单相串励电动机

故转速越高，功率因数越高。
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Chapter 6 Series Motor
I = f (Te )
I = f (n)
n = f (Te )
I
I = f (Te )
n
I = f (n)
0 Te , n
电流与转矩、转速的关系
0
机械特性曲线
Te
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0
Te
功率因数与转矩的关系
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¾单相串励电动机的调速 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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单相串激电动机的速度 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
Chapter 6 Series Motor
n
1. 当电压一定时，电机
转速随转矩的增大而
自动减小；
2. 当负载转矩 一定时，
降低电枢电压可减小
U=UN 0.8UN
电机转速。
0.4UN
0.6UN
0
T
单相串激电动机的机械特性
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Chapter 6
cosϕ 1
Series Motor
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• 两种线路对比：
可控硅移相调压线路的优点是：线路简单，控制角的调 节范围大，可在整个半波180度内调 节，
幅值控制线路更简单，省去了电容。但控制角只能在 0~90度范围内变化，的以调速范围比用电容器小。
上述都是半波整流线路，能调到的最高电压也只是半波 电压，因此在调速范围内的最高转速是较低的。如对电机的 调速有更高的要求，则可采用全波调速线路，电机的运转也 更平稳，调速范围也更宽。
运行？单相串激电动机能不能在直流电源 上运行？ 2. 如何使单串激电动机旋转方向倒转？当单 相串激电动机负载增加时，转速将如何变 化？功率因数将如何变化？
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可控移相整流调压：改变电阻R2之值，即可改变电容C的充 电时间，从而改变SCR触发相位角，达到调节加到串激电机 上的平均电压，实现速度控制。
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幅值控制的半波调速线路
SCR控制极上的电压是通过电阻R1和可调电阻R2组成的分压 回路加上的，当分到控制极上的分量较多时，则在交流电源 电压上升到较低的瞬时值时，就能使控制极上的电压达到触 发电压的数值，使可控硅导通。
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。
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1 2
3 3
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但是实际上该电机的运行情况十分恶劣，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。
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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。
ϕ = arctan U x Uy
=
arctan
Eq + I (Ra
I( +
X σa Rf )
+ +
X σf ) + Ed cosϕ0 Ed sin ϕ0 + E cos
− E sin ϕ0 ϕ0 + ຫໍສະໝຸດ Baidu∆U
由于ϕ0很小，上式可简化为：
ϕ = arctan Ed + Eq E
可见，旋转电势E越大，功率因数越高。因 E = 1 C nΦ 2 e dm
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单相串励电动机产生的干扰及抑制措施 噪声及其抑制措施 无线电干扰的抑制
电容滤波器
电容电感滤波器
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思考题与习题 1. 直流串激电动机为什么不宜在交流电源上
微特电机理论与计算
Chapter 6 Single Phase Series Motor
单相串励电动机
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Chapter 6
¾原理与结构
Series Motor
施加单相交流电源的直流电动机
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变压器电势
Φq在电枢绕组中感应产生的变压器电动势
Φ q = Φ qm sin ωt
eq
=
−Wa
dΦ q dt
=
2Eq sin(ωt − 90°)
E&q = − j4.44 fWaΦ& qm
E&
U& −E&d
jI&( X a + X f )
可控半波整流
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M
M
~
晶闸管调压调速
~
串联电抗器调速
Wf 1 M
Wf1 M
Wf 2
Wf 2
~
~
串励绕组改接调速
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M
~
励磁绕组分接头调速
Series Motor
M
~
串联电阻调速
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¾工作特性
励磁磁通 Φd
电枢磁通 Φq
旋转电势：
e
= CenΦd
=
pN 60a
nΦ dm
sin ωt
= 2Wa fRΦdm sin ωt = 2E sin ωt
fR
=
pn 60
E=
2Wa f RΦdm =
1 2
Ce
nΦ
dm
若计及换向元件损耗和铁耗，磁通Φd在 相位上滞后电流if一个ϕ0角，即
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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。
ϕ Φ& q
I&
−E&q
E&q E&d
ϕ0
Φ& d
−E& I&(Ra + Rf )2∆U&
U& = −E& − E&d − E&q + I&(Ra + R f ) + jI&( X σa + X σf ) + 2∆U&
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由相量图可得功率因数角ϕ为
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Φd = Φdm sin(ωt − ϕ0 ) E& = − 2Wa fRΦ& dm
变压器电势
Φd在励磁绕组中产生的变压器电势
ed
= −W f
dΦ d dt
=
2Ed sin(ωt − ϕ0 − 90°)
对应的相量形式（滞后磁通90度）：
E&d = − j4.44 fW f Φ& dm