单相交流串励电动机分解

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
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)
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。
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 )
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&
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
一、改变电压调速
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。
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
ddHale Waihona Puke Baidu
dt
N f dm cos(t 0 )
2Ed sin(t 0 900 )
Ed 4.44 fN f dm E&d j4.44N f &dm
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
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
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
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
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。