第4章 单相串励电动机
单相交流串励电动机分解课件
通过改变电机的输入电压或电流的大小，可以改变电机内部的磁场强度，从而 改变电机的输出转矩和转速，实现电机的控制。
制动与反转
制动方式
单相交流串励电动机通常采用能耗制动方式进行制动，即将电机的工作绕组短接 ，使电机迅速停止转动。
反转原理
要使单相交流串励电动机反转，只需将电源的相序改变即可，即将原来加在电机 工作绕组上的电源相序反接，使电机反转。
如发现电动机运行声音异 常或有焦味，可能是绕组 短路或断路，需及时停机 检查并修复。
轴承故障
轴承损坏或润滑不足会导 致电动机振动或异响，需 更换轴承或增加润滑。
电源故障
电源线接触不良或断路可 能导致电动机无法启动或 运行不稳定，需检查电源 线路并进行修复。
Part
05
单相交流串励电动机的发展趋 势与未来展望
工作原理
当定子的磁场发生变化时 ，转子受到磁力的作用， 开始旋转。
换向器
作用
换向器的作用是改变电流的方向 ，以使得电动机能够持续旋转。
组成
换向器主要由换向片和电刷组成， 换向片固定在转子上，电刷则固定 ，使得电刷不断地改变电流的方向 ，从而使得电动机能够持续旋转。
未来发展前景
市场需求持续增长
随着社会经济的发展和科技的进步，单相交流串励电动机 在各个领域的应用将更加广泛，市场需求将持续增长。
技术创新推动产业发展
未来，技术创新将继续推动单相交流串励电动机产业的发 展，提高产品质量和技术水平。
环保和节能要求提高
随着环保意识的提高和节能减排政策的实施，单相交流串 励电动机的环保和节能性能将受到更多关注，产业将迎来 更多发展机遇。
THANKS
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Part
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。
单相串激电动机工作原理
单相串激电动机工作原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊单相串激电动机的工作原理，这可有意思啦！
你看啊，单相串激电动机就像是一个充满活力的小勇士。
它里面有定子和转子，这就好比是小勇士的身体和四肢。
定子上绕着线圈，就像给小勇士穿上了一件特殊的铠甲。
当电流通过这些线圈的时候，哇塞，那就像是给小勇士注入了神奇的力量。
这股力量让磁场产生啦，就好像小勇士周围有了一圈神秘的光环。
而转子呢，也带着线圈，它在这个磁场里转呀转。
这不就像小勇士在光环中欢快地跳跃、奔跑嘛！转子转动起来，就带动着各种设备开始工作啦。
你说这神奇不神奇？这单相串激电动机就靠着这一套“功夫”，在我们生活中发挥着大作用呢！比如那些电动工具，不都是靠它才能那么厉害地工作嘛。
想象一下，要是没有单相串激电动机，我们的生活得少了多少便利呀！好多事情可能都得我们自己费劲去做啦。
它真的是默默奉献的小英雄啊！而且它还特别皮实耐用，只要我们好好对待它，它就能一直为我们服务。
它工作起来那劲头，真的让人佩服！不管是在工厂里还是在我们家里，都能看到它努力工作的身影。
它可不会偷懒，总是那么认真负责。
单相串激电动机呀，你可真是个了不起的家伙！你给我们的生活带来了这么多的好处，让我们的世界变得更加便捷和精彩。
咱可得好好珍惜它，让它一直发挥它的作用呀！
总之，单相串激电动机就是这么厉害，这么重要！大家可别小瞧了它哦！。
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
单相串励电动机
单相串绕电动机是一种常用的单相电动机。
它的特点是在转子上有一个线圈，线圈与定子上的磁极相互作用产生旋转力矩。
它具有结构简单、体积小、重量轻、启动电流小、运行噪音小等优点，常用于家用电器、工具机械、水泵、风扇等低功率驱动装置。
此外，单相串绕电动机还具有转速稳定、启动时电流小等特点，但是它的功率较低，适用于低速，负载较轻的场合，并且由于其单相输入，启动电流较大，因此需要配备启动装置或配合其它电动机使用。
单相串绕电动机的控制方式主要有电流控制和电压控制。
电流控制方式通过控制电流来调节转速，电压控制方式则是通过控制电压来调节转速。
单相串励电动机
• 如上所述，单相串励电动机具有良好的调速性能，多用于电动工具和 各种小型日用电器中，这些电器对电动机的调整性能要求不高，调整 范围也不宽(调速比一般为3:5~5:1)，所采用的调整方法也简单实用为 原则，主要有调压、调磁和改变电阻三种方法。
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第三节 单相串励电动机的反转和调速
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第三节 单相串励电动机的反转和调速
• 电路如图3 -8所示，在串励电动机电路中串入可变(或分级可调)电阻 器。可改变电动机的转速。这实际上也是一种降压调速的方法，较常 见的是用于家用电动缝纫机的调速控制，调速电阻器用脚踏控制器控 制。
• 3.改变磁通调速 • 改变磁通Φ可以在一定范围调节电动机的转速: Φ增加，转速下降; Φ
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第一节 单相串励电动机的基本结构和 工作原理
• 电动工具中，单相串励电动机采用的换向器一般有半塑料换向器和全 塑料换向器两种结构，全塑料换向器就是在换向铜片之间采用耐弧塑 料绝缘的换向器。
• 3.电刷架 • 电刷架一般用胶木粉压制底板，它由刷握和盘式弹簧组成。单相串励
电动机的刷握按其结构形式，可分为管式和盒式两大类。目前，国内 单相串励电动机的刷握结构大部分采用盒式结构。盒式结构的刷握具 有结构简单、加工容易和调节方便等优点，特别适合于需要移动电刷 • 位置以改善换向的场合。盒式刷握的缺点是刚性差、变形大，不适用 于转速高、振动大的电动机。
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第一节 单相串励电动机的基本结构和 工作原理
• 2.电枢 • 电枢即电动机转子，由铁芯、绕组、轴、换向器、风扇组成，与直流
电动机的电枢结构相同。 • 电枢铁芯用0. 5 mm厚的硅钢片沿轴向叠装后，将转轴压入其中。电
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。
单相交流串激电机基本知识
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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。
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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。
离心机 单项串励电动机
离心机单项串励电动机
离心机是一种常见的工业设备,它通过高速转动产生离心力将液体或者粉末从混合物中分离出来。
离心机内最重要的驱动部分就是电动机。
单项串励电动机是离心机应用最广泛的电动机类型。
它采用单项结构,磁通通路完全封闭,使得电机品质高、效率高、工作可靠。
串励设计意味着它采用串励式激磁方式,感应线圈绕制在定子铁心上,转子上没有任何绕线组件,结构简单。
这种电动机应用于离心机主要有以下优点:
1. 体积小尺寸,重量轻。
这对离心机来说特别重要,可以减轻整机质量。
2. 效率高,能耗低。
这对长时间连续运行的离心机来说也具有很好的经济效益。
3. 工作可靠。
单项结构没有换向时的啮合和错开节拍现象,磁通闭合通路,转子结构简单,使用寿命长。
4. 成本低。
结构简单,制造和维修维护成本均比较低。
5. 转速高。
可以满足离心机高速离心要求。
单项串励电动机就是离心机应用最为理想和成熟的电动机类型了。
它将电机的优势很好地应用于离心机设备中。
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。
2020/12/27
15
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。
2020/12/27
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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8
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。
发电机与电动机
（适用于绕线式电动机）
以下介绍降压起动和转子串电阻起动。
1、 降压起动
(1) Y－ 换接起动
I lY
U1
+
Ul
－ W1
Z
W2
U2
V1
V1
Z
起动 设：电机每相阻抗为
三 角 形 联 结 Il 时3： UZl 星形联:结 IlY时3UlZ
I l
+
W2
Ul
－
W1
V2
U1
Z
U2 V1
正常运行
I lY 1
I l
n 1
1 0 0 0
三相异步电动机铭牌数据
1、 型号 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。 例如： Y 132 M－4 磁极数( 极对数 p = 2 ) 机座长度代号 机座中心高（mm） 三相异步电动机
2. 电压 电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。
例如：380/220V、Y/ 是指线电压为 380V 时 采用 Y联结；线电压为 220V 时采用 联结。
T
O
T2
T´2
自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械 的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由 操作者加大油门，才能带动新的负载） 。
异步电动机的运行与控制
直接起动： n = 0，s =1, 接通电源。
起动问题：起动电流大，起动转矩小。 一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的4 ~
7 倍; 电动机的起动转矩为额定转矩的(1.0~2.2)倍。
3. 电流 电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。
例如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形联结下电机的线电流为 6.73A；三角形联结下线电流为 11.64A。两种接法下相电流均为 6.73A。
小型单相串励三速电动机
小型单相串励三速电动机嘿，大家好，今天我们来聊聊一个特别的家伙——小型单相串励三速电动机。
说到电动机，可能有些小伙伴会想，“这是什么东西啊？”它就像家里的小电器，没事儿的时候也许没啥存在感，但一旦用起来，嘿，那可真是个宝贝！想象一下，早上醒来，打算做个香喷喷的早餐，结果你手里的搅拌机“咔嚓”一声启动，啊，简直让人心花怒放。
这就是我们今天的主角，小型单相串励三速电动机，给你带来的那种幸福感。
它的名字听起来有点儿复杂，啥是“单相”呢？简单说，它就是用一种电源供电，特别适合家庭和小型机器。
像是那些小型风扇、洗衣机、甚至是一些小型工业设备，都可能用到它。
说到串励，听上去有点像在做什么复杂的工程，其实不然。
它的设计很聪明，把电流通过电机的绕组，从而实现转动，真是让人佩服得五体投地。
对于一些小型设备来说，这种结构简直就是“节能减排”的模范，省电又环保。
说到速度，这个电动机可是能让你大开眼界！三速的设置，低速、中速、高速，各种需求一应俱全。
你想在家里悠闲地享受生活，慢慢来，低速就好；想要迅速完成某个任务，来个中速；再比如，当你需要全力以赴的时候，高速模式立马给你来个飞天遁地。
就好比一只小狗，有时候慢悠悠地散步，有时候冲出门去追小猫，灵活得很，简直就是个万事通。
这个电动机不仅能应对各种速度需求，安装也超级简单。
动手能力强的小伙伴，自己来个DIY，一顿操作猛如虎，几下子就搞定了，省下的时间可以用来追剧，哈哈！不过要是你不太会，别担心，请个师傅来帮忙，准没问题。
毕竟，电器这东西，安全最重要，别让自己“作死”了。
电动机的工作原理听起来有点儿高深，但其实很简单。
电流通过电机的绕组，产生磁场，进而推动转子转动。
就像是你在操场上推小朋友的秋千，起初可能要费点儿劲，但一旦开始动了，后面就轻松多了。
这种磁场的变化，给了电动机无限的可能性，真是让人觉得神奇。
常常看到电动机在各个角落默默工作，心里不免感叹，科技真是个了不起的东西。
图解单相串劢式电动机的维修解析
项目七 单相串劢式电动机的维修在功率相同的情况下，串劢式电机结构相对复杂，但体积小，轻便、过载能力强，转矩大、空载转速高达4000～12000r/min ，机械特性软（电动机输出功率基本稳定，转速随负载的增大而降低），调速范围广，可以采用交流或直流电源供电，维护、维修方便易学，广泛应用于各种电动工具的驱动。
项目学习目标项目基本功一、项目基本知识知识点一、认识使用串劢式电动机的常用电动工具常见的使用串劢式电动机的电动工具按用途可分为：电钻类、砂磨类、冲击类、剪切类（ 电剪刀、电动锯等）、装配类（如电动螺丝刀、电动扳手等）和医疗类等，详见表7-1。
表7-1 使用串劢式电动机的常用工具知识点二、串劢式电动机的运转原理 （1）串励式电动机的组成串励式电动机由定子绕组、电刷（碳刷）、换向器、转子绕组等组成，如图7-1所示。
（2）串劢式电机各部件配合工作的过程和原理定子绕组、转子绕组通过电刷1和电刷2、换向器串联在一起。
加上交流电后，定子绕组可等效成一对磁极不断改变的条形磁铁，所以定子绕组又叫劢磁绕组。
定子绕组产生的磁场对通电转子产生磁力矩，使转子转动。
如图7-2a 所示。
具体地说，当交变电压处于A 正B 负时，定子形成的磁极如图7-2b 所示，同时电流通过碳刷1、换向器流进图中转子下部的有效边（垂直进入纸面），从转子上部的有效边流出（垂直离开纸面），经碳刷2流至B 点，根据左手定则，定子的磁场对转子中的通电导体产生磁场力，使转子逆时针旋转。
当电压为B 正A 负时，定子形成的磁场和转子导体中的电流如图7-2c 所示，根据左手定则，转子仍然逆时针旋转。
（3） 调速串劢式电动机可以通过改变电动机的端电压来改变转速。
措施有串联电阻调速、并联电阻调速、晶闸管调速等，如图7-3所示。
，图7-2 串劢式电动机的运转原理示意图b c a2图7-1 串劢式电动机的组成（4） 正反转控制方法一、通过转换开关，将接在碳刷上的两个线头对调，即可改变串劢式电动机的旋转方向，如图7-4所示。
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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。
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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。
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