第八章 单相交流串励电动机
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。
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Part
交流电动机(图解说明)
电动机的分类：
电动机
交流电动机
异步机 同步机
鼠笼式 绕线式
直流电动机 他励、异励、串励、复励
鼠笼式交流异步电动机授课内容： 基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法
§8.1 三相异步电动机的构造
定子绕组
三相定子绕组：产生旋转 磁场。
转子：在旋转磁场作用下，
（三相）
A
Y
定子
Z
产生感应电动势或
电流。
f2
n0 60
n
P
n0 n0
n
n0 60
P
Sf1
§8.4 三相异步电动机的转矩与机械特性
8.4.1 转矩公式 电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,
受到电磁力所形成的转距之总和。
T KTΦmI2 cos2
常数 每极磁通
转子电流
转子电路的
cos2
I2
其中
E2
R22
X
2 2
SE20 R22 (SX 20 )2
U2
分析规定： 电流 I 为正时，从首端流入、末端流出； 电流 I 为负时，从首端流出、末端流入。
旋转磁场的连续观察
S N
S
U1
N
V2 W2
W1 V1
U2
S
N
2、旋转磁场的旋转方向
旋转方向：取决于三相电流的相序。
iA iB iC
iA iC
Im
Im
t
iB t
n0
n0
改变电机的旋转方向的方法：改变相序（换接其中两相）
( 3 ) 起动转矩 Tst：
电机起动时的转矩。
n
n
T
K
R22
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。
第八章 单相交流串励电动机
1 2
Cedm
1 2
CeC
f
I
CeC f
3. n f (Te)
T CT' I 2
I T / CT'
n U cos 2 Ra Rf
C T
CeC f
软特性，随着负载增加，转速自动降低，过 载能力强。
I
n Te
n
Te
图8-19 单相串励电机的机械特性
4. cos f (Te )
arctan Ed Eq 4.44 f (N f dm N a qm )
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
按相数分 单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
脉振磁场 旋转磁场
单相交流串励电动机的特点
①使用方便。交直流两用，调压调速。 ②转速高、体积小、重量轻。
D2L T P C n T D2L ③起动转矩大，过载能力强。 Tst (4 ~ 6)TN
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。
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。
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。
E
1 2
Cedm n
影响 cos 的因素
f cos
n
E
cos
Te
小 大
n n
cos cos
高 低
cos 0.9 ~ 0.95
第四节 单相交流串励电动机的调速
调速方法
n U cos I (Ra Rf )
1 2
Cedm
（1）改变电压调速
（2）改变励磁磁通调速 （3）串电阻调速
单相串励电动机原理
单相串励电动机原理《单相串励电动机原理》1. 引言你有没有想过，家里那些小巧又动力强劲的电动工具，像手持电钻，它们的动力来源是什么呢？没错，很多时候就是单相串励电动机在发挥作用。
今天呢，咱们就来好好唠唠单相串励电动机的原理，从它最基本的概念开始，到它是怎么工作的，在生活和工业里的应用，还有那些容易让人搞混的地方，我都会给大家讲得明明白白的。
2. 核心原理2.1基本概念与理论背景单相串励电动机属于直流电动机的一种特殊类型，虽然它用的是单相交流电源。
它的历史啊，可以追溯到电动机发展的早期。
这电动机的核心概念呢，就是电磁感应原理。
简单来说，电和磁就像是一对形影不离的好伙伴，电流通过导线的时候，就会在导线周围产生磁场。
而单相串励电动机就是巧妙地利用了这个原理，通过不断变化的电流来产生变化的磁场，从而让电机转动起来。
就好比是一群小磁针，在电流这个指挥家的指挥下，一会儿排成这个队形，一会儿排成那个队形，这样就产生了让电机动起来的力量。
2.2运行机制与过程分析咱们来详细说说它的运行过程。
首先，单相交流电流进入电动机。
这个电流通过定子绕组和转子绕组串联起来的电路。
当电流流入的时候，定子绕组就会产生一个磁场，这个磁场可是会随着电流方向的改变而改变的。
转子绕组呢，因为和定子绕组串在一起，所以也有电流通过。
这时候，转子绕组就像一个小磁铁，在定子磁场的作用下，会受到一个力的作用。
由于这个力的作用，转子就开始转动起来。
但是呢，这里面有个关键的地方。
因为电流是交流的，方向一直在变，所以定子的磁场方向也一直在变。
这就好比是一个调皮的人，一直在换着方向推这个转子，但是因为这个换方向的节奏把握得好，转子就会一直持续地转动下去。
打个比方，就像是你在推一个秋千，一会儿从左边推，一会儿从右边推，只要你推的节奏对，秋千就会一直荡下去。
在单相串励电动机里，这个不断变化的电流就像是你不断变换方向的推力，让电机的转子持续转动。
3. 理论与实际应用3.1日常生活中的实际应用在咱们的日常生活里，单相串励电动机的应用可多了去了。
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
单相串励电机原理
单相串励电机原理嘿，咱聊聊单相串励电机那神奇的原理！这单相串励电机啊，在咱生活里那可是个厉害的角色，就像个不知疲倦的小勇士，到处发挥着大作用。
单相串励电机，听起来是不是有点神秘？其实啊，它的原理并不复杂。
简单来说，就是通过电流在定子和转子之间产生磁场，然后让转子转起来。
这就好比一场磁场的“拔河比赛”，电流就是那根绳子，把定子和转子紧紧地拉在一起，让它们一起动起来。
定子呢，就像是电机的“大本营”。
它里面有很多线圈，当电流通过这些线圈的时候，就会产生磁场。
这个磁场可不是一般的磁场哦，它就像一个巨大的磁铁，有着强大的吸引力。
转子呢，就像是一个调皮的孩子，在定子的磁场里跑来跑去。
转子上也有线圈，当定子的磁场和转子的磁场相互作用的时候，转子就会受到一个力，这个力就会让转子转起来。
电流在这个过程中可重要了。
它就像电机的“能量饮料”，给电机提供动力。
没有电流，电机就没法工作。
电流越大，电机的力量就越大。
这就像人喝了更多的能量饮料，就会更有精神，更有力气。
单相串励电机的速度也很有意思。
它的速度可以通过改变电压来调节。
电压越高，电机转得就越快；电压越低，电机转得就越慢。
这就像开车一样，油门踩得越大，车跑得就越快；油门踩得越小，车跑得就越慢。
而且啊，单相串励电机还很耐用呢。
它可以在各种环境下工作，不怕热，不怕冷，不怕潮湿。
这就像一个坚强的战士，不管遇到什么困难，都能坚持下去。
比如说在夏天，天气很热，很多电器都容易出问题，但是单相串励电机却能正常工作。
在冬天，天气很冷，它也不会被冻坏。
单相串励电机的用途也非常广泛。
在电动工具里，它可是个大功臣。
像电钻、电锯这些工具，都离不开单相串励电机。
它能提供强大的动力，让我们轻松地完成各种工作。
在小家电里，它也有一席之地。
比如吸尘器、搅拌机，都有单相串励电机的身影。
它让这些小家电变得更加好用，更加方便。
想象一下，如果没有单相串励电机，我们的生活会变成什么样呢？电钻钻不动墙，电锯切不了木头，吸尘器吸不了灰尘，搅拌机也搅不动食物。
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、转子生产工艺流程及各工序要点三、定子生产工艺流程及各工序要点四、单相交流串励电动机主要零部件及材料简介五、单相交流串励电动机产生火花的原因六、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、单相串联电动机转子最大剩余不平衡量的计算方法及解决振动的措施10。
单相串联电动机噪声的计算方法及解决措施11。
单相串联电机的速度调节方法12。
改善电机换向和电磁兼容性的措施13。
现有铁芯与交流产品规格对比表14。
变电压后电机参数的计算方法十五、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、单相串联电动机的特性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=60√ 2×e×10/n×？，根据不同产品的要求，转速可从4000转/分到35000转/分或更高，应用范围广泛。
电动工具的电机转速可达（10000~38000）rpm以上；如果电动磨头电机的转速超过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，在相同功率下，产品体积小得多，节省材料，重量轻，适合批量生产，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。
第八章 单相交流串励电动机
1. I f (Te )
T
1 2
CTdm I
cos0
1 2
CT C f
I2
cos0
CT' I 2
磁路不饱和时 T I2
2. I f (n)
略去 2U ，认为 0 0
则
E U cos I (Ra Rf )
1 2
Cedm
n
n U cos I (Ra Rf ) U cos 2 Ra Rf
对于直流串励电动机
U E Ia (Ra Rf ) 2U E Ce n
对于交流串励电动机
u
i
i f ia
d q
脉振磁通，频率为电源频率
一、磁通
u
i
i f ia
d q
二、感应电动势
电枢绕组切割 d 旋转电动势e d 交变，在励磁绕组中感应变压器电动势 ed q 交变，在电枢绕组中感应变压器电动势 eq
3. q在电枢绕组中产生的变压器电动势
ia q
q qm sin t
eq
Na
dq
dt
Naqm cost
与电流同相位
2Eq sin(t 900 )
E&q j4.44 fNa&qm
三、电压方程式和相量图
U& I&(Ra Rf ) jI&(xa x f ) 2U& E& E&d E&q U& E& E&d E&q I&(Ra Rf ) jI&(xa x f ) 2U&
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
按相数分 单相交流换向器电动机 多相交流换向器电动机
《微特电机及其控制》(电机本体部分)课程重点内容
绪论1．微特电机的分类。
2．微特电机新的发展趋势。
第二章伺服电动机与伺服系统1．从结构上，直流伺服电动机的分类。
分为两大类，传统型直流伺服电动机，低惯量型直流伺服电动机。
传统型直流伺服电动机其结构与普通直流电动机基本相同，只是功率和容量小得多，它可以再分为电磁式和永磁式两种；低惯量型直流伺服电动机可分为空心杯电枢直流伺服电动机，盘式电枢直流伺服电动机，无槽电枢直流伺服电动机2．直流伺服电机的静态特性1．机械特性：给出机械特性n=f(T e)的方程，绘制机械特性的曲线。
机械特性：控制电压恒定时，电机转速随电磁转矩的变化关系n=f (Te)2．调节特性：给出调节特性n=f(U a)的方程，绘制调节特性的曲线，结合调节特性曲线，掌握失灵区的概念。
调节特性负载转矩恒定时，转速随控制电压变化n=f (Ua)3．直流伺服电机的动态特性1．机电时间常数的计算公式，影响因素及相应的减小机电时间常数的方法。
机电时间常数与转动惯量成正比；与电机的每极气隙磁通的平方成反比，为了减小电机机械时间常数，应增加每极气隙磁通；与电枢电阻Ra的大小成正比，为减小时间常数，应尽可能减小电枢电阻，当伺服电动机用于自动控制系统，并由放大器供给控制电压时，应计入放大器的内阻Ri，Ra+Ri；直流伺服电动机的机电时间常数一般<30ms，低惯量直流伺服电机的时间常数<10ms。
4．交流异步伺服电动机1．不同转子电阻对机械特性的影响，分析为什么异步伺服电动机的转子电阻较普通异步电动机大。
增大转子电阻的三个好处：1. 可以增大调速范围由电机学原理知，异步电机的稳定运行区仅在： 0<s<sm，而正常电机的sm=0.1~0.2, 所以调速范围甚小。
增大转子电阻，使sm增大，从而增大调速范围。
2.使机械特性更加线性如右图中，曲线3的线性度比曲线2要好。
sm1=0.2, sm2=1.1, sm3=1.8能消除自转现象T=T1+T2，在正向旋转时， 0<s<1， T>0。
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
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。
单相交流串励电机的分类及特点
单相交流串励电机的分类及特点
单相交流串励电机是一种特殊的电机，其电枢绕组和励磁绕组是串联在一起的。
这种电机有多种分类方式，其中一种常见的分类方式是根据其电源类型来分，可以分为交流电源供电和直流电源供电两种类型。
1. 交流电源供电的单相交流串励电机：
这种电机在交流电源下工作，其转速高、起动力矩大、体积小、重量轻、不容易堵转、适用电压范围很广。
由于其转速和电源频率成正比，因此可以通过调频来调速，简单且易于实现。
这种电机在电动工具中得到广泛应用，如角磨机、手电钻等。
2. 直流电源供电的单相交流串励电机：
这种电机在直流电源下工作，其工作原理与直流电机类似，通过电刷和换向器来控制电流的方向，使电机持续旋转。
这种电机通常用于电动工具和一些需要直流驱动的设备中。
单相交流串励电机的特点是其转速和转矩可以随着电源的频率和电压的变化而变化，因此可以通过调频或调压来调节电机的性能。
此外，由于其结构简单、体积小、重量轻、价格低廉等特点，这种电机在许多领域都有广泛的应用。
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若 i if ia 2 I sint 则 d dm sin(t 0 ) 取电动势 e 的参考向与电流相同时， E& 2Na fR&dm
2. d 在励磁绕组中产生的变压器电动势
ed
Nf
dd
dt
N f dm cos(t 0 )
2Ed sin(t 0 900 )
Ed 4.44 fN f dm E&d j4.44N f &dm
（2）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； （4）加滤波器，电容容量为0.1~1µF，电感值约为50~500µH。
第六节 单相交流串励电动机的应用
优点：转速高；调速方便；起动转矩大；过载能力强。 缺点：噪声大；无线电干扰严重。 应用领域 1. 电动工具
手电钻、冲击钻、电刨、电锯、电动螺丝刀等。 2. 医疗器械
牙钻等 3. 家用电器
电吹风、吸尘器、绞肉机、豆浆机等。
3. q在电枢绕组中产生的变压器电动势
ia q
q qm sin t
eq
Na
dq
dt
Naqm cost
与电流同相位
2Eq sin(t 900 )
E&q j4.44 fNa&qm
三、电压方程式和相量图
U& I&(Ra Rf ) jI&(xa x f ) 2U& E& E&d E&q U& E& E&d E&q I&(Ra Rf ) jI&(xa x f ) 2U&
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
按相数分 单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
脉振磁场 旋转磁场
单相交流串励电动机的特点
①使用方便。交直流两用，调压调速。 ②转速高、体积小、重量轻。
D2L T P C n T D2L ③起动转矩大，过载能力强。 Tst (4 ~ 6)TN
四、电磁转矩
Te CTd (t)i(t) CTdm sin(t 0 ) 2I sin t
1 2
CTdm I
cos0
cos(2t
0
)
T
T2
f
T
1 2
CTdm
I
cos
0
平均转矩
T2 f
1 2
CTdm
I
cos(2t
0
)
交变转矩，平均值为零，使 电机振动和噪音增大。
五、特性
U C, I f (Te ) ； I f (n) ；n f (Te ) ；cos f (Te)
对于直流串励电动机
U E Ia (Ra Rf ) 2U E Ce n
对于交流串励电动机
u
i
i f ia
d q
脉振磁通，频率为电源频率
一、磁通
u
i
i f ia
d q
二、感应电动势
电枢绕组切割 d 旋转电动势e d 交变，在励磁绕组中感应变压器电动势 ed q 交变，在电枢绕组中感应变压器电动势 eq
1 2
Cedm
1 2
CeC
f
I
CeC f
3. n f (Te)
T CT' I 2
I T / CT'
n U cos 2 Ra Rf
C T
CeC f
软特性，随着负载增加，转速自动降低，过 载能力强。
I
n Te
n
Te
图8-19 单相串励电机的机械特性
4. cos f (Te )
arctan Ed Eq 4.44 f (N f dm N a qm )
U 系列 24V, 110V, 220V, 15~180W, 3600， 4000, 4500, 5600r/min 交直流两用
第二节 单相交流串励电动机的基本结构和工作原理
一、基本结构
与小功率直流串励电动机结构相同。
定子
定子铁心：0.5mm硅钢片叠成。 定子 定子绕组：由圆漆包线绕制的集
中绕组，与电枢绕组串联。 机壳、端盖等。 结构 转子铁心：0.5mm硅钢片叠成。 转子 电枢绕组：由圆漆包线绕组的单迭绕组。 换向器： T型铜排加云母绝缘。
第五节 单相交流串励电动机的噪声和无线电干扰
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
1. 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。 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；
（2）电枢槽口和绕组端部表面尽量光滑平整。 2. 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。 抑制措施：（1）选用优质轴承，提高装配质量；
1. 旋转电动势
设 d dm sin t
e
Ced n
PN 60a
ndm
sin t 2Na f R dm sin t
2E sint
式中 E
2 Na f R dm
1 2
Cedm n
；
N 2Na ；a 1
pn fR 60 不是转子感应电动势的频率，电动势频率为电源频率。
由于换向元件损耗和铁耗的存在，磁通 d 在相位上滞后电流if 一个0 角。
第八章 单相交流串励电动机
第一节 概述 第二节 单相交流串励电动机的基本结构和工作原理 第三节 单相交流串励电动机的工作特性 第四节 单相交流串励电动机的调速 第五节 单相交流串励电动机的噪声和无线电干扰
第八章 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。
第一节 概述
arctan Ux arctan Eq I (xd x f ) Ed cos0 E sin0
Uy
E cos0 2U I (Rf Ra ) Ed sin0
若0 很小，且忽略漏阻抗压及U 时
arctan Eq Ed
E
磁路不饱和时
Eq、Ed、E I ；E n
n cos
（2）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
表面光洁度。
3. 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 。 抑制措施：（1）采用斜槽；
（2）增大电机的气隙； （3）采用不均匀气隙。
二、无线电干扰及其抑制
产生的原因：换向火化 抑制措施：（1）改善换向，降低火花等级；
转子铁心
定子铁心
转子铁心
定子
换向器
1
2
1－换向片； 2－塑料壳体；
3
3－云母片
3
二、工作原理
外加直流电压时
U
I
f
Ia
Ia Te CT Ia
u i if ia Im sin t
外加交流电压时
(t) m sin t
Te CT(t)i(t)
磁通和电流同时改变方向，转矩方向不变。
第三节 单相交流串励电动机的工作特性
单相交流串励电 动机的基本系列
DT 系列 220V, 60~800W, 8000~14000r/min DT2系列 220V, 140~1250W, 8000~14300r/min 电动工具
G 系列 220V, 8~750W, 4000， 6000， 8000 12000r/min 用于化工、医疗器械
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。
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。
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。
励磁绕组串联
励磁绕组并联
三、串电阻调速
励磁绕组抽头
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。
1. I f (Te )
T
1 2
CTdm I
cos0
1 2
CT C f
I2
cos0
CT' I 2
磁路不饱和时 T I2
2. I f (n)
略去 2U ，认为 0 0
则
E U cos I (Ra Rf )
1 2
Cedm
n
n U cos I (Ra Rf ) U cos 2 Ra Rf
E
1 2
Cedm n
影响 cos 的因素
f cos
n
E
cos
Te
小 大
n n
cos cos
高 低
cos 0.9 ~ 0.95
第四节 单相交流串励电动机的调速
调速方法
n U cos I (Ra Rf )
1 2
ห้องสมุดไป่ตู้
Cedm
（1）改变电压调速
（2）改变励磁磁通调速 （3）串电阻调速
一、改变电压调速