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
1 2
1－换向片； 2－塑料壳体； 3－云母片
3
3
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8.单相串励电动机
原理与结构
施加单相交流电源的直流电动机
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(a) 直流串励
(b) 交流串励
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I I f (n)
不考虑饱和，认为磁通与电流成正比
1 I2 T CT C f I 2 cos 0 CT 2
I f (Te )
为一抛物线。 实际上，因为磁路饱和，后 一段曲线如虚线所示。
0
Te , n
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8.单相串励电动机
I f (n)
1 E U cos I ( Ra R f ) 2Ce n dm
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 sin t
fR
pn 60
1 Ce n dm 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
8.单相串励电动机
M M
~
晶闸管调压调速
Wf 1
M
~
串联电抗器调速
Wf 1
M
Wf 2
Wf 2
~
~
串励绕组改接调速 （改变励磁磁通）
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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）：
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。
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8.单相串励电动机
工作特性
百度文库T
I f (Te )
I f (n)
n f (Te )
1 CT dm I cos 0 2
改变电源电压 改变励磁磁通
改变电机绕组串联电阻
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8.单相串励电动机
单相串激电动机速度控制
1.传统上，单相串激电动机通 过一带有分接头的变压器与电 源相连，该变压器兼作起动器 和控制器之用，以实现降压起 动和转速调节 2.可控硅调压调速
可控半波整流
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U cos I ( Ra R f ) n 1 Ce dm C f I 2 Ra R f U cos 2 1 Ce C f Ce C f I 2
0
n f (Te )
Ra R f U n 2 C T CeC f
n
机械特性曲线
Te
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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
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8.单相串励电动机
1. 当电压一定时，电机转速随转矩的增大而自动减小；
n
2. 当负载转矩一定时，降低电枢电压可减小电机转速。
cos
1
U=UN 0.8UN 0 0.4UN 0.6UN T
0
Te
不同电压时的机械特性
功率因数与转矩的关系
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8.单相串励电动机
单相串励电动机的调速
8.单相串励电动机
单相串励电动机
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8.单相串励电动机
将一台直流串励电动机接到交流电源上，由于励磁电流 If 与电枢电流 Ia 为同一电流，由 If 产生的主磁通与电枢电流 同时改变方向，因此由它们产生的电磁转矩虽然是个脉动转 矩，但其方向始终如一，不随电流而改变方向，可以输出平 均转矩。即从原理上讲，直流串励电机接到交流电源上仍能 工作。 实际上该电机的运行情况恶劣，甚至不能运转，原因有： 1. 直流电机的磁极铁心定子磁轭均系铸钢制成，交变磁通 将在其中产生很大的涡流和磁滞损耗； 2. 交变电流在励磁和电枢绕组中产生很大的阻抗压降，致 使电枢电势Ea和电磁功率变小； 3. 在换向元件中新增了短路电势，换向将发生困难。
d j 4.44 fW f dm E
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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
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由相量图可得功率因数角为
Ux Eq I ( X a X f ) Ed cos 0 E sin 0 arctan arctan Uy I ( Ra R f ) Ed sin 0 E cos 0 2U
由于0很小可忽略不计，上式可简化为：
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8.单相串励电动机
改进措施：
1. 为减小铁心损耗，单相串激电动机的整个磁路均由电工 钢片叠成； 2. 为减小电抗压降，励磁线圈的匝数应尽可能少，并加设 补偿绕组，以补偿电枢所产生的电抗电压降。励磁绕组匝数 减少，必然使主磁通减小，为使电机仍能产生所需的转矩， 电枢导体数必须增加，也就是说，电枢绕组的电抗也将增加。 但因电枢反应磁通对于电动机的运行只有害处，没有好处， 故可用补偿绕组把它抵消； 单相串激电动机的结构除上述定子磁路系统由电工钢片 叠成外，其余与直流电机并无原则差别。定子上装有励磁绕 组F、补偿绕组C和换向极绕组K，它们与转子电枢绕组均串 联联接。