或者减少转子的每元件匝数,一般将变压器电势控制在≤7V. 三. 改善EMC的措施一台高速运转的带换向器的串激电机就相当于一台无线电发射装置,由于换向时产生火花和电弧,它将产生低频和高频的无线电干涉影响电视广播和无线电通讯,因此需要对其产生的干扰进行抑制;1.电磁干扰形成的原因A. 电机换向时导致参与换向的电枢线圈短路,回路流过短时大电流,当换向片与碳刷断开位置时,碳刷与换向片之间产生换向火花,使换向区域附近的空气介质电离,在空气中形成带电粒子,从而形成电磁干扰,这种火花电离产生的干扰频谱较宽且连续分布,对广播电视产品.通讯类产品及其他电子类产品有较大的干扰作用;B. 由于可控硅.整流二极管.开关等在导通和截止的工作特性和导通的稳定性较差,也会产生高频次谐波干扰分量;C. 由于电机的定子铁芯和转子的开槽设计和线圈上磁路设计比较饱和,也会产生较大的高频次谐波干扰分量引起电磁干扰.2. EMC: Electro Magnetic Compatibility (电磁兼容性):根据电磁兼容指令89/336/EEC,其定义为:装置.设备单元或系统在电磁环境中能够正常工作(抗扰度),并且不对该环境中的任何装置.设备构成不能承受的干扰(发射)能力.3.串激电机运转产生的低频波段在0.15MHz-30MHz,该波段的频率一般通过传导干扰由电源线反馈回电网;4.串激电机运转产生的高频波段在30MHz-300MHz,该波段的频率通过辐射干扰以电磁波的形式辐射到空间,通过电视广播和无线电通讯的天线接收而影响接收器的正常工作;5. 电磁干扰的途径见下图.6. GB4343.1-2003对频率在0.15MHz-30MHz连续干扰电压的允许值和频率在30MHz-300MHz的干扰功率值有严格的规定,这里不详述,有兴趣的同事可查此标准. 7. 下面从结构设计和制造工艺方面就降低无线电干扰采取的一些措施:A. 重视对电机换向的改善,只要电机的换向改善了,电机对无线电干扰的程度就会得到很大的改善,改善换向的方法如前面所述;B. 重视刷握在机壳中的定位方法,刷握固定的形式必须牢固可靠,以防止由于刷握的微量跳动而使高频分量过大,造成干扰功率的过大;C. 内部连接线与导电部位的联接要可靠,并稳妥地安置在合适位置,比如稳妥地安放在卡线槽内,接触点不牢固将会对30MHz以上的高频分量带来较大的干扰电平;D. 碳刷与换向器的材质要相宜,尤其是硬度搭配要合适,不能一个软一个硬,要防止换向器表面的过早磨损而出现表面不平,引起干扰电平的增大;6. 安装附加抑制器,为改善高频时滤波器的抑制效果,提高对高频干扰功率的抑制能力,可以采用附加抑制器,常见的形式有:A. 在碳刷两端并接一只电容器;B. 在碳刷和定子绕组间串接电感;C. A和B的组合; D. 在手柄电源线中串接两只电感;E. 采用三角形电容.F. 采用三角形电容和电感的配合使用.采用附加抑制器主要就是利用电感和电容的“通高频阻低频”或“通低频阻高频”的特点,减弱因电动工具高速旋转所产生的低频干扰和高频辐射,从而减少对电视广播和无线电通讯的干扰.随着科学技术的发展,电视广播和无线电通讯的频率范围已从甚高频(VHF)300MHz以下发展到超高频(UHF),频率范围300MHz-3000MHz,因此有的国家特别是欧洲国家已要求抑制干扰的频率扩大到10KHz-1000MHz,这给电动工具的EMC测试提出了新的要求.同时,高速运转的串激电机不仅对电视广播和无线电通讯带来干扰,同时对附近工作的微型化和电子化的电子仪器也产生干扰,影响其准确度和精确度.电磁兼容性反映了电子设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境的任何设备产生无法忍受的电磁干扰能力，它包含两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值即EMI(ElectromagneticInterference);另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性EMS(ElectromagneticSusceptibility),商用电气产品为取得某一市场的销售资格，其EMI水平必须通过强制性认证，即达到某一标准，如国际无线电干扰特别委员会的IECCISPRI4-1，欧洲的 EN55014-1，或中国的GB4343.1等等。
关于改善直流电机EMC方案
一.单相串激电机的换向种类分为:直线换向(电阻换向).延时换向.超前换向,由于有电抗电势的存在和影响,直线换向根本不存在,因此单相串激电机的换向只有两种,不是延时换向,就是超前换向;1. 当电抗电势所形成的环流大于换向电势所形成的环流时,直线换向就变成延时换向,此时后刷边的电流密度大于前刷边的电流密度,造成后刷边的火花较大;2.当电抗电势所形成的环流小于换向电势所形成的环流时,直线换向就变成超前换向,此时前刷边的电流密度大于后刷边的电流密度,造成前刷边的火花较大;二.单相串激电机的换向好坏直接影响EMC的测试,要想改善EMC就必须改善电机的换向,改善电机的换向有以下措施:1. 选用与换向器接触电阻较大的碳刷,而增加碳刷与换向器的接触电阻最有效的办法是选用硬质碳刷,碳刷越硬,接触电阻越大,接触压降也越大,相对的削弱了电感的影响,使换向过程近似于直线换向,有利于消除火花.碳刷根据接触电阻大小分为:碳石墨碳刷.石墨碳刷.电化石墨碳刷和铜石墨碳刷.需要注意的是,每种电机都有适合其性能的碳刷,有的电机可能这种碳刷火花大,而换上另一种碳刷可能就满足换向要求,因此,一个电机尽量多试几种碳刷,以找到最适合该电机的碳刷.2. 控制碳刷弹簧压力在250～500g/cm²之间;3. 控制碳刷电流密度≤12A/cm²4.控制换向器片间电压＜25V;5. 控制碳刷在刷握里的单边尺寸在0.05-0.39MM之间;6. 控制换向器与刷握的端面间距在1.5±0.5MM之间;7. 控制换向器的表面粗糙度Ra<0.48. 减少电抗电势E=2×I×L/T,其中I为电枢电流,L为线圈电感,T为换向周期,要减少电抗电势,可采用减少换向线圈的匝数,即减少转子的线圈数;采用较短的铁芯长度等;9. 利用换向电势或速度电势来抵消电抗电势;10. 逆转子旋转方向移动碳刷10度-26度;11. 在绕线时,将接线顺着转子的旋转方向偏前1-2片;12. 在绕线时,采用短距绕组,而不能采用全距绕组;13. 加强定子磁场以相对削弱转子磁场的办法,即加大定子的激磁安匝数;14. 定子采用不均匀气隙,其益处:可降低由于电枢反应所引起的气隙磁场的畸变程度,使换向器的片间电压最大值减小,从而可减少换向火花(见下图)15. 限制变压器电势E=4.44×f×W2×￠,其中f为电源的频率, W2为转子的每元件匝数, W2=N/2K,N为转子的总导体数,K为换向片数, ￠为定子单边磁通量,要减少变压器电势可采用增加换向器片数的办法,或者减少转子的每元件匝数,一般将变压器电势控制在≤7V.三. 改善EMC的措施一台高速运转的带换向器的串激电机就相当于一台无线电发射装置,由于换向时产生火花和电弧,它将产生低频和高频的无线电干涉影响电视广播和无线电通讯,因此需要对其产生的干扰进行抑制;1.电磁干扰形成的原因A. 电机换向时导致参与换向的电枢线圈短路,回路流过短时大电流,当换向片与碳刷断开位置时,碳刷与换向片之间产生换向火花,使换向区域附近的空气介质电离,在空气中形成带电粒子,从而形成电磁干扰,这种火花电离产生的干扰频谱较宽且连续分布,对广播电视产品.通讯类产品及其他电子类产品有较大的干扰作用;B. 由于可控硅.整流二极管.开关等在导通和截止的工作特性和导通的稳定性较差,也会产生高频次谐波干扰分量;C. 由于电机的定子铁芯和转子的开槽设计和线圈上磁路设计比较饱和,也会产生较大的高频次谐波干扰分量引起电磁干扰.2. EMC: Electro Magnetic Compatibility (电磁兼容性):根据电磁兼容指令89/336/EEC,其定义为:装置.设备单元或系统在电磁环境中能够正常工作(抗扰度),并且不对该环境中的任何装置.设备构成不能承受的干扰(发射)能力.3.串激电机运转产生的低频波段在0.15MHz-30MHz,该波段的频率一般通过传导干扰由电源线反馈回电网;4.串激电机运转产生的高频波段在30MHz-300MHz,该波段的频率通过辐射干扰以电磁波的形式辐射到空间,通过电视广播和无线电通讯的天线接收而影响接收器的正常工作;5. 电磁干扰的途径见下图.6. GB4343.1-2003对频率在0.15MHz-30MHz连续干扰电压的允许值和频率在30MHz-300MHz的干扰功率值有严格的规定,这里不详述,有兴趣的同事可查此标准.7. 下面从结构设计和制造工艺方面就降低无线电干扰采取的一些措施:A. 重视对电机换向的改善,只要电机的换向改善了,电机对无线电干扰的程度就会得到很大的改善,改善换向的方法如前面所述;B. 重视刷握在机壳中的定位方法,刷握固定的形式必须牢固可靠,以防止由于刷握的微量跳动而使高频分量过大,造成干扰功率的过大;C. 内部连接线与导电部位的联接要可靠,并稳妥地安置在合适位置,比如稳妥地安放在卡线槽内,接触点不牢固将会对30MHz以上的高频分量带来较大的干扰电平;D. 碳刷与换向器的材质要相宜,尤其是硬度搭配要合适,不能一个软一个硬,要防止换向器表面的过早磨损而出现表面不平,引起干扰电平的增大;6. 安装附加抑制器,为改善高频时滤波器的抑制效果,提高对高频干扰功率的抑制能力,可以采用附加抑制器,常见的形式有:A. 在碳刷两端并接一只电容器;B. 在碳刷和定子绕组间串接电感;C. A和B的组合;D. 在手柄电源线中串接两只电感;E. 采用三角形电容.F. 采用三角形电容和电感的配合使用.采用附加抑制器主要就是利用电感和电容的“通高频阻低频”或“通低频阻高频”的特点,减弱因电动工具高速旋转所产生的低频干扰和高频辐射,从而减少对电视广播和无线电通讯的干扰.随着科学技术的发展,电视广播和无线电通讯的频率范围已从甚高频(VHF)300MHz 以下发展到超高频(UHF),频率范围300MHz-3000MHz,因此有的国家特别是欧洲国家已要求抑制干扰的频率扩大到10KHz-1000MHz,这给电动工具的EMC测试提出了新的要求.同时,高速运转的串激电机不仅对电视广播和无线电通讯带来干扰,同时对附近工作的微型化和电子化的电子仪器也产生干扰,影响其准确度和精确度.电磁兼容性反映了电子设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境的任何设备产生无法忍受的电磁干扰能力，它包含两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值即EMI(ElectromagneticInterference);另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性EMS(ElectromagneticSusceptibility),商用电气产品为取得某一市场的销售资格，其EMI水平必须通过强制性认证，即达到某一标准，如国际无线电干扰特别委员会的IECCISPRI4-1，欧洲的EN55014-1，或中国的GB4343.1等等。
电机EMC
直流电机emc的解决方案一.单相串激电机的换向种类分为:直线换向(电阻换向).延时换向.超前换向,由于有电抗电势的存在和影响,直线换向根本不存在,因此单相串激电机的换向只有两种,不是延时换向,就是超前换向;1. 当电抗电势所形成的环流大于换向电势所形成的环流时,直线换向就变成延时换向,此时后刷边的电流密度大于前刷边的电流密度,造成后刷边的火花较大;2.当电抗电势所形成的环流小于换向电势所形成的环流时,直线换向就变成超前换向,此时前刷边的电流密度大于后刷边的电流密度,造成前刷边的火花较大;二.单相串激电机的换向好坏直接影响EMC测试,要想改善就必须改善电机的换向,改善电机的换向有以下措施:1. 选用与换向器接触电阻较大的碳刷,而增加碳刷与换向器的接触电阻最有效的办法是选用硬质碳刷,碳刷越硬,接触电阻越大,接触压降也越大,相对的削弱了电感的影响,使换向过程近似于直线换向,有利于消除火花.碳刷根据接触电阻大小分为:碳石墨碳刷.石墨碳刷.电化石墨碳刷和铜石墨碳刷.需要注意的是,每种电机都有适合其性能的碳刷,有的电机可能这种碳刷火花大,而换上另一种碳刷可能就满足换向要求,因此,一个电机尽量多试几种碳刷,以找到最适合该电机的碳刷.2. 控制碳刷弹簧压力在250～500g/cm²之间;3. 控制碳刷电流密度≤12A/cm²4.控制换向器片间电压＜ 25V;5. 控制碳刷在刷握里的单边尺寸在0.05‐0.39MM之间;6. 控制换向器与刷握的端面间距在1.5±0.5MM之间;7. 控制换向器的表面粗糙度Ra<0.48. 减少电抗电势E=2×I×L/T,其中I为电枢电流,L为线圈电感,T为换向周期,要减少电抗电势,可采用减少换向线圈的匝数,即减少转子的线圈数;采用较短的铁芯长度等;9. 利用换向电势或速度电势来抵消电抗电势;10. 逆转子旋转方向移动碳刷10度‐26度;11. 在绕线时,将接线顺着转子的旋转方向偏前1‐2片;12. 在绕线时,采用短距绕组,而不能采用全距绕组;13. 加强定子磁场以相对削弱转子磁场的办法,即加大定子的激磁安匝数;14. 定子采用不均匀气隙,其益处:可降低由于电枢反应所引起的气隙磁场的畸变程度,使换向器的片间电压最大值减小,从而可减少换向火花(见下图)15. 限制变压器电势E=4.44×f×W2×￠,其中f为电源的频率, W2为转子的每元件匝数, W2=N/2K,N为转子的总导体数,K为换向片数, ￠为定子单边磁通量,要减少变压器电势可采用增加换向器片数的办法,或者减少转子的每元件匝数,一般将变压器电势控制在≤7V.三. EMC改善的措施一台高速运转的带换向器的串激电机就相当于一台无线电发射装置,由于换向时产生火花和电弧,它将产生低频和高频的无线电干涉影响电视广播和无线电通讯,因此需要对其产生的干扰进行抑制;1.电磁干扰形成的原因A. 电机换向时导致参与换向的电枢线圈短路,回路流过短时大电流,当换向片与碳刷断开位置时,碳刷与换向片之间产生换向火花,使换向区域附近的空气介质电离,在空气中形成带电粒子,从而形成电磁干扰,这种火花电离产生的干扰频谱较宽且连续分布,对广播电视产品.通讯类产品及其他电子类产品有较大的干扰作用;B. 由于可控硅.整流二极管.开关等在导通和截止的工作特性和导通的稳定性较差,也会产生高频次谐波干扰分量;C. 由于电机的定子铁芯和转子的开槽设计和线圈上磁路设计比较饱和,也会产生较大的高频次谐波干扰分量引起电磁干扰.2. EMC: Electro Magnetic Compatibility (电磁兼容性):根据电磁兼容指令89/336/EEC,其定义为:装置.设备单元或系统在电磁环境中能够正常工作(抗扰度),并且不对该环境中的任何装置.设备构成不能承受的干扰(发射)能力.3.串激电机运转产生的低频波段在0.15MHz‐30MHz,该波段的频率一般通过传导干扰由电源线反馈回电网;4.串激电机运转产生的高频波段在30MHz‐300MHz,该波段的频率通过辐射干扰以电磁波的形式辐射到空间,通过电视广播和无线电通讯的天线接收而影响接收器的正常工作;5. 电磁干扰的途径见下图.6. GB4343.1‐2003对频率在0.15MHz‐30MHz连续干扰电压的允许值和频率在30MHz‐300MHz 的干扰功率值有严格的规定,这里不详述,有兴趣的同事可查此标准.7. 下面从结构设计和制造工艺方面就降低无线电干扰采取的一些措施:A. 重视对电机换向的改善,只要电机的换向改善了,电机对无线电干扰的程度就会得到很大的改善,改善换向的方法如前面所述;B. 重视刷握在机壳中的定位方法,刷握固定的形式必须牢固可靠,以防止由于刷握的微量跳动而使高频分量过大,造成干扰功率的过大;C. 内部连接线与导电部位的联接要可靠,并稳妥地安置在合适位置,比如稳妥地安放在卡线槽内,接触点不牢固将会对30MHz以上的高频分量带来较大的干扰电平;D. 碳刷与换向器的材质要相宜,尤其是硬度搭配要合适,不能一个软一个硬,要防止换向器表面的过早磨损而出现表面不平,引起干扰电平的增大;6. 安装附加抑制器,为改善高频时滤波器的抑制效果,提高对高频干扰功率的抑制能力,可以采用附加抑制器,常见的形式有:A. 在碳刷两端并接一只电容器;B. 在碳刷和定子绕组间串接电感;C. A和B的组合;D. 在手柄电源线中串接两只电感;E. 采用三角形电容.F. 采用三角形电容和电感的配合使用.采用附加抑制器主要就是利用电感和电容的“通高频阻低频”或“通低频阻高频”的特点,减弱因电动工具高速旋转所产生的低频干扰和高频辐射,从而减少对电视广播和无线电通讯的干扰.随着科学技术的发展,电视广播和无线电通讯的频率范围已从甚高频(VHF)300MHz以下发展到超高频(UHF),频率范围300MHz‐3000MHz,因此有的国家特别是欧洲国家已要求抑制干扰的频率扩大到10KHz‐1000MHz,这给电动工具的EMC测试提出了新的要求.同时,高速运转的串激电机不仅对电视广播和无线电通讯带来干扰,同时对附近工作的微型化和电子化的电子仪器也产生干扰,影响其准确度和精确度电动工具EMC问题分析及解决来源： | 作者： | 发布时间：2010-05-18 09:11:04 | 浏览：221次【 字体：大中小】摘要:本文详细分析了电动工具电磁骚扰的来源，介绍了常见的解决电动工具EMC的方法，有利于针对不同产品、不同项目进行产品电磁兼容设计，可供EMC检测技术人员和产品设计者参考。
单相交流串激电机基本知识
单相交流串激电机基本知识一、单相交流串激电机的特点二、转子的生产工艺流程及每个工序注意要点三、定子的生产工艺流程及每个工序注意要点四、单相交流串激电机主要零部件材料简介五、单相交流串激电机火花产生的原因六、单相交流串激电机绕组温升的计算方法及控制绕组温升的措施七、单相串激电机火花等级的划分八、单相串激电机能量损耗及效率低的原因九、单相串激电机转子最大残余不平衡量的计算方法及解决振动的措施十、单相串激电机噪音的计算方法及解决噪声措施十一、单相串激电机转速调整的方法十二、改善电机换向和EMC的措施十三、现有铁芯与交流产品规格对照表十四、电机改变电压后的参数计算方法十五、电机电磁负荷的选择及电机参数的简单计算方法十六、电机参数的详细计算方法十七、无刷电机的特点及工作原理十八、单相异步电机的特点及工作原理一、单相串激电机的特点1. 激电机转速范围广,转速与频率无关,转速公式:n=(Ucos￠－IR－△U)/Ke×Ø (rpm)或者=60√2×E×10 /N×Ø,根据不同产品要求，转速可以从4000rpm至35000rpm以上,运用范围广,电动工具用的电机转速达（10000～38000）rpm以上；如电磨头电机的转速已经超过了38000rpm,高速角磨的电机转速也达35000rpm以上。
而其他交流电机的转速都与电源频率有关,当电源频率为50Hz时,其转速不会超过3000RPM(n=60f/p, p=1, f=50Hz),因而其使用范围受到一定的限制.转速公式中各字母的意义在后面的电机计算公式中会介绍.2. 与其他交流电机相比,在同样功率下，产品体积缩小许多，材料节省，重量轻，适合大批量生产,制造成本低。
3. 起动转矩大,过载能力强。
起动转矩高达额定转矩的4-6倍,起动瞬间因转子机械惯性大，n=0,感应电势E=0,由电压平衡式可知U=E+IaR , Ia=U-E/R=U/R ,起动电流很大，因Ia(电枢电流）=If（激磁电流），If产生磁通φ也很大，因此起动转矩T=Ct ×Ia×φ也很大,不易被卡住,适合于使用在启动比较困难的地方。
单相电机如何调转向-单相电机改变转向原理
单相电机如何调转向?单相电机改变转向的原理单相电机改变转向的原理是：副绕组的电流超前或者滞后于主绕组便可以正传或者反转。
根据这个原理你可以调换主绕组或者副绕组的接线端即可。
单机电机里面有二组线圈，一组是运转线圈(主线圈)，一组是启动线圈(副线圈)，大多的电机的启动线圈并不是只启动后就不用了，而是一直工作在电路中的。
启动线圈电阻比运转线圈电阻大些，量下就知了。
启动的线圈串了电容器的。
也就是串了电容器的启动线圈与运转线圈并联，再接到220V电压上，这就是电机的接法。
当这个串了电容器的启动线圈与运转线圈并联时，并联的二对接线头的头尾决定了正反转的。
比起三相电动机的顺逆转控制，单相电动机要困难得多，一是因为单相电动机有启动电容、运行电容、离心开关等辅助装置，结构复杂；二是因为单相电动机运行绕组和启动绕组不一样，不能互为代用，增加了接线的难度，弄错就可能烧毁电动机。
上图,是双电容单相电动机接线盒上的接线图，图上清晰的反映了电动机主绕组、副绕组和电容的接线位置，你只需要按图接进电源线，用连接片连接Z2和U2，UI和VI，电动机顺转，用连接片连接Z2和U1，U2和VI，电动机逆转。
单相电动机各个元件也好鉴别，电容都是装在外面，用肉眼就可以看清楚接线位置（如上图）启动电容接在V2—Z1位置，运行电容接在V1—Z1间，从里面引出的线也好鉴别，接在（如上图）UI—U2位置的是运行绕组，接在Z1—Z2位置的是启动绕组、接在V1—V2位置的是离心开关。
用万用表也容易区分6根线，阻值最大的是启动绕组，阻值比较小的运行绕组，阻值为零的是离心开关。
如果运行绕组和启动绕组阻值一样大，说明这两个绕组是完全相同的，可以互为代用。
单相电动机的绕组两端和电容两端不分极性，任意接都可以，但启动绕组和运行绕组不能接反，启动电容和运行电容不能接反，否则容易烧启动绕组。
串激电机原理 ppt课件
(3)抑制无线电干扰要求。高转速又容易产生高的无 线电干扰功率和干扰电压，以及较大的噪声，要 加以抑制。
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单相串激电动机的基本系列
G系列:单相交流电源，供小型机床，搅拌机等 输出功率8W-750W，转速有4000-12000r/min SU系列,U系列(老产品):交直流两用电动机 输出功率15W-180W，转速有3600-5600r/min DT系列(老产品): 电动工具用单相串激电动机 输出功率60W-800W，转速有8000-14000r/min DT2系列:电动工具用单相串激电动机 输出功率140W-1250W，转速有9900-14300r/min
(1)直流电机磁极铁心为铸钢制成，单相串激电机时 交变磁通会产生很大的涡流损耗;
(2)串激电动机的交流电抗电压降很大;
(3)换向元件中有变压器电势，使换向困难等.
因此单相串激电动机运行于交流电源和直流电源 时性能上是有差异的。实用上单相串激电动机与 交直流两用电动机在结构是有所不同。
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DR530 (D22),DR510(D23) ，应用最广泛为凸 极式，也有隐极式。磁极形状多为深槽式，为 绕线机自动绕制。
定子绕组，又称串激绕组。由漆包圆铜线绕制为 集中绕组，套在定子铁心上。
电刷装置：刷握，弹簧和电刷组成，常用电化 石墨电刷。
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2.转子
当线圈转过180度时，如图(b) ， ab边在S极面下 ，由于换向片和电刷作用，电流方向a b，而cd 边在N极面下，电流方向也改为c d，根据左手 定则，产生电磁转矩方向不变，使电动机继续转 动。
单相交流串激电机基本知识
单相交流串激电机基本知识单相交流串激电机基本知识一、单相交流串激电机的特点二、转子的生产工艺流程及每个工序注意要点三、定子的生产工艺流程及每个工序注意要点四、单相交流串激电机主要零部件材料简介五、单相交流串激电机火花产生的原因六、单相交流串激电机绕组温升的计算方法及控制绕组温升的措施七、单相串激电机火花等级的划分八、单相串激电机能量损耗及效率低的原因九、单相串激电机转子最大残余不平衡量的计算方法及解决振动的措施十、单相串激电机噪音的计算方法及解决噪声措施十一、单相串激电机转速调整的方法十二、改善电机换向和EMC的措施十三、现有铁芯与交流产品规格对照表十四、电机改变电压后的参数计算方法十五、电机电磁负荷的选择及电机参数的简单计算方法十六、电机参数的详细计算方法十七、无刷电机的特点及工作原理十八、单相异步电机的特点及工作原理一、单相串激电机的特点1. 激电机转速范围广,转速与频率无关,转速公式:n=(Ucos￠－IR－△U)/Ke×? (rpm)或者=60√2×E×10 /N×?,根据不同产品要求，转速可以从4000rpm至35000rpm以上,运用范围广,电动工具用的电机转速达（10000～38000）rpm以上；如电磨头电机的转速已经超过了38000rpm,专业文档供参考，如有帮助请下载。
．高速角磨的电机转速也达35000rpm以上。
而其他交流电机的转速都与电源频率有关,当电源频率为50Hz时,其转速不会超过3000RPM(n=60f/p, p=1, f=50Hz),因而其使用范围受到一定的限制.转速公式中各字母的意义在后面的电机计算公式中会介绍.2. 与其他交流电机相比,在同样功率下，产品体积缩小许多，材料节省，重量轻，适合大批量生产,制造成本低。
3. 起动转矩大,过载能力强。
起动转矩高达额定转矩的4-6倍,起动瞬间因转子机械惯性大，n=0,感应电势E=0,由电压平衡式可知U=E+IaR , Ia=U-E/R=U/R ,起动电流很大，因Ia(电枢电流）=If （激磁电流），If产生磁通φ也很大，因此起动转矩T=Ct ×Ia×φ也很大,不易被卡住,适合于使用在启动比较困难的地方。
单相串激电机设计及其换向性能分析
全日制硕士学位论文申请人姓名： 史本龙 指导教师： 上官璇峰 学位类别： 工学硕士 专业名称： 电机与电器 研究方向： 特种电机及控制河南理工大学电气工程与自动化学院二0一四年六月单相串激电机设计及其换向性能分析Design and Commutation Performance Analysisof the Single-phase Series Motor河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。
其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。
本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。
学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。
保密的学位论文在解密后适用本授权。
学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日中图分类号：TM381 密级：公开UDC：621.3 单位代码：10460单相串激电机设计及其换向性能分析Design and Commutation Performance Analysis of the Single-phase Series Motor申请人姓名史本龙学位类别工学硕士专业名称电机与电器研究方向特种电机及控制导师上官璇峰职称教授提交日期2014.6 答辩日期2014.6河南理工大学致 谢时间过得真快，我的硕士论文已经完成了，也就意味着我宝贵的研究生生活也就要跟我说再见了，在这个时候我首先要把自己最真诚的谢意献给我的导师上官璇峰教授。
串激电机原理
• 直流电机磁极极性不变，利用换向片和电刷作用， 磁极极面下导体随转子转动是不断变化，但是极 面下导体中电流的方向始终不变，因此产生电磁 转矩的方向也不变。
19
单相串激电动机原理
图(a) ，单相串激电动机电源处于交流电正半
周波，转子受电磁力，逆时针方向旋转。
转速随负载增大而明显下降特性，称之 为软特性。
26
1.3.调速原理
单相串激电动机的转速 与电势E，磁通和电枢导 体数N有关，大多采用调 节电压的方法。
1.改变电源电压调速(常用) (1)利用串联单向或双向晶
闸管(SCR)调压调速。改 变SCR的导通角，就可以
改变其端电压，从而实
现有级或无级调速。见 图(a) 。
4
5
2.转子 转子铁心，又称电枢铁心。由0.5mm硅钢片冲制叠
压，冲片槽型多数为半闭口梨形槽，转轴压入铁 心轴孔。 转子绕组。为分布绕制的电枢绕组嵌放在电枢铁心 中，依次串联成闭合绕组(详见第三章)。 换向器(又称整流子) 。与电刷装置，构成滑动接触。 有半塑料换向器(由紫铜的换向片和云母片用塑料 压制成整体) ，全塑料换向器(无云母片) 。
U---外加电源电压，U超前I角度
36
外加电源电压U应与这些反电势和阻抗压降相平衡，
电势平衡方程式为
U E Ed Eq Ir1 Ir2 jIx1 jIx2
公式中略去了一对电刷的接触压降 2U
• 利用电势平衡方程式和相量图可解释电机许多性能， 以功率因数为例。
(1)由式可见，单相串激电动机的转速高，旋转电势E
目录
绪论
(3)
第一篇 原 理 篇
第一章 单相串激电动机的运行原理
单相串励电动机换向电势的选取
单相串励电动机换向电势的选取
施正孚
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】1990(000)002
【摘要】单相串励电动机的结构空间並不宽裕,通常没有换向极,电刷置于几何中心线位置。
电枢绕组换向元件内存在电抗电势和电枢反应电势,两者之和为合成电势。
要获得满意的换向火花,在电动机电磁设计中,必须控制合成电势不超过一定的允许值。
由于磁极主磁通的脉动,在电枢绕组换向元件内感受出变压器电势。
因此,对此
变压器电势允许值同样要加以合理控制。
【总页数】3页(P40-41,43)
【作者】施正孚
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TM331.1
【相关文献】
1.单相串励电动机换向过程的数值计算 [J], 彭亦稰;陈小元;沈伟华
2.单相串励电动机换向火花与运行特性研究 [J], 倪有源;赵亮;陈浩
3.精密单相串励电动机的关键技术-换向火花控制 [J], 张士红
4.单相串励电动机的换向及其改善方法 [J], 彭亦胥
5.单相串励电动机换向器温度场的分析和计算 [J], 罗德荣;邓建国
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单相串励电动机调速原理
单相串励电动机调速原理单相串励电动机的作业原理，是树立在直流串励电动机的根底上的。
励磁绕组和电枢绕组串联，直流电源上，依据主磁通Phi;和电枢电流Ia的方向，依照左手定则，能够挑选转子旋转的方向，在a中是按逆时针方向旋转；假定把电源的极性反过来，如图b所示由所以串励电动机，主磁通Phi;和电枢电流Ia也都一起改动了方向，依照左手定则，转子转向不变，仍为按逆时针方向旋转。
因而，串励电动机加上单相沟通电压后，尽管电源极性在周期性改动，但转子一贯坚持一安稳的转向，所以，串励电动机能够运用在交、直流两种电源上。
单相串励电动机的定子由凸极铁心和励磁绕组构成，转子由隐极铁心、电枢绕组、换向器及转轴等构成。
励磁绕组与电枢绕组之间通过电刷和换向器构成串联回路。
单相串励电动机归于交、直流两用电动机，它既能够运用沟通电源作业，也能够运用直流电源作业。
单相串励电动机的定子由凸极铁心和励磁绕组构成，转子由隐极铁心、电枢绕组、换向器及转轴等构成。
励磁绕组与电枢绕组之间通过电刷和换向器构成串联回路。
单相串励电动机归于交、直流两用电动机，它既能够运用沟通电源作业，也能够运用直流电源作业。
1.通常选用调整电源电压来操控转速，可控硅完毕无级调速。
2.单相串励电动机俗称串励电机或通用（UniversalMotor国外叫法），因电枢绕组和励磁绕组串联在一起作业而得名。
单相串励电动机归于交、直流两用电动机，它既能够运用沟通电源作业，也能够运用直流电源作业。
3.电机首要由定子转子及支架三有些组，定子由凸极铁心和励磁绕组构成，转子由隐极铁心、电枢绕组、换向器及转轴等构成。
励磁绕组与电枢绕组之间通过电刷和换向器构成串联回路。
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劫 工其 ２ ０ １ ５ （ ５ ）
此 外 还 有 利 散 热 。但 槽 数 多 必 将 增 加 材 料 和 成 本 。选 择 多 的 能 减 小 ，减 小 电抗 电势 、旋 转 电势 和 变 压 器 电 势 ，对 换 向有 利 ，但 多 ，
由于 的 出现 ，破 坏 了直 线 换 向时 电刷 下
２ 换 向电势
２ ． １ 电抗 电势 ｅ ｒ
换 向过 程 中 ，元 件 内的 电流 将 发 生 变化 ，
按 照楞 次定 律将 在 元 件 内产 生 自感 电动 势
ｅ Ｌ ＝一 Ｌ ｄ ｉ ｏ ／ ； 另外 ， 在 相 同槽 内其 它元 件 的换 向 将 在 元 件 内 产 生 互 感 电动 势 ｅ Ｍ＝一 Ｍｄ ｉ ． ／ ， 则 自感 电动 势 与 互 自感 电 动 势 ｅ 之 和 称 为 电抗 电动 势 。
电流密度 的均匀性 ，从 而使后刷端 电流密度增 大 ，导致 过 热 ，前刷 端 电流密度 减小 ，如 图 ３
所 示 。 当换 向结 束 ，即 换 向元 件 的换 向 片 脱
每槽 并列元 件数 多 ，换向元件 中的互感 电势增
加 ，又不 利 换 向 。 因 此 ，一 般 用 途 的 单 相 串激 电机 中 ，在 满 足 换 向性 能要 求 和 选 取 适 当 的元 件 匝数 下 ，
２ ． ２ 旋 转 电势
变压器 电势 数值很大 ， 往往 比 （ ｅ ｒ － Ｆ ｅ ａ ） 大许多 ，
且 不 能 采 用 上 述 偏 移 电刷 等 方法 消 除 。这 是 单 相 串激 电机 换 向恶 化 的 重要 原 因 之 一 。 由此 可 见 ，降 低 换 向元 件 变 压 器 电势 最 有 效 方 法 是 减
离 电刷 瞬间 ，ｉ 不为零 ，换 向元 件 中储 存 的
一
部 分 磁 场 能量 Ｌ ／ ２就 以火 花 的形 式 在 后 刷
少 元 件 匝数 。
串激 电机 电刷通常在几何 中性线上 。电机 有 两个磁场 ，定子激磁 绕组产生 的直轴主磁场
中 和 电枢 绕组 产 生 的交 轴 电枢磁 场 ，如 图 ２
所示 。换 向元件轴 线与主磁场轴 线重合 ，当 电
机 旋 转 时 ，换 向元 件 切 割 换 向 区 内 的 交 轴 和 电 枢 磁 场 ，产生 旋 转 电势 ，其 大 小 为 ： ｅ ＝２ Ｗｓ ２ Ｉ Ｂ 式 中 一 换 向元 件 匝数 Ｂ 交轴 电枢 反应 在 换 向区 内产生 的磁 密
一
（ ３ ）
线 负荷 ，Ａ＝
每 极 气 隙磁 通
可 见 ， 电机 线 负 荷 愈 大 、转 速 愈 高 和 元 件 匝 数 愈 大 ，换 向 愈 不 利 。显 然 ，在 设 计 电机 时
厂 － ＿ 电源 频率
由于 全 部 主 磁 通 与 换 向元 件 匝 链 ，因 此
选取小的元件匝数是 降低 电抗 电势 的有效办法 。
（ ４ ）
线 负荷
ｅ 的 大小 与 元 件 匝数 、 线 负荷 和 电机
一
Байду номын сангаас
式 中， 尺 、Ｒ 分别为 电刷与换向片 ｌ 、２ 的
１ ０ ． １ ６ ６ ２ ９ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ６ ７ ４ — ２ ７ ９ ６ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ５ ． ０ ０ ４
一
３ 换 向电势的影响
换 向 元 件 在 换 向过 程 中将 被 电刷 短 接 ，理 想 情 况 下换 向 电流 ｉ ＝ ０ ，但 由于 电抗 电势 ｅ ｒ 、 电
（ ２ ）
枢反应 电势 和变压器 电势 ｅ 的存在 ，产生了
附加 电流 。
ｆ ：
一
卫
：
＋ ２ ＋
势 ，换 向元 件 中的 电势 不 为 零 ， 即 ｇ ≠０ 。换 向 电势与元件换 向前 电流 ＋ ｆ 向相 同时为正方 向。
转速 ｔ ｉ 成正 比。为 了减小 。应合理 选取 电枢
绕 组 的 参数 。
旋转 电势 的方 向取决于交轴 电枢磁场的
极 性 与 电机 旋 转 的方 向 ，它 与 电抗 电势 ｅ 方 向 相 向 ，总 是 企 图 阻 止 换 向元 件 内 电 流 的 变 化 ， 旋 转 电势 Ｇ＞０ 。
１ ８一
Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ Ｍ ｏ ｔ ｏ ｒ
接 触 电阻 。
浅 析单相 串激电 机换向 电势
电 劫 工其 ２ ０ １ ５ （ ５ ）
浅析单相串激电机换向电势
Ａｎ ａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｒｅ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ
Ｐ ＝ ０ 。但 实际上 串激 电机 在换 向时换 向元件 中存 在 着 电抗 电 势 、 电枢 旋 转 电 势 和 变压 器 电
ｅ ，＝ ２ Ｗｓ Ｉ Ａ Ａｕ ２
２ ． ３ 变压 器 电势 换 向元 件 轴 线 与 主 磁 场 轴 线 重 合 ，脉 振 主 磁通 与换 向元 件 线 圈 匝链产 生 变压 器 电势为 ： Ｐ ＝４ ． ４ ４ ／ 式 中 一换 向元 件 匝数
一
式 中 一 电枢表 面 线 速 度
Ｃｒ ｚ ｅＬ ＋ ＣＭ ，
鲁 ㈩
图２ 电刷 在 几 何 中性 线 上
式中
￡ ， ＿ 换 向元 件 的 等效 电感
自感 电动势 ｅ 与互 自感 电动 势 ｅ Ｍ 总是 阻
碍 换 向元 件 内 电流 变 化 的 ，与 换 向前 电流 ＋ ｆ 方 向相 同 ，即 阻 碍 换 向 电 流 减 少 的变 化 。 因 此 电抗 电势 ｅ ｒ ＞０ 。 电抗 电势 大 小 为 ：