串激电机基本原理
串激电机原理
串激电机原理
串激电机是一种能够将直流电能转换成机械能的电机。
串激电机原理在于通过串联电阻将直流电流注入电机的旋转部分，从而在旋转部分中产生磁场，这个磁场与磁场固定的定子产生相互作用，从而产生旋转力矩，驱动电机的旋转。
简单来说，串激电机是将直流电转化为机械能的电机，通过电流注入旋转部分产生磁场，从而产生旋转力矩。
虽然串激电机因其效率较低的特点而逐渐被其他类型的电机取代，但是它仍然在某些特殊的应用中得到了广泛的应用。
在实际应用中，串激电机产生的旋转速度和力矩与注入的电流强度成正比，因此，串激电机在设计时需要考虑到其使用条件，从而得到合适的注入电流强度。
另外，串激电机还需要考虑到旋转部分的材质、槽形、大小等因素，以及电机的绕组形式、接线方式等因素，从而得到合适的电机设计。
总的来说，串激电机虽然笨重、效率较低，但由于其在某些特殊应用场景中的特殊性能，如高速旋转、极高的扭矩输出等等，仍然有着广阔的应用前景。
因此，在电机的研究和开发过程中，学术界和工业界
需要不断探索和完善串激电机的原理、设计和应用，以实现更好的性能和效率。
串激电机原理
串激电机原理
串激电机是一种常见的直流电机，其工作原理是利用磁场产生力实现电机转动。
串激电机的主要组成部分包括线圈、磁铁、电刷和电源。
线圈通常由导电线缠绕而成，固定在电机的转子上。
磁铁则位于电机的定子上，可以产生一个恒定的磁场。
电刷与线圈相连，通过刷子与电池或电源相连，供给线圈电流。
当电源通电时，电流从电池或电源流过线圈，生成一个磁场。
这个磁场与磁铁的磁场相互作用，产生一个力矩。
这个力矩使得电机的转子开始旋转。
旋转的转子同时也带动电刷旋转，使得电刷与线圈之间的连接不断变化，线圈内的电流也会随之改变方向。
这种电流的变化使得电磁力矩方向也随之变化，从而保持电机的转动。
串激电机的特点是具有较高的起动力和转矩。
当线圈通电时，由于线圈的电阻存在，会有一定的功率损耗。
但是由于线圈的电流与磁铁的磁场强度成正比，因此可以通过调节电流的大小来控制电机的转速和转矩。
总结来说，串激电机的原理是通过利用线圈和磁铁之间的相互作用产生力矩，从而实现电机转动。
串激电机正反转原理
串激电机正反转原理引言：串激电机是一种常见的电动机类型，它通过控制电流的方向和大小，实现电机的正反转。
本文将介绍串激电机的正反转原理及其工作过程。
一、串激电机的基本原理串激电机是一种将电能转化为机械能的装置，它的核心部件是转子和定子。
转子是由绕组和铁心组成，绕组称为激磁绕组，定子是由绕组和铁心组成，绕组称为主绕组。
当电流通过激磁绕组时，会在铁心中产生磁场，磁场的方向与电流的方向一致。
定子绕组中通过电流时，会在定子周围产生磁场，磁场的方向与电流的方向垂直。
由于磁场的相互作用，转子会受到电磁力的作用，从而产生转动。
二、串激电机的正转原理串激电机正转是指电机沿着设定的方向旋转。
正转的原理是通过改变电流的方向和大小来实现的。
当电流通过激磁绕组时，激磁绕组产生的磁场与定子绕组产生的磁场相互作用，产生一个力矩，使转子开始旋转。
为了使电机保持正转，电流的方向需要与磁场的方向一致。
通过控制电流的方向和大小，可以实现电机的正转。
三、串激电机的反转原理串激电机反转是指电机沿着与正转相反的方向旋转。
反转的原理同样是通过改变电流的方向和大小来实现的。
当电流通过激磁绕组时，激磁绕组产生的磁场与定子绕组产生的磁场相互作用，产生一个力矩，使转子开始旋转。
为了使电机反转，电流的方向需要与磁场的方向相反。
通过控制电流的方向和大小，可以实现电机的反转。
四、串激电机的正反转控制方法串激电机的正反转控制方法主要有直流控制和电子控制两种。
1. 直流控制方法直流控制方法是通过改变电源的极性来改变电流的方向，从而实现电机的正反转。
当电源的正极连接到激磁绕组，负极连接到主绕组时，电机正转；当正极连接到主绕组，负极连接到激磁绕组时，电机反转。
通过控制电源的极性，可以实现电机的正反转。
2. 电子控制方法电子控制方法是通过控制电子元件（如晶闸管、功率晶体管等）来改变电流的方向和大小，从而实现电机的正反转。
通过控制电子元件的导通和断开，可以改变电流的方向和大小，从而实现电机的正反转。
串激电机的工作原理
串激电机的工作原理串激电机是一种常见的电动机类型，其工作原理是通过电流在绕组中产生磁场，与恒定磁场相互作用，从而使电机转动。
下面将详细介绍串激电机的工作原理。
一、磁场的产生串激电机中，绕组通常由许多细长的线圈组成，这些线圈被连接在一起，形成一个闭合的线圈。
当通过这个线圈通电时，电流会在绕组中产生一个磁场。
这个磁场是由电流在绕组中的运动产生的，其方向与电流方向相对应。
通过控制通电的电流大小和方向，可以调节产生的磁场的强度和方向。
二、磁场的作用串激电机中，绕组产生的磁场与固定磁场相互作用，产生力矩，推动电机转动。
固定磁场通常由永久磁铁或电磁铁产生。
当两个磁场相互作用时，根据洛伦兹力的原理，会产生一个力矩，使电机转动。
这个力矩的大小与两个磁场的强度、方向以及它们之间的角度有关。
三、工作过程在串激电机中，当通电时，绕组中的电流产生磁场与固定磁场相互作用，产生力矩使电机转动。
电机转动时，线圈中的电流方向也会随之改变，从而改变产生的磁场方向。
这样，线圈中的磁场方向会不断变化，与固定磁场相互作用的力矩也会随之改变。
这个过程是连续进行的，使电机保持转动。
四、控制方法为了控制串激电机的转速和转向，我们可以使用不同的控制方法。
一种常见的方法是通过调节通电电流的大小和方向来改变绕组中产生的磁场。
通过增大或减小通电电流的大小，可以调节力矩的大小，从而控制电机的转速。
通过改变通电电流的方向，可以改变磁场的方向，从而改变电机的转向。
五、应用领域串激电机由于其结构简单、操作灵活、控制方便等特点，在许多领域得到了广泛应用。
例如，在工业生产中，串激电机常用于驱动各种设备和机械，如风机、泵等。
在交通运输领域，串激电机常用于驱动电动汽车、电动摩托车等。
此外，串激电机还广泛应用于家用电器、仪器仪表等领域。
总结：串激电机是通过电流在绕组中产生磁场，与恒定磁场相互作用，从而使电机转动的一种电动机类型。
其工作原理是通过控制通电电流的大小和方向，调节产生的磁场的强度和方向，从而控制电机的转速和转向。
串激电机原理
串激电机原理
串激电机原理
串激电机是单相串励电动机的定子由凸极铁心和励磁绕组组成，转子由隐极铁心、电枢绕阻、换向器及转轴等组成。
励磁绕组与电枢绕组之间通过电刷和换向器形成串联回路。
单相串励电动机属于交、直流两用电动机，它既可以使用交流电源工作，也可以使用直流电源工作。
串激（串励）电机就是定子绕组和转子绕组串联的。
直流电机按照励磁种类可以分为：串励，并励，复励和他励。
串励只是直流电机其中的一种励磁原理。
这种电机主要用在电动工具中属于交直流两用电机或直流电机中。
单相串励电动机俗称串激电机或通用，因激磁绕组和励磁绕组串联在一起工作而得名。
单相串励电动机属于交、直流两用电动机，它既可以使用交流电源工作，也可以使用直流电源工作。
单相串激电动机转速高、体积小、重量轻、调速方便，所以在绝大部分电动工具中作为动力源。
但电动工具所用单相串激电动机起动频繁，转速高、振动大、负载不均匀且易堵转而使电枢温升急剧升高。
正是由于这些特。
串激电机原理
串激电机原理串激电机是一种常见的电动机类型，它利用电流通过串联绕组产生的磁场与定子磁场相互作用，从而实现电能转换为机械能的过程。
本文将从串激电机的原理、结构和应用等方面进行详细介绍。
一、串激电机的原理串激电机的工作原理可以归纳为电流与磁场之间的相互作用。
当电流通过串联绕组时，产生的磁场会与定子磁场相互作用，从而产生力矩，推动电机转动。
具体来说，串激电机的原理可以分为以下几个方面：1.1 磁场产生原理串激电机通过电流通过绕组产生磁场，绕组通常由导线组成。
当电流通过绕组时，电流会在绕组中形成一个环绕电场，这个电场会产生一个磁场。
这个磁场会与定子磁场相互作用，从而产生力矩。
1.2 力矩产生原理当电流通过绕组产生磁场后，这个磁场会与定子磁场相互作用，从而产生力矩。
力矩的大小与电流的大小、绕组的磁场强度以及定子磁场的强度有关。
当电流增大或绕组磁场强度增大时，力矩也会增大，从而推动电机转动。
1.3 转动原理在串激电机中，绕组产生的磁场与定子磁场相互作用，产生的力矩会推动电机转动。
转动的速度与力矩的大小、电机的负载以及电机的转动惯量有关。
当负载增大或转动惯量增大时，转动速度会下降。
二、串激电机的结构串激电机的结构相对简单，通常由定子、转子、绕组和电刷等组成。
具体来说，串激电机的结构包括以下几个部分：2.1 定子定子是串激电机的固定部分，通常由铁芯和绕组组成。
绕组通过通电产生磁场，与转子的磁场相互作用，推动电机转动。
2.2 转子转子是串激电机的旋转部分，通常由铁芯和绕组组成。
绕组通电后，产生的磁场与定子的磁场相互作用，推动电机转动。
2.3 绕组绕组是串激电机的核心部分，通常由导线组成。
绕组通过通电产生磁场，与定子的磁场相互作用，推动电机转动。
2.4 电刷电刷是串激电机的接触部分，通常由碳刷和电刷架组成。
电刷通过与转子绕组接触，将电流引入绕组，产生磁场，推动电机转动。
三、串激电机的应用串激电机由于其结构简单、成本低廉以及转速范围广等优点，在工业生产中得到广泛应用。
串激电机基本原理
串激电机基本原理
串激电机是一种非常常见的直流电机，其工作原理基于电磁感应和旋转运动。
它有一个旋转的转子和一个静止的定子，定子中包含在特定位置上的永久磁铁和一些线圈。
电机工作时，电流通过线圈中，产生一个磁场，转子中的永久磁铁会与定子中的磁场相互作用，从而导致转子旋转。
串激电机的结构
串激电机可以分为两部分，转子和定子。
转子是电机中旋转的零件，它的排列可以是不同的，例如，环形、平行板、三极、四极等。
定子则是电机中静止的部分，它由永磁体和线圈组成。
串激电机的原理
串激电机的原理基于电磁感应。
当电流通入定子线圈时，就会产生磁场。
因为这些线圈是串联在一起，所以当电流通过它们时，它们变成了一个单一的线圈，因此磁场也是一个单一的磁场。
当电机开始运转时，定子上的磁场就会和转子上的永久磁性物质相互作用，从而产生一个扭矩，推动电机转动。
值得注意的是，线圈中的电流是与转子的旋转速度成正比的，也就是说，电机旋转越快，线圈中的电流就越大。
这使得串激电机具有一个可调节的特点。
因为它们在工作时已经在最大电流下运转，因此，通过增加转子的速度，可以使电机的扭矩减小。
串激电机的应用
串激电机非常常见，它们广泛应用于家用电器和工业机械等领域。
它们常用于驱动小型家用电器，例如，风扇、吸尘器、搅拌机等。
在工业机械中，串激电机被用来提供驱动力、提升重物和推动输送带等操作。
除此之外，他们还常用于医疗设备和车辆控制系统中。
随着技术的不断发展，串激电机的应用领域也在不断扩展，未来它们有望用于更多领域，并成为一个独立的技术领域。
串激电机原理和维修
串激电机原理和维修
串激电机是一种常见的直流电机，其原理是通过在定子和转子的磁场中通电来产生磁力，从而实现机械转动。
具体原理和维修方法如下：
原理：
1. 定子和转子的磁场：定子（不动部分）上有一组绕组，通过通电产生磁场；转子（旋转部分）上有一组绕组，通过通电产生磁场。
2. 磁场交互作用：定子和转子之间的磁场互相作用，产生力矩，使转子旋转。
维修：
1. 检查电源：首先检查电源连接是否正常，电源电压是否稳定。
2. 清洁定子和转子：定期清洁电机内部的灰尘和杂物，以保持正常工作。
3. 检查绕组：检查定子和转子绕组是否有断路、短路等问题，如有问题需要进行修复或更换。
4. 检查轴承：检查电机轴承是否润滑良好，如有需要进行润滑或更换轴承。
5. 检查刷子：刷子是电机的重要部分，需要定期检查刷子磨损情况，如有磨损需要及时更换。
6. 调整电机参数：如果电机转动不稳定或转速不一致，可以通过调整电机参数（如电压、电流等）来修正。
需要注意的是，维修串激电机需要具备一定的电气知识和操作
经验，建议在专业人士的指导下进行维修。
此外，为了确保安全，维修过程中需要断开电源，并遵循相关的安全操作规程。
串励电机工作原理
串励电机工作原理
串励电机是一种常见的直流电机，它的工作原理主要包括电磁感应原理和电磁
力原理。
在串励电机中，电流通过电枢线圈和励磁线圈，产生电磁力和电磁感应，驱动电机转动。
下面我们将详细介绍串励电机的工作原理。
首先，我们来看电磁感应原理。
在串励电机中，电流通过电枢线圈，产生磁场。
当电枢线圈中的电流改变时，磁场也会随之改变。
根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动时，会产生感应电动势。
因此，当电枢线圈中的电流改变时，会在电枢线圈中产生感应电动势，从而驱动电机转动。
其次，我们来看电磁力原理。
在串励电机中，电流通过励磁线圈，产生磁场。
这个磁场会与电枢线圈中产生的磁场相互作用，产生电磁力。
根据洛伦兹力定律，当导体带电流时，会受到磁场的作用力。
因此，励磁线圈产生的磁场会对电枢线圈中的电流产生作用力，从而驱动电机转动。
综合来看，串励电机的工作原理主要是通过电磁感应和电磁力来驱动电机转动。
当电流通过电枢线圈和励磁线圈时，会产生磁场并产生作用力，从而驱动电机转动。
这种工作原理使得串励电机在工业生产中得到广泛应用，例如在风力发电、电动汽车和工业生产中都有着重要的作用。
总之，串励电机是一种常见的直流电机，其工作原理是基于电磁感应和电磁力
的相互作用。
通过电流通过电枢线圈和励磁线圈产生磁场和作用力，驱动电机转动。
串励电机的工作原理不仅在理论上具有重要意义，同时在工业生产中也有着广泛的应用前景。
串励电机原理
串励电机原理
串励电机是一种常见的直流电动机，其工作原理基于电流通过线圈产生的磁场与磁场相互作用所产生的力。
串励电机的核心部件是定子和转子。
定子是由一组线圈组成的电磁绕组，而转子是由一组永磁体组成的。
当外部电源施加在线圈上时，电流通过线圈会产生一个磁场，而这个磁场与转子上的永磁体的磁场相互作用，从而产生力矩。
具体来说，当直流电流通过定子线圈时，线圈中产生的磁场会与转子磁场相互作用。
这种相互作用会使得转子开始旋转，从而驱动电机运转。
同时，由于磁场的旋转，定子线圈中的磁通量也在变化，从而在线圈中引发感应电动势。
这个感应电动势的方向与电流方向相反，称为反电动势。
反电动势的作用是降低电机的终端电压，从而限制电流，使电机始终运行在额定工况下。
串励电机的转速与电压和负载有关。
当负载增加时，电机转速会下降，因为负载对电机的转矩要求增加。
此时，反电动势会减小，电流增加，从而增大了转子磁场与定子磁场的相互作用力，使电机能够输出更大的转矩。
总的来说，串励电机通过电流通过线圈产生磁场，并利用磁场相互作用所产生的力来驱动转子旋转。
同时，通过反电动势调节电机的转速和输出转矩。
这使得串励电机在很多工业和家庭应用中具有重要作用。
串激式电机原理
串激式电机原理
串激（串励）电机即是定子绕组和转子绕组串联的电机。
作业原理：在沟通电源供电时，发作旋转力矩的原理，仍能够用直流电动机的作业原理来阐明。
当导体中通有电流时，在导体的周围发作磁场，其磁力线的方向取决于电流方向。
将通电的导体放入磁场中，这磁场与通电导体所发作的磁场相互效果，将使此导体遭到一个效果力F，并因而而发作运动，导领会从磁力线密的本地向磁力线稀的方向移动，当将由两个相互相对的导体构成的线圈放入磁场时，线圈的两个边也遭到了效果力，此二力的方向相反，发作力矩。
当线圈在磁场中翻滚时，相应的二个线圈边，从一个磁极下转到另一个磁极下时，此刻因为磁场极性有了改动，将使导体遭到的效果力的方向改动，也使转矩的方向改动，然后使线圈向反方向翻滚，所以线圈只能绕基地轴来回摇晃。
串激式电机可说是线路简略力矩大，操控便当。
1。
串激式电机工作原理
串激式电机工作原理
串激式电机是一种常见的直流电机类型。
它的工作原理是利用电流在电枢线圈和磁场之间的相互作用产生转矩，驱动电机转动。
串激式电机由电枢线圈和磁场组成。
电枢线圈通常由大量的导线绕制而成，连接在电源之间。
磁场由永磁体或电磁铁产生，产生一个稳定的磁场。
当通电时，电流流经电枢线圈，导线产生的磁场与磁场相互作用。
根据洛伦兹力的作用，这种相互作用会导致线圈和磁场之间产生转矩，试图使电枢线圈对齐磁场。
由于电流的方向可以改变，通过控制电流的方向和大小，可以控制电枢线圈的位置和转矩，从而实现电机的转动和速度调节。
需要注意的是，串激式电机的转矩和转速与电流之间存在线性关系。
因此，通过调节电流的大小和方向，可以实现对电机转矩和转速的精确控制。
总之，串激式电机的工作原理是利用电流在电枢线圈和磁场之间的相互作用产生转矩，驱动电机转动。
通过控制电流的方向和大小，可以实现对电机转矩和转速的调节。
串激电机的工作原理
串激电机的工作原理
串激电机是一种直流电机，工作原理主要依靠电流通过定子线圈产生的磁场与转子磁场之间的相互作用以产生转矩。
具体工作原理如下：
1. 定子线圈通电：当外部直流电源将电流引入定子线圈时，线圈内会产生一个磁场。
线圈通电的方向决定了磁场的极性。
这个磁场称为定子磁场。
2. 转子磁场：转子是由一组永磁体或永磁钢组成，它固定在电机轴上。
这组磁体产生的磁场是一个恒定的磁场，称为转子磁场。
3. 磁场相互作用：定子磁场和转子磁场之间会产生相互作用。
当定子磁场与转子磁场之间存在相对运动时，即电机转子开始旋转时，两个磁场之间的相互作用会产生转矩。
4. 转子运动：由于相互作用力的存在，转矩会将转子带动，使电机开始旋转。
转子会沿着电机轴旋转，直到外部力或电流停止。
总结来说，串激电机的工作原理是通过电流产生的定子磁场与转子磁场之间的相互作用，将电能转化为机械能，从而实现电机的运转。
串激电机正反转原理
串激电机正反转原理概述串激电机，顾名思义，是指电枢和磁场绕组串联在一起的电机。
在串激电机中，电流通过电枢绕组时，会产生一个磁场，这个磁场与磁场绕组的磁场叠加在一起，从而产生力矩，驱动电机运动。
本文将从串激电机的正向转动和反向转动两个方面来探讨其工作原理。
正向转动原理串激电机的正向转动是指电机按照预定方向进行转动的过程。
当电枢绕组通电时，根据安培力定律，电枢绕组中的电流会产生一个磁场，这个磁场与磁场绕组的磁场叠加在一起，从而形成一个合成磁场。
合成磁场会与电机的转子磁极相互作用，产生一个力矩，使电机开始转动。
在正向转动过程中，电枢绕组的电流方向和磁场绕组的磁极极性要求相互匹配，以使两者的磁场相互叠加，形成一个合成磁场。
合成磁场的方向与电枢绕组中电流的方向相反，这样才能产生一个正向的力矩，使电机转动。
反向转动原理串激电机的反向转动是指电机按照与正向转动方向相反的方向进行转动的过程。
在反向转动过程中，电枢绕组中的电流方向与正向转动时相反，这样会改变电枢绕组的磁场方向。
同时，磁场绕组的磁极极性也要发生变化，以使两者的磁场相互叠加，形成一个合成磁场。
与正向转动不同的是，反向转动时合成磁场的方向与电枢绕组中电流的方向相同，这样才能产生一个反向的力矩，使电机转动。
正反转控制串激电机的正反转控制通常通过改变电枢绕组的电流方向来实现。
当电流方向与磁场绕组的磁极极性匹配时，电机正向转动；当电流方向与磁场绕组的磁极极性相反时，电机反向转动。
为了改变电流方向，可以通过电源的正负极性来控制电流的流向。
当正极与电枢绕组相连时，电流从正极流入电枢绕组，产生正向转动；当负极与电枢绕组相连时，电流从负极流入电枢绕组，产生反向转动。
需要注意的是，在改变电流方向之前，要先停止电机的运行，以避免电机受到损坏。
另外，为了实现正反转的控制，通常需要使用专门的控制器或开关来实现。
总结串激电机的正反转原理是通过改变电枢绕组的电流方向来控制电机的转向。
串激电机原理
直流电动机 (直流电源， 直流电励磁， 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
永磁直流电动机 (直流电源， 永磁， 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
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0-2.单相串激电动机的优点
(1)使用方便。具有直流电机结构，可交直流两 用，改变输入电压大小，可以调节转速，因 此调速十分方便。
U---外加电源电压，UU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
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。
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• 综上所述，要使直流电机按一定方向运转，关键 是利用换向片和电刷作用，电刷在定子上是不动 的，且极性不变;而换向器是在转子上，与之固定 连接的电枢线圈随转子转动。
Eq
0.0472 flIN2 2 K
(V )
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 Ir1 ---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
串激电机基本原理
概述:串励电动机作为电机家族的一员,它以自身的诸多特点而普遍应用于家用电器及电动工具中.随着家用电器的普遍应用,它的前景越来越广大.1.1串励电动机的定义:定子励磁绕组和电枢(转子)绕组为串联,既可通直流又可通交流电,具有换向器换向的电动机.1.2串励电动机的基本结构:串励电动机主要是由定子,转子,前、后端盖(罩)及散热风叶组成.定子由定子铁芯和套在极靴上的绕组组成,其作用是产生励磁磁通,导磁及支撑前后罩;转子由转子铁芯,轴,电枢绕组及换向器组成,其作用是保证并产生连续的电磁力矩,通过转轴带动负载做功,将电能转化为机械能; 前后罩起支撑电枢,将定、转子连结固定成一体的作用. 其中转轴,前、后罩要有足够的强度,以防电枢与罩发生共振现象,引起振动和危险.一般前、后罩内有滚动或滑动轴承.1.3串励电动机的特点:1.3.1它对于外接电源有广泛的适应性:不论是交流电还是直流电;不论是60Hz还是50 Hz;不论12V、24VDC还是110V、220V、240V ;总之它可设计成适应任一外接电源的电机.1.3.2它的转速高,调速范围广:它的转速范围为3000~40000RPM,在同一电机上采用多个抽头可得到较宽的调速范围.家用电器正需要这种高转速、宽调速范围的电机. 因感应电机达不到高转速(不大于3000RPM).例如吸尘器,它需要高转速在容器内外形成负压,以产生吸力.1.3.3启动力矩大,体积小:当负载力矩增大时, 串励电动机能调整自身的转速和电流,以增大自身的力矩.1.4串励电动机的设计特点:串励电动机一般依据客户对电气性能要求及外部结构的需要而设计.一个设计优良的串励电动机,不仅达到客户对电气性能及外部尺寸的要求,还要在绝缘、结构、安全、成本等方面上优化,既使电机能通过相关的实验考核,符合Array相间的标准,又节省材料和工时.二、串励电动机基本工作原理2.1基本原理:如左图一,它是串励电动机的基本工作原理图.电流流经上部定子线圈,产生一定方向的磁场;然后经碳刷进入换向器(铜头),再在转子绕组中分成上、下并联支路流过,导流的转子线圈在外部磁场作用下产生力,从而使转子转动,铜头使转子中的电流始终保持上下对称、连续;电流最后从另一个碳刷出来进入下部定子.因上部与下部定子线圈绕线方向一致,致使上、下定子产生的磁场同向,这是必须保持一致的.2.2 串励电动机为何能按设计方向连续转动?如左图二: 其为串励电动机外接直流电时电 流、磁通及力矩曲线.电流通过定子线圈的激磁方向由线圈的进、出线以及绕线方向决定. 如图中电流I,可产生磁通Φ1和反向磁通Φ2,而对于串励电动机,其力矩方向由电流I 及磁通Φ两个矢量决定.这就是定子绕线后接线的开口及交叉决定反正、转向的原因.正向电流如经绕组产生正向磁场,则电机产生正向力矩,即正转. 反之则反转. 如左图三,对于单相串励电动机,因电流为交,则在定子中产生滞后约°的交变正弦波磁场, 如图中Φ1和Φ2.其电流与磁,从而产生形象同于全波整流波.当定子绕组顺绕时产生上半部分力矩波, 即产1T ,反之则产生负向2T .这样就决定了.2.3 换向电磁原理在串励电动机的设计过程中,关于串励电动机的换向问题是最关键的.因为换向状况的好坏直接决定了电机寿命及对无线电 设备电磁干扰的好坏.怎样改善串励电动机的换向火花是一个复杂而困难的问题.如图一, 欲使力矩Tm 的大小和方向保 持为恒定,即Φ及I 在空间上的相位必须恒定.假使转子沿着轴向旋转,而导体流过的电流却仍未换向,则作用力便无法维持恒定,上述状况便无法成立,这就需要换向. 电枢旋转时,使每一组件边在经过一固定位置时,其电流得以切换的装置叫换向器(铜头). 组件: 对于串励电动机,指连接两换向片,由进出两线头所连接的多匝线圈为一组件,因组件和换向片一一对应,所以组件数和换向片数相等.如图四和五表示一个单迭绕组(迭绕对于串励电动机指:任意两串联的线圈都是后一个紧迭在前一个上面,每个组件的始端与终端分别焊接在相邻两换向片上的绕组)电枢的换向过程.设其换向器片数为8,换向器由右向左逆时针运动,并设碳刷宽稍大于一个换向片的宽度.因碳刷位置是固定不变的,开始时换向片1与碳刷完全接触,组件8的下组件边及组件1的上组件边电流合为2i a 流出;当换向器转动至碳刷与换向器片1和2接触处,组件1被短路,组件8的下组件边及组件2的上组件边也合为2i a 流出;当碳刷与换向器片2完全接触时,组件2的上组件边及组件1的下组件边合为2i a 流出,这样换向片1换向完成,组件1中的电流方向由+i 变为-i .,完成此换向过程的时间称为换向周期T K .设此电机负载转速为12000RPM,则41025.681200060-==x x T k 秒.2.4 引起换向火花的原因,其换向周期特短,一般在.在这么短的时间内,要释放电机换向,必然会引起火花.换向组件:P=(e r +e a )i+e kt i.只有明,才能有效地找到.对于串励电动机,一般要求e kt r +e a )≦4.5V.电抗电势e rT K 内,换向组件中电流由+i a 变 (包括槽漏).从而在换向组件中产生漏自感电势e L ;同时进行换向的其它组件,通过互感作用在该组件中还感应出互感电势e m .ka r r m L r T i L dt diL e e e 2=-=+=其中L r 为换向组件的等效漏电感. Lr ∝ W 2‧·LW –––换向组件之匝数, L –––电枢铁芯长 .即ka r T i L W e ⋅⋅∝2.这说明电机同一组件,其匝数越多,转速越高,电流越大,则电抗电势就愈大.2.4.2 旋转电势e a2.4.2.1 电刷放在几何中性线位置如图一,电机可视为有两个磁场:定子激绕组产生的直轴主磁场Φd 及电枢绕组产生的交轴电枢磁场Φaq,此时换向组件轴线与主磁场轴线重合,当电机旋转时,换向组件在交轴电枢磁场中产生的旋转电势大小为: aq a B L V W e ⋅⋅⋅=2W –––换向组件匝数端部漏磁通V –––电枢线速度; L –––铁芯长;B aq –––交轴电枢反应产生的磁密.其中B aq ∝W ．i a , 则a a i L V W e ⋅⋅⋅∝2.可见e a 的大小与组件匝数平方、线速度及电流成正比;旋转电势e a 与电抗电势e r 方向相同,总是企图阻止换向组件内电流的变化,使换向延迟.2.4.2.2 电刷不在几何中性在线:如图七所示,当电刷偏离几何中性线一定角度β时,换向组件既切割电枢磁场,产生旋转电势e a ;又切割主磁场,产生对应的旋转电势e m .它们符合右手安培定则.β角越大, e m 越大.且e m 的电势方向同e r 的相反.2.4.2.3 变压器电势e kt换向组件轴线与主磁场轴线重合,脉振主磁场Φd 与换向线圈匝链,产生变压器电势.d kt fWe Φ=44.4因Φd 与换向组件匝链,故e kt 数值很大,且比(e r +e a )大.其中:W –––换向组件匝数 f –––电源频率. 2.5 改善火花的方法改善换向火花的方法大体有下列几种:2.5.1 使碳刷逆转向偏移一合适角度或将电枢组件与换向片的连接顺旋转方向移一角度.如图七所示: 当碳刷逆转向偏离β角后,换向组件产生的直轴旋转电势e m 与交轴旋转电势e a 及电抗电势e r 的方向相反,这样就出现(e a +e r -e m )使换向需释放的能量p 减小,从而改善了火花.β越大,使得e m 越大,则出现e m >>(e r +e a ),同样使能量p 增大,不利换向,这样会使原本延迟的换向变为超前,同时还使电磁转矩下降,故需合适的β角.在实际设计中,因碳套固定在罩上,其位置不能变,故往往采用将电枢组件与换向片的连接顺旋转方向移一角度.例如下图八所示.图八(a)所示为换向组件产生的(e a+e r)大,因而火花大;当碳刷逆转向移动两片换向片时,产瓜瓜生的e m使(e a+e r-e m)=0(如上图八中b所示).在要求碳刷位置不变的情况下,则将电枢组件与换向片的连接顺旋转方向位移两片换向片(如上图八中c所示).当然,事情也有其特殊性.如上图九所示: 图(a)表示对于整距绕组的电枢,此时换向火花好,即(e a+e r-e m)=0,图(b)表示将整距绕组变成短距绕组,此时下组件边处在S极下靠中心区的地方,切割电势e m>(e r+e a),出现火花现象; 图(c)表示采取了电枢组件与换向片的连接逆转向移动了一个换向片,使e m减小,从而达到(e a+e r-e m)=0的目的,改善了火花.2.5.2采用高的激磁绕组与电枢绕组匝数比(即低的电枢绕组与激磁绕组匝数比).从电抗电势及旋转电势的公式可知,其数值的大小均与W的平方成正比,故减小换向组件匝数(即是减少电枢总匝数)可较快地减小(e r+e a),从下一节的电机设计知识可知,单相串励电动机只要保持定、转子匝数乘积不变,改变定、转子匝数,不会使电动机主要性能发生大的变化,为了减小换向组件中的感应电势,改善换向,宜采用小的电枢匝数.当然,为了保证效率及温升,不是电枢绕组与激磁绕组的匝数比越小越好,一般串励电机取在1.5~2.0.2.5.3增加每槽并列组件数n d,即增加换向片数.在电机整体性能已定的条件下,即电枢绕组与激磁绕组已定,这时要改善火花,可采用增加换向片数的方法改善火花.因e r 、e a 与换向组件的匝数平方成正比,e kt 与换向组件匝数成正比,故减小换向组件匝数会大大降低(e a + e r )及e kt 值.在电枢绕组总匝数已定情况下,增加每槽并列组件数n d ,即减少了换向各组件匝数,它需通过增加换向片数的方法达到.因增加换向片数后,换向周期T K 相对减少,故实际效果并未达到平方关系,但可改善许多,特别对于高电压电机,因每组件的匝数相对于低电压来说多得多,故采用增加换向片数效果显著. 2.5.4 采用短距绕组.如图十中(1)所示,当采用整距绕组时,虽然整距绕组可产生最大的电磁力矩,但换向的上下组件边在同一电枢槽内.从电抗电势e r 的描述中可知,这时上下组件通过互感作用在各组件边中感应的互感电势e m 增大,使火花增大.当采用图中(2)的短距绕组时,虽然电磁力矩稍有减小,但换向的上下组件边不在同一槽内,从而减小了 e m 降低了火花.实际绕线机上,采用的全是短距绕组,这样便于双飞叉绕线. 2.5.5 增大气隙如图十一所示,因交轴电枢反应在顺主磁场方向使直轴磁场增强,在逆主磁场方向使直轴磁场减弱,如图十一中曲线2;结果使主磁场波形发生畸变,如图中曲线3;主磁场的畸变会影响换向组件中感应电势的大小,影响换向.因气隙磁阻大,故增大气隙会削俱禯78瓜祏禯弱这种畸变,但气隙过大,使主磁路磁阻增大,效率下降,温升变差.单边气隙一般取0.2~0.5之间.2.5.6 合适的电刷宽度、材料、压力以及换向器的材料和加工质量.对于串励电机,只要保证电流密度不大,一般碳刷不宜过宽.碳刷过宽,则被短接的组件数过多,换向组件的互感电势大,不利换向;同时电磁力矩会减小,使得温升变差.但电刷过窄,会减小换向周期,增加换向电势,也不利换向;同时电刷过窄电密过大和机械强度变低,都会影响到电刷的寿命.一般电刷宽度取(1.2~2.5)片换向片宽.单相串励电动机一般选用碳化石墨或人造树脂粘洁剂碳刷.为改善换向最好选用硬质电化石墨电刷,因其有较大电阻率,电刷与换向器的接触电阻较大,能较好地抑制换向过程中的短路电流,有利换向减小火花.一般碳刷的电阻率要求为: 30,000~100,000μΩ.cm,能存受的电密为10A/cm 2.电刷压力大小对换向性能和电刷损蚀有很大影响.压力大可减少火花,但磨损速度大幅度增加,压力小使换向器在换向时出现烧蚀.一般取300~500g/c ㎡.换向器的材料一般为紫铜制作,为改善换向及寿命,串励马达一般选用含银的银铜合金.加工光洁度一般在0.4~1.2间,跳动量一般控制在5μ左右. 三、 单相串励电动机设计 3.1 基本公式: 3.1.1 反电动势E:对于直流串励电动机: )(10106088v n c n aPNE e --⋅Φ=⋅Φ=其中: P –––极对数; N –––电枢总的导体数a –––电枢绕组并联支路对数 Φ–––每极气隙磁通量 n –––电机转速对于单相串励电动机: )(102608v n k aPNE p -⋅Φ=k p –––电枢绕组短距系数. 3.1.2 电压平衡方程式:对于直流串励电动机: b f a a U R R I E U ∆+++=)( R a ---––––电枢绕组电阻R f ––––激磁绕组电阻∆U b ---––––电刷与换向器间压降对单相串励电动机: 22r xU U U += Ux----–––端电压有动分量Ur ––––端电压无功分量 3.1.3 电磁力矩公式:对于直流串励电动机: a m I PNT Φ⋅=a 2π; 对于交流串励电动机: θπcos 22N p m I K a PNT Φ⋅=.(此为平均力矩,非瞬时力矩)其中:θ --––– 电枢电流超前主磁通的相角.3.1.4 每极气隙磁通量为:δδδταB L ...=Φδα-- ––– 极弧系数 τ ––– 极弧长度 δL -- ––– 电压铁芯计算长δB -- ––– 气隙磁密3.1.5 转速:略去电刷和换向器之间的压降△U b ,则直流串励电动机的转速:Φ+-=e f a a C R R I U n )(对单相串励电动机,在略去ΔU b 和假设θ=0的条件下有:)(f a a r R R I E UCOS U ++==ϕn C E e Φ=21则Φ+-=e f a a C R R I uCOS n )]([2ϕ.3.2 电机主要参数之间的关系3.2.1 电负荷(线负荷)、电密及发热因子之间的关系.电负荷A 定义: 沿电枢圆周单位长度上的安培导体数称为电负荷.公式: D2πa NIA =N -- ––– 电枢总导体数 D --––– 电枢外径a ––– 电枢绕组的并联支路对数电密J:- 导体单位横载面积上通过电流的大小.24dIJ =π d --––– 导体直径发热因子: 电枢绕组的线负和导体电密J 的乘积A ·J 叫发热因子.它决定了电机温升的高低.2222242Dd a NI d I D a NI J A πππ=⋅=⋅ 从上可见,在电流一定的条件下,对于整个电机有:a. 导线的横载越大,则温升越低;b. 电枢直径越大,则温升越低;c. 电枢匝数越小,则温升越低.但在实际情况中,为了增大力矩,往往电枢匝数较大,使得电枢温升高于定子线圈部位的温升.电机绝缘等级越高,允许发热因子的数值越大,一般对串激电机,A ·J 为700~1400安/厘米‧安/毫米2). 3.2.2 电机的体积、转速与功率之间的关系.对于串励电动机 :δαB A p n L D p ⋅⋅⋅=⋅⋅'216' 因串激电动机ηNP P ='则Pn L D P n L D η⋅⋅⋅=⋅⋅22'式中: 'P ------ 计算功率, η ------- 效率, P -------- 额定功率, 'P α -------- 计算极弧系数, L D ⋅2------- 类同于电机的体积. 从上可知:a. 在要求的转速与计算功率比值一定的条件下,改用不同类型的电机芯片(即改变D),则可通过改变铁芯长度L 来保证达到相同的性能;b. 在电机的芯片与长度一定的条件下,要求的功率越大,则转速越高,如若要保证工作点的转速,则应提高工作点的效率;c. 在功率一定的条件下,可提高转速以减小电机体积.3.2.3 利用系数K A 与力矩之间的关系.利用系数K A 它反映了产生单位计算转矩所耗用的有效材料.nL D P K A ⋅=2'因''T n P =,则LD T K A ⋅=2'. 可见: 在D 2·L(即电机体积)一定的条件下,产生的力矩越大,则利用系数越高. 3.2.4 电负荷与磁负荷之间的关系.由δαB A p n L D p ⋅⋅⋅=⋅⋅'216'可知: a. 若线负荷A 不变,气隙磁密B δ增大,则电机体积减小,用铁量减小;同时因铁损与2δB 成正比则电机铁耗增大,温升也将升高;同时气隙磁层降和磁路饱和程度增加,功率因子下降;b. 磁负荷B δ不变,线负荷A 增大,则电机体积减小,用铁量减少;因B δ一定,而铁芯重量减小,则铁耗减少;同时因每极磁通变小,为了产生一定的感应电势,则绕组匝数必须增加,致使用铜量增加,铜耗随之增加,使绕组温升增高.。
串激电机基本原理
串激电机基本原理————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：TmII概述:串励电动机作为电机家族的一员,它以自身的诸多特点而普遍应用于家用电器及电动工具中.随着家用电器的普遍应用,它的前景越来越广大.1.1 串励电动机的定义:定子励磁绕组和电枢(转子)绕组为串联,既可通直流又可通交流电,具有换向器换向的电动机.1.2 串励电动机的基本结构:串励电动机主要是由定子,转子,前、后端盖(罩)及散热风叶组成.定子由定子铁芯和套在极靴上的绕组组成,其作用是产生励磁磁通,导磁及支撑前后罩;转子由转子铁芯,轴,电枢绕组及换向器组成,其作用是保证并产生连续的电磁力矩,通过转轴带动负载做功,将电能转化为机械能; 前后罩起支撑电枢,将定、转子连结固定成一体的作用. 其中转轴,前、后罩要有足够的强度,以防电枢与罩发生共振现象,引起振动和危险.一般前、后罩内有滚动或滑动轴承.1.3 串励电动机的特点:1.3.1 它对于外接电源有广泛的适应性:不论是交流电还是直流电;不论是60Hz 还是50 Hz;不论12V 、24VDC 还是110V 、220V 、240V ;总之它可设计成适应任一外接电源的电机. 1.3.2 它的转速高,调速范围广:它的转速范围为3000~40000RPM,在同一电机上采用多个抽头可得到较宽的调速范围.家用电器正需要这种高转速、宽调速范围的电机. 因感应电机达不到高转速(不大于3000 RPM).例如吸尘器,它需要高转速在容器内外形成负压,以产生吸力. 1.3.3 启动力矩大,体积小:当负载力矩增大时, 串励电动机能调整自身的转速和电流,以增大自身的力矩. 1.4 串励电动机的设计特点:串励电动机一般依据客户对电气性能要求及外部结构的需要而设计.一个设计优良的串励电动机,不仅达到客户对电气性能及外部尺寸的要求,还要在绝缘、结构、安全、成本等方面上优化,既使电机能通过相关的实验考核,符合相间的标准,又节省材料和工时.二、 串励电动机基本工作原理 2.1 基本原理:如左图一,它是串励电动机的基本工作原理图.电流流经上部定子线圈,产生一定方向的磁场;然后经碳刷进入换向器(铜头),再在转子绕组中分成上、下并联支路流过,导流的转子线圈在外部磁场作用下产生力,从而(图t tITT1T2t tTT1T232I1使转子转动,铜头使转子中的电流始终保持上下对称、连续;电流最后从另一个碳刷出来进入下部定子.因上部与下部定子线圈绕线方向一致,致使上、下定子产生的磁场同向,这是必须保持一致的.2.2 串励电动机为何能按设计方向连续转动?如左图二: 其为串励电动机外接直流电时电 流、磁通及力矩曲线.电流通过定子线圈的激磁方向由线圈的进、出线以及绕线方向决定. 如图中电流I,可产生磁通Φ1和反向磁通Φ2,而对于串励电动机,其力矩方向由电流I 及磁通Φ两个矢量决定.这就是定子绕线后接线的开口及交叉决定反正、转向的原因.正向电流如经绕组产生正向磁场,则电机产生正向力矩,即正转. 反之则反转.如左图三,对于单相串励电动机,因电流为交变的单相正弦波,则在定子中产生滞后约1°~5°的交变正弦波磁场, 如图中Φ1和Φ2.其电流与磁通矢量积决定了力矩方向,从而产生形象同于全波整流波的力矩波.当定子绕组顺绕时产生上半部分力矩波, 即产生正向的平均力矩1T ,反之则产生负向2T .这样就决定了电机的正、反转方向.2.3 换向电磁原理在串励电动机的设计过程中,关于串励电动机的换向问题是最关键的.因为换向状况的好坏直接决定了电机寿命及对无线电 设备电磁干扰的好坏.怎样改善串励电动机的换向火花是一个复杂而困难的问题.如图一, 欲使力矩Tm 的大小和方向保 持为恒定,即Φ及I 在空间上的相位必须恒定.假使转子沿着轴向旋转,而导体流过的电流却仍未换向,则作用力便无法维持恒定,上述状况便无法成立,这就需要换向. 电枢旋转时,a 8123812218183221818322i a 2i 2i a( 瓜き )n (图(图(瓜せ)使每一组件边在经过一固定位置时,其电流得以切换的装置叫换向器(铜头). 组件: 对于串励电动机,指连接两换向片,由进出两线头所连接的多匝线圈为一组件,因组件和换向片一一对应,所以组件数和换向片数相等.如图四和五表示一个单迭绕组(迭绕对于串励电动机指:任意两串联的线圈都是后一个紧迭在前一个上面,每个组件的始端与终端分别焊接在相邻两换向片上的绕组)电枢的换向过程.设其换向器片数为8,换向器由右向左逆时针运动,并设碳刷宽稍大于一个换向片的宽度.因碳刷位置是固定不变的,开始时换向片1与碳刷完全接触,组件8的下组件边及组件1的上组件边电流合为2i a 流出;当换向器转动至碳刷与换向器片1和2接触处,组件1被短路,组件8的下组件边及组件2的上组件边也合为2i a 流出;当碳刷与换向器片2完全接触时,组件2的上组件边及组件1的下组件边合为2i a 流出,这样换向片1换向完成,组件1中的电流方向由+i 变为-i .,完成此换向过程的时间称为换向周期T K .设此电机负载转速为12000RPM,则41025.681200060-==x x T k 秒.2.4 引起换向火花的原因对于串励电动机,其换向周期特短,一般在10-4秒级.在这么短的时间内,要释放电机换向组件所具有的能量,必然会引起火花.换向组件所具有能量为:P=(e r +e a )i+e kt i下面将逐一讨论这些引起火花的电势.只有明了这些电势与各量间的关系,才能有效地找到改善火花的方法.对于串励电动机,一般要求e kt ≦8V,(e r +e a )≦4.5V.2.4.1 电抗电势e r在换向周期T K 内,换向组件中电流由+i a 变 到-i a ,电流的变化引起漏磁通的变化(包括槽漏磁通、齿顶漏磁通和绕组端部漏磁通三部分).从而在换向组件中产生漏自感电势e L ;同时进行换向的其它组件,通过互感作用在该组件中还感应出互感电势e m .ka r r m L r T i L dt diL e e e 2=-=+=其中L r 为换向组件的等效漏电感. Lr ∝ W 2‧·LW –––换向组件之匝数, L –––电枢铁芯长 . 即ka r T iL W e ⋅⋅∝2.这说明电机同一组件,其匝数越多,转速越高,电流越大,则电抗电势就愈大.2.4.2 旋转电势e a2.4.2.1 电刷放在几何中性线位置如图一,电机可视为有两个磁场:定子激绕组产生的直轴主磁场Φd 及电枢绕组产生的交轴电枢磁场Φaq,此时换向组件轴线与主磁场轴线重合,当电机旋转时,换向组件在交轴电枢磁场中产生的旋转电势大小为: aq a B L V W e ⋅⋅⋅=2槽漏齿顶漏端部漏磁端部漏Se mre a e n NW –––换向组件匝数V –––电枢线速度; L –––铁芯长;B aq –––交轴电枢反应产生的磁密.其中B aq ∝W ．i a , 则a a i L V W e ⋅⋅⋅∝2.可见e a 的大小与组件匝数平方、线速度及电流成正比;旋转电势e a 与电抗电势e r 方向相同,总是企图阻止换向组件内电流的变化,使换向延迟.2.4.2.2 电刷不在几何中性在线:如图七所示,当电刷偏离几何中性线一定角度β时,换向组件既切割电枢磁场,产生旋转电势e a ;又切割主磁场,产生对应的旋转电势e m .它们符合右手安培定则.β角越大, e m 越大.且e m 的电势方向同e r 的相反.2.4.2.3 变压器电势e kt换向组件轴线与主磁场轴线重合,脉振主磁场Φd 与换向线圈匝链,产生变压器电势.d kt fWe Φ=44.4因Φd 与换向组件匝链,故e kt 数值很大,且比(e r +e a )大.其中:W –––换向组件匝数 f –––电源频率. 2.5 改善火花的方法改善换向火花的方法大体有下列几种:2.5.1 使碳刷逆转向偏移一合适角度或将电枢组件与换向片的连接顺旋转方向移一角度.如图七所示: 当碳刷逆转向偏离β角后,换向组件产生的直轴旋转电势e m 与交轴旋转电势e a 及电抗电势e r 的方向相反,这样就出现(e a +e r -e m )使换向需释放的能量p 减小,从而改善了火花.β越大,使得e m 越大,则出现e m >>(e r +e a ),同样使能量p 增大,不利换向,这样会使原本延迟的换向变为超前,同时还使电磁转矩下降,故需合适的β角.在实际设计中,因碳套固定在罩上,其位置不能变,故往往采用将电枢组件与换向片的连接顺旋转方向移一角度.例如下图八所示.2221N1N13456S6534S3456(a)(b)(c)S N12(c)4356N12(b)435S612543(a)6NSSNNN( 瓜( 瓜图八(a)所示为换向组件产生的(e a +e r )大,因而火花大;当碳刷逆转向移动两片换向片时,产生的e m 使(e a +e r -e m )=0(如上图八中b 所示).在要求碳刷位置不变的情况下,则将电枢组件与 换向片的连接顺旋转方向位移两片换向片(如上图八中c 所示).当然,事情也有其特殊性.如上图九所示: 图(a)表示对于整距绕组的电枢,此时换向火花好,即 (e a +e r -e m )=0,图(b)表示将整距绕组变成短距绕组,此时下组件边处在S 极下靠中心区的地方,切割电势e m >(e r +e a ),出现火花现象; 图(c)表示采取了电枢组件与换向片的连接逆转向移动了一个换向片,使e m 减小,从而达到(e a +e r -e m )=0的目的,改善了火花. 2.5.2 采用高的激磁绕组与电枢绕组匝数比(即低的电枢绕组与激磁绕组匝数比).从电抗电势及旋转电势的公式可知,其数值的大小均与W 的平方成正比,故减小换向组件匝数(即是减少电枢总匝数)可较快地减小(e r +e a ),从下一节的电机设计知识可知,单相串励电动机只要保持定、转子匝数乘积不变,改变定、转子匝数,不会使电动机主要性能发生大的变化,为了减小换向组件中的感应电势,改善换向,宜采用小的电枢匝数.当然,为了保证效率及温升,不是电枢绕组与激磁绕组的匝数比越小越好,一般串励电机取在1.5~2.0.2.5.3 增加每槽并列组件数n d ,即增加换向片数.在电机整体性能已定的条件下,即电枢绕组与激磁绕组已定,这时要改善火花,可采用增加换向片数的方法改善火花.因e r 、e a 与换向组件的匝数平方成正比,e kt 与换向组件匝数成正比,故减小换向组件匝数会大大降低(e a + e r )及e kt 值.在电枢绕组总匝数已定情况下,增加每槽并列组件数n d ,即减少了换向各组件匝数,它需通过增加换向片数的方法达到.因增加换向片数后,换向周期T K 相对减少,故实际效果并未达到平方关系,但可改善许多,特别对于高电压电机,因每组件的匝数相对于低电压来说多得多,故采用增加换向片数效果显著. 2.5.4 采用短距绕组.如图十中(1)所示,当采用整距绕组时,虽然整距绕组可产生最大的电磁力矩,但换向的上下组件边在同一电枢槽内.从电抗电势e r 的描述中可知,这时上下组件通过互感作用在各组件边中感应的互感电势e m 增大,使火花增大.当采用图中(2)的短距绕组时,虽然电磁力矩稍有减小,但换向的上下组件边不在同一槽内,从而减小了 e m降低了火花.实际在机械自动绕线机上,采用的全是短距绕组,这样便于双飞叉绕线. 2.5.5 增大气隙如图十一所示,因交轴电枢反应在顺主磁场方向使直轴磁场增强,在逆主磁场方向使直轴磁场减弱,如图十一中曲线2;结果使主磁场波形发生畸变,如图中曲线3;主磁场的畸变会影响换向组件中感应电势的大小,影响换向.因气隙磁阻大,故增大气隙会削弱这种畸变,但气隙过大,使主磁路磁阻增大,效率下降,温升变差.单边气隙一般取0.2~0.5之间.214356879101211俱禯214356a 789101211b2112345768a 435768121091112b10911(瓜祏禯O1322(图十2.5.6 合适的电刷宽度、材料、压力以及换向器的材料和加工质量.对于串励电机,只要保证电流密度不大,一般碳刷不宜过宽.碳刷过宽,则被短接的组件数过多,换向组件的互感电势大,不利换向;同时电磁力矩会减小,使得温升变差.但电刷过窄,会减小换向周期,增加换向电势,也不利换向;同时电刷过窄电密过大和机械强度变低,都会影响到电刷的寿命.一般电刷宽度取(1.2~2.5)片换向片宽.单相串励电动机一般选用碳化石墨或人造树脂粘洁剂碳刷.为改善换向最好选用硬质电化石墨电刷,因其有较大电阻率,电刷与换向器的接触电阻较大,能较好地抑制换向过程中的短路电流,有利换向减小火花.一般碳刷的电阻率要求为: 30,000~100,000μΩ.cm,能存受的电密为10A/cm 2.电刷压力大小对换向性能和电刷损蚀有很大影响.压力大可减少火花,但磨损速度大幅度增加,压力小使换向器在换向时出现烧蚀.一般取300~500g/c ㎡.换向器的材料一般为紫铜制作,为改善换向及寿命,串励马达一般选用含银的银铜合金.加工光洁度一般在0.4~1.2间,跳动量一般控制在5μ左右.三、 单相串励电动机设计 3.1 基本公式: 3.1.1 反电动势E:对于直流串励电动机: )(10106088v n c n aPNE e --⋅Φ=⋅Φ=其中: P –––极对数; N –––电枢总的导体数a –––电枢绕组并联支路对数 Φ–––每极气隙磁通量 n –––电机转速对于单相串励电动机: )(102608v n k aPNE p -⋅Φ=k p –––电枢绕组短距系数. 3.1.2 电压平衡方程式:对于直流串励电动机: b f a a U R R I E U ∆+++=)(R a ---––––电枢绕组电阻R f ––––激磁绕组电阻∆U b ---––––电刷与换向器间压降对单相串励电动机: 22r xU U U += Ux----–––端电压有动分量Ur ––––端电压无功分量 3.1.3 电磁力矩公式:对于直流串励电动机: a m I PNT Φ⋅=a 2π; 对于交流串励电动机: θπcos 22N p m I K a PNT Φ⋅=.(此为平均力矩,非瞬时力矩) 其中:θ --––– 电枢电流超前主磁通的相角.3.1.4 每极气隙磁通量为:δδδταB L ...=Φδα-- ––– 极弧系数 τ ––– 极弧长度 δL -- ––– 电压铁芯计算长δB -- ––– 气隙磁密3.1.5 转速:略去电刷和换向器之间的压降△U b ,则直流串励电动机的转速:Φ+-=e f a a C R R I U n )(对单相串励电动机,在略去ΔU b 和假设θ=0的条件下有:)(f a a r R R I E UCOS U ++==ϕn C E e Φ=21则Φ+-=e f a a C R R I uCOS n )]([2ϕ.3.2 电机主要参数之间的关系3.2.1 电负荷(线负荷)、电密及发热因子之间的关系.电负荷A 定义: 沿电枢圆周单位长度上的安培导体数称为电负荷.公式: D2πa NIA =N -- ––– 电枢总导体数 D --––– 电枢外径a ––– 电枢绕组的并联支路对数电密J:- 导体单位横载面积上通过电流的大小.24dIJ =π d --––– 导体直径发热因子: 电枢绕组的线负和导体电密J 的乘积A ·J 叫发热因子.它决定了电机温升的高低.2222242Dda NI d I D a NI J A πππ=⋅=⋅ 从上可见,在电流一定的条件下,对于整个电机有:a. 导线的横载越大,则温升越低;b. 电枢直径越大,则温升越低;c. 电枢匝数越小,则温升越低.但在实际情况中,为了增大力矩,往往电枢匝数较大,使得电枢温升高于定子线圈部位的温升.电机绝缘等级越高,允许发热因子的数值越大,一般对串激电机,A ·J 为700~1400安/厘米‧安/毫米2). 3.2.2 电机的体积、转速与功率之间的关系.对于串励电动机 :串激电机基本原理11 δαB A p n L D p ⋅⋅⋅=⋅⋅'216' 因串激电动机ηNP P ='则P n L D P n L D η⋅⋅⋅=⋅⋅22' 式中: 'P ------ 计算功率, η ------- 效率, P -------- 额定功率, 'P α-------- 计算极弧系数, L D ⋅2------- 类同于电机的体积.从上可知:a. 在要求的转速与计算功率比值一定的条件下,改用不同类型的电机芯片(即改变D),则可通过改变铁芯长度L 来保证达到相同的性能;b. 在电机的芯片与长度一定的条件下,要求的功率越大,则转速越高,如若要保证工作点的转速,则应提高工作点的效率;c. 在功率一定的条件下,可提高转速以减小电机体积.3.2.3 利用系数K A 与力矩之间的关系.利用系数K A 它反映了产生单位计算转矩所耗用的有效材料.nL D P K A ⋅=2' 因''T n P =,则L D T K A ⋅=2'. 可见: 在D 2·L(即电机体积)一定的条件下,产生的力矩越大,则利用系数越高.3.2.4 电负荷与磁负荷之间的关系. 由δαB A p n L D p ⋅⋅⋅=⋅⋅'216'可知: a. 若线负荷A 不变,气隙磁密B δ增大,则电机体积减小,用铁量减小;同时因铁损与2δB 成正比则电机铁耗增大,温升也将升高;同时气隙磁层降和磁路饱和程度增加,功率因子下降; b. 磁负荷B δ不变,线负荷A 增大,则电机体积减小,用铁量减少;因B δ一定,而铁芯重量减小,则铁耗减少;同时因每极磁通变小,为了产生一定的感应电势,则绕组匝数必须增加,致使用铜量增加,铜耗随之增加,使绕组温升增高.。
串励式电动机的原理
串励式电动机的原理
串励式电动机是一种常见的直流电动机，其原理基于洛伦茨力和法拉第电磁感应定律。
串励式电动机由一个旋转的转子和一个定子组成。
转子由一个或多个线圈组成，被称为励磁线圈，其由直流电源供电。
定子由若干个线圈组成，称为线圈，其通过电刷和电刷环与外部电源连接。
当励磁线圈通过直流电源通电时，会产生一个恒定的磁场。
当给定电源通过线圈时，线圈会产生一个旋转的磁场。
当转子以一定速度旋转时，转子中的导体回路会穿越这两个磁场。
根据洛伦茨力的原理，当导体回路穿越磁场时，会受到一个力的作用。
这个力的方向垂直于磁场和导线之间的夹角，且方向由左手定则确定。
这个力使得导线具有一个方向，使得转子继续旋转。
根据法拉第电磁感应定律，当导线穿过磁场时，导线两端会产生电势差。
这个电势差会导致电流通过导线。
当导线接通电刷和电刷环时，导线两端的电势差会产生一个电流，该电流在导线和电刷、电刷环之间形成一个闭合电路。
这个电流会产生一个磁场，与励磁线圈的磁场相互作用，使得转子继续旋转。
通过不断地供电和旋转的过程，串励式电动机可以产生连续的旋转运动。
这种电
机因其结构简单、可靠性高和扭矩特性良好而广泛应用于一系列工业和家用设备。
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概述:串励电动机作为电机家族的一员,它以自身的诸多特点而普遍应用于家用电器及电动工具中.随着家用电器的普遍应用,它的前景越来越广大.1.1串励电动机的定义:定子励磁绕组和电枢(转子)绕组为串联,既可通直流又可通交流电,具有换向器换向的电动机.1.2串励电动机的基本结构:串励电动机主要是由定子,转子,前、后端盖(罩)及散热风叶组成.定子由定子铁芯和套在极靴上的绕组组成,其作用是产生励磁磁通,导磁及支撑前后罩;转子由转子铁芯,轴,电枢绕组及换向器组成,其作用是保证并产生连续的电磁力矩,通过转轴带动负载做功,将电能转化为机械能; 前后罩起支撑电枢,将定、转子连结固定成一体的作用. 其中转轴,前、后罩要有足够的强度,以防电枢与罩发生共振现象,引起振动和危险.一般前、后罩内有滚动或滑动轴承.1.3串励电动机的特点:1.3.1它对于外接电源有广泛的适应性:不论是交流电还是直流电;不论是60Hz还是50 Hz;不论12V、24VDC还是110V、220V、240V ;总之它可设计成适应任一外接电源的电机.1.3.2它的转速高,调速范围广:它的转速范围为3000~40000RPM,在同一电机上采用多个抽头可得到较宽的调速范围.家用电器正需要这种高转速、宽调速范围的电机. 因感应电机达不到高转速(不大于3000RPM).例如吸尘器,它需要高转速在容器内外形成负压,以产生吸力.1.3.3启动力矩大,体积小:当负载力矩增大时, 串励电动机能调整自身的转速和电流,以增大自身的力矩.1.4串励电动机的设计特点:串励电动机一般依据客户对电气性能要求及外部结构的需要而设计.一个设计优良的串励电动机,不仅达到客户对电气性能及外部尺寸的要求,还要在绝缘、结构、安全、成本等方面上优化,既使电机能通过相关的实验考核,符合Array相间的标准,又节省材料和工时.二、串励电动机基本工作原理2.1基本原理:如左图一,它是串励电动机的基本工作原理图.电流流经上部定子线圈,产生一定方向的磁场;然后经碳刷进入换向器(铜头),再在转子绕组中分成上、下并联支路流过,导流的转子线圈在外部磁场作用下产生力,从而使转子转动,铜头使转子中的电流始终保持上下对称、连续;电流最后从另一个碳刷出来进入下部定子.因上部与下部定子线圈绕线方向一致,致使上、下定子产生的磁场同向,这是必须保持一致的.2.2 串励电动机为何能按设计方向连续转动?如左图二: 其为串励电动机外接直流电时电 流、磁通及力矩曲线.电流通过定子线圈的激磁方向由线圈的进、出线以及绕线方向决定. 如图中电流I,可产生磁通Φ1和反向磁通Φ2,而对于串励电动机,其力矩方向由电流I 及磁通Φ两个矢量决定.这就是定子绕线后接线的开口及交叉决定反正、转向的原因.正向电流如经绕组产生正向磁场,则电机产生正向力矩,即正转. 反之则反转. 如左图三,对于单相串励电动机,因电流为交,则在定子中产生滞后约°的交变正弦波磁场, 如图中Φ1和Φ2.其电流与磁,从而产生形象同于全波整流波.当定子绕组顺绕时产生上半部分力矩波, 即产1T ,反之则产生负向2T .这样就决定了.2.3 换向电磁原理在串励电动机的设计过程中,关于串励电动机的换向问题是最关键的.因为换向状况的好坏直接决定了电机寿命及对无线电 设备电磁干扰的好坏.怎样改善串励电动机的换向火花是一个复杂而困难的问题.如图一, 欲使力矩Tm 的大小和方向保 持为恒定,即Φ及I 在空间上的相位必须恒定.假使转子沿着轴向旋转,而导体流过的电流却仍未换向,则作用力便无法维持恒定,上述状况便无法成立,这就需要换向. 电枢旋转时,使每一组件边在经过一固定位置时,其电流得以切换的装置叫换向器(铜头). 组件: 对于串励电动机,指连接两换向片,由进出两线头所连接的多匝线圈为一组件,因组件和换向片一一对应,所以组件数和换向片数相等.如图四和五表示一个单迭绕组(迭绕对于串励电动机指:任意两串联的线圈都是后一个紧迭在前一个上面,每个组件的始端与终端分别焊接在相邻两换向片上的绕组)电枢的换向过程.设其换向器片数为8,换向器由右向左逆时针运动,并设碳刷宽稍大于一个换向片的宽度.因碳刷位置是固定不变的,开始时换向片1与碳刷完全接触,组件8的下组件边及组件1的上组件边电流合为2i a 流出;当换向器转动至碳刷与换向器片1和2接触处,组件1被短路,组件8的下组件边及组件2的上组件边也合为2i a 流出;当碳刷与换向器片2完全接触时,组件2的上组件边及组件1的下组件边合为2i a 流出,这样换向片1换向完成,组件1中的电流方向由+i 变为-i .,完成此换向过程的时间称为换向周期T K .设此电机负载转速为12000RPM,则41025.681200060-==x x T k 秒.2.4 引起换向火花的原因,其换向周期特短,一般在.在这么短的时间内,要释放电机换向,必然会引起火花.换向组件:P=(e r +e a )i+e kt i.只有明,才能有效地找到.对于串励电动机,一般要求e kt r +e a )≦4.5V.电抗电势e rT K 内,换向组件中电流由+i a 变 (包括槽漏).,通过互感作用在该组件L –––电枢铁芯长 .转速越高,电流越大,则电抗电势就愈大.Φd 及电枢绕组产生的交轴电枢磁场Φaq,此时换向组件轴线与主磁场轴线重合,当电机旋转时,换向组件在交轴电枢磁场中产生的旋转电势大小为: aq a B L V W e ⋅⋅⋅=2W –––换向组件匝数V –––电枢线速度; L –––铁芯长;B aq –––交轴电枢反应产生的磁密.其中B aq ∝W ．i a , 则a a i L V W e ⋅⋅⋅∝2.可见e a 的大小与组件匝数平方、线速度及电流成正比;旋转电势e a 与电抗电势e r 方向相同,总是企图阻止换向组件内电流的变化,使换向延迟.2.4.2.2 电刷不在几何中性在线:如图七所示,当电刷偏离几何中性线一定角度β时,换向组件既切割电枢磁场,产生旋转电势e a ;又切割主磁场,产生对应的旋转电势e m .它们符合右手安培定则.β角越大, e m 越大.且e m 的电势方向同e r 的相反.2.4.2.3 变压器电势e kt换向组件轴线与主磁场轴线重合,脉振主磁场Φd 与换向线圈匝链,产生变压器电势.d kt fWe Φ=44.4因Φd 与换向组件匝链,故e kt 数值很大,且比(e r +e a )大.其中:W –––换向组件匝数 f –––电源频率. 2.5 改善火花的方法改善换向火花的方法大体有下列几种:2.5.1 使碳刷逆转向偏移一合适角度或将电枢组件与换向片的连接顺旋转方向移一角度.如图七所示: 当碳刷逆转向偏离β角后,换向组件产生的直轴旋转电势e m 与交轴旋转电势e a 及电抗电势e r 的方向相反,这样就出现(e a +e r -e m )使换向需释放的能量p 减小,从而改善了火花.β越大,使得e m 越大,则出现e m >>(e r +e a ),同样使能量p 增大,不利换向,这样会使原本延迟的换向变为超前,同时还使电磁转矩下降,故需合适的β角.在实际设计中,因碳套固定在罩上,其位置不能变,故往往采用将电枢组件与换向片的连接顺旋转方向移一角度.例如下图八所示.图八(a)所示为换向组件产生的(e a+e r)大,因而火花大;当碳刷逆转向移动两片换向片时,产瓜瓜生的e m使(e a+e r-e m)=0(如上图八中b所示).在要求碳刷位置不变的情况下,则将电枢组件与换向片的连接顺旋转方向位移两片换向片(如上图八中c所示).当然,事情也有其特殊性.如上图九所示: 图(a)表示对于整距绕组的电枢,此时换向火花好,即(e a+e r-e m)=0,图(b)表示将整距绕组变成短距绕组,此时下组件边处在S极下靠中心区的地方,切割电势e m>(e r+e a),出现火花现象; 图(c)表示采取了电枢组件与换向片的连接逆转向移动了一个换向片,使e m减小,从而达到(e a+e r-e m)=0的目的,改善了火花.2.5.2采用高的激磁绕组与电枢绕组匝数比(即低的电枢绕组与激磁绕组匝数比).从电抗电势及旋转电势的公式可知,其数值的大小均与W的平方成正比,故减小换向组件匝数(即是减少电枢总匝数)可较快地减小(e r+e a),从下一节的电机设计知识可知,单相串励电动机只要保持定、转子匝数乘积不变,改变定、转子匝数,不会使电动机主要性能发生大的变化,为了减小换向组件中的感应电势,改善换向,宜采用小的电枢匝数.当然,为了保证效率及温升,不是电枢绕组与激磁绕组的匝数比越小越好,一般串励电机取在1.5~2.0.2.5.3增加每槽并列组件数n d,即增加换向片数.在电机整体性能已定的条件下,即电枢绕组与激磁绕组已定,这时要改善火花,可采用增加换向片数的方法改善火花.因e r 、e a 与换向组件的匝数平方成正比,e kt 与换向组件匝数成正比,故减小换向组件匝数会大大降低(e a + e r )及e kt 值.在电枢绕组总匝数已定情况下,增加每槽并列组件数n d ,即减少了换向各组件匝数,它需通过增加换向片数的方法达到.因增加换向片数后,换向周期T K 相对减少,故实际效果并未达到平方关系,但可改善许多,特别对于高电压电机,因每组件的匝数相对于低电压来说多得多,故采用增加换向片数效果显著. 2.5.4 采用短距绕组.如图十中(1)所示,当采用整距绕组时,虽然整距绕组可产生最大的电磁力矩,但换向的上下组件边在同一电枢槽内.从电抗电势e r 的描述中可知,这时上下组件通过互感作用在各组件边中感应的互感电势e m 增大,使火花增大.当采用图中(2)的短距绕组时,虽然电磁力矩稍有减小,但换向的上下组件边不在同一槽内,从而减小了 e m 降低了火花.实际绕线机上,采用的全是短距绕组,这样便于双飞叉绕线. 2.5.5 增大气隙如图十一所示,因交轴电枢反应在顺主磁场方向使直轴磁场增强,在逆主磁场方向使直轴磁场减弱,如图十一中曲线2;结果使主磁场波形发生畸变,如图中曲线3;主磁场的畸变会影响换向组件中感应电势的大小,影响换向.因气隙磁阻大,故增大气隙会削俱禯78瓜祏禯弱这种畸变,但气隙过大,使主磁路磁阻增大,效率下降,温升变差.单边气隙一般取0.2~0.5之间.2.5.6 合适的电刷宽度、材料、压力以及换向器的材料和加工质量.对于串励电机,只要保证电流密度不大,一般碳刷不宜过宽.碳刷过宽,则被短接的组件数过多,换向组件的互感电势大,不利换向;同时电磁力矩会减小,使得温升变差.但电刷过窄,会减小换向周期,增加换向电势,也不利换向;同时电刷过窄电密过大和机械强度变低,都会影响到电刷的寿命.一般电刷宽度取(1.2~2.5)片换向片宽.单相串励电动机一般选用碳化石墨或人造树脂粘洁剂碳刷.为改善换向最好选用硬质电化石墨电刷,因其有较大电阻率,电刷与换向器的接触电阻较大,能较好地抑制换向过程中的短路电流,有利换向减小火花.一般碳刷的电阻率要求为: 30,000~100,000μΩ.cm,能存受的电密为10A/cm 2.电刷压力大小对换向性能和电刷损蚀有很大影响.压力大可减少火花,但磨损速度大幅度增加,压力小使换向器在换向时出现烧蚀.一般取300~500g/c ㎡.换向器的材料一般为紫铜制作,为改善换向及寿命,串励马达一般选用含银的银铜合金.加工光洁度一般在0.4~1.2间,跳动量一般控制在5μ左右. 三、 单相串励电动机设计 3.1 基本公式: 3.1.1 反电动势E:对于直流串励电动机: )(10106088v n c n aPNE e --⋅Φ=⋅Φ=其中: P –––极对数; N –––电枢总的导体数a –––电枢绕组并联支路对数 Φ–––每极气隙磁通量 n –––电机转速对于单相串励电动机: )(102608v n k aPNE p -⋅Φ=k p –––电枢绕组短距系数. 3.1.2 电压平衡方程式:对于直流串励电动机: b f a a U R R I E U ∆+++=)( R a ---––––电枢绕组电阻R f ––––激磁绕组电阻∆U b ---––––电刷与换向器间压降对单相串励电动机: 22r xU U U += Ux----–––端电压有动分量Ur ––––端电压无功分量 3.1.3 电磁力矩公式:对于直流串励电动机: a m I PNT Φ⋅=a 2π; 对于交流串励电动机: θπcos 22N p m I K a PNT Φ⋅=.(此为平均力矩,非瞬时力矩)其中:θ --––– 电枢电流超前主磁通的相角.3.1.4 每极气隙磁通量为:δδδταB L ...=Φδα-- ––– 极弧系数 τ ––– 极弧长度 δL -- ––– 电压铁芯计算长δB -- ––– 气隙磁密3.1.5 转速:略去电刷和换向器之间的压降△U b ,则直流串励电动机的转速:Φ+-=e f a a C R R I U n )(对单相串励电动机,在略去ΔU b 和假设θ=0的条件下有:)(f a a r R R I E UCOS U ++==ϕn C E e Φ=21则Φ+-=e f a a C R R I uCOS n )]([2ϕ.3.2 电机主要参数之间的关系3.2.1 电负荷(线负荷)、电密及发热因子之间的关系.电负荷A 定义: 沿电枢圆周单位长度上的安培导体数称为电负荷.公式: D2πa NIA =N -- ––– 电枢总导体数 D --––– 电枢外径a ––– 电枢绕组的并联支路对数电密J:- 导体单位横载面积上通过电流的大小.24dIJ =π d --––– 导体直径发热因子: 电枢绕组的线负和导体电密J 的乘积A ·J 叫发热因子.它决定了电机温升的高低.2222242Dd a NI d I D a NI J A πππ=⋅=⋅ 从上可见,在电流一定的条件下,对于整个电机有:a. 导线的横载越大,则温升越低;b. 电枢直径越大,则温升越低;c. 电枢匝数越小,则温升越低.但在实际情况中,为了增大力矩,往往电枢匝数较大,使得电枢温升高于定子线圈部位的温升.电机绝缘等级越高,允许发热因子的数值越大,一般对串激电机,A ·J 为700~1400安/厘米‧安/毫米2). 3.2.2 电机的体积、转速与功率之间的关系.对于串励电动机 :δαB A p n L D p ⋅⋅⋅=⋅⋅'216' 因串激电动机ηNP P ='则Pn L D P n L D η⋅⋅⋅=⋅⋅22'式中: 'P ------ 计算功率, η ------- 效率, P -------- 额定功率, 'P α -------- 计算极弧系数, L D ⋅2------- 类同于电机的体积. 从上可知:a. 在要求的转速与计算功率比值一定的条件下,改用不同类型的电机芯片(即改变D),则可通过改变铁芯长度L 来保证达到相同的性能;b. 在电机的芯片与长度一定的条件下,要求的功率越大,则转速越高,如若要保证工作点的转速,则应提高工作点的效率;c. 在功率一定的条件下,可提高转速以减小电机体积.3.2.3 利用系数K A 与力矩之间的关系.利用系数K A 它反映了产生单位计算转矩所耗用的有效材料.nL D P K A ⋅=2'因''T n P =,则LD T K A ⋅=2'. 可见: 在D 2·L(即电机体积)一定的条件下,产生的力矩越大,则利用系数越高. 3.2.4 电负荷与磁负荷之间的关系.由δαB A p n L D p ⋅⋅⋅=⋅⋅'216'可知: a. 若线负荷A 不变,气隙磁密B δ增大,则电机体积减小,用铁量减小;同时因铁损与2δB 成正比则电机铁耗增大,温升也将升高;同时气隙磁层降和磁路饱和程度增加,功率因子下降;b. 磁负荷B δ不变,线负荷A 增大,则电机体积减小,用铁量减少;因B δ一定,而铁芯重量减小,则铁耗减少;同时因每极磁通变小,为了产生一定的感应电势,则绕组匝数必须增加,致使用铜量增加,铜耗随之增加,使绕组温升增高.。