第八章 單相交流串勵電動機

1、第八章第八章 單相交流串勵電動機單相交流串勵電動機 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 單相交流串勵電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理單相交流串勵電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 第三節(jié)第三節(jié) 單相交流串勵電動機的工作特性單相交流串勵電動機的工作特性 第四節(jié)第四節(jié) 單相交流串勵電動機的調(diào)速單相交流串勵電動機的調(diào)速 第五節(jié)第五節(jié) 單相交流串勵電動機的噪聲和無線電干擾單相交流串勵電動機的噪聲和無線電干擾 脈振磁場脈振磁場 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場 第八章第八章 單相交流串勵電動機單相交流串勵電動機 本章介紹單相交流串勵電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、運行特性和調(diào)速方法。本章介紹單相交流串勵電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、運行特性和調(diào)

2、速方法。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 單相交流串勵電動機是交流換向器電動機的一種。單相交流串勵電動機是交流換向器電動機的一種。 交流換向器電動機交流換向器電動機 按相數(shù)分按相數(shù)分 單相交流換向器電動機單相交流換向器電動機 多相交流換向器電動機多相交流換向器電動機 按氣隙磁場分按氣隙磁場分 單相交流串勵電動機的特點單相交流串勵電動機的特點 使用方便。交直流兩用，調(diào)壓調(diào)速。使用方便。交直流兩用，調(diào)壓調(diào)速。 轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕。轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕。 起動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強。起動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強。 (4 6) stN TT 22 D LTPCnTD L 單相交流串勵電單相交流串勵電 動機的基本系

3、列動機的基本系列 DT 系列系列 220V, 60800W, 800014000r/min DT2系列系列 220V, 1401250W, 800014300r/min G 系列系列 220V, 8750W, 4000， 6000， 8000 12000r/min 用于化工、醫(yī)療器械用于化工、醫(yī)療器械 電動工具電動工具 U 系列系列 24V, 110V, 220V, 15180W, 3600， 4000, 4500, 5600r/min 交直流兩用交直流兩用 定子鐵心：定子鐵心：0.5mm硅鋼片疊成。硅鋼片疊成。 定子定子 定子繞組：由圓漆包線繞制的集定子繞組：由圓漆包線繞制的集 中繞組，與電

4、樞繞組串聯(lián)。中繞組，與電樞繞組串聯(lián)。 機殼、端蓋等。機殼、端蓋等。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子鐵心：轉(zhuǎn)子鐵心：0.5mm硅鋼片疊成。硅鋼片疊成。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 電樞繞組：由圓漆包線繞組的單迭繞組。電樞繞組：由圓漆包線繞組的單迭繞組。 換向器：換向器： T型銅排加云母絕緣。型銅排加云母絕緣。 第二節(jié)第二節(jié) 單相交流串勵電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理單相交流串勵電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 與小功率直流串勵電動機結(jié)構(gòu)相同。與小功率直流串勵電動機結(jié)構(gòu)相同。 一、基本結(jié)構(gòu)一、基本結(jié)構(gòu) 定子定子 轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心 1 2 3 3 1換向片；換向片； 2塑料殼體；塑料殼體； 3云母片云母片 定子鐵心定子鐵心 轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心

5、定子定子 換向器換向器 fa aeTa II U ITCI sin ( )sin ( ) ( ) fam m eT uiiiIt tt TCt i t 外加直流電壓時外加直流電壓時 外加交流電壓時外加交流電壓時 二、工作原理二、工作原理 磁通和電流同時改變方向，轉(zhuǎn)矩方向不變。磁通和電流同時改變方向，轉(zhuǎn)矩方向不變。 第三節(jié)第三節(jié) 單相交流串勵電動機的工作特性單相交流串勵電動機的工作特性 () 2 aaf e UE I RRU E Cn a fd q i ui i 對于直流串勵電動機對于直流串勵電動機 對于交流串勵電動機對于交流串勵電動機 脈振磁通，頻率為電源頻率脈振磁通，頻率為電源頻率 a fd

6、 q i ui i 、磁通、磁通 d d d e q q e 二、感應(yīng)電動勢二、感應(yīng)電動勢 旋轉(zhuǎn)電動勢旋轉(zhuǎn)電動勢e 交變，在勵磁繞組中感應(yīng)變壓器電動勢交變，在勵磁繞組中感應(yīng)變壓器電動勢 交變，在電樞繞組中感應(yīng)變壓器電動勢交變，在電樞繞組中感應(yīng)變壓器電動勢 電樞繞組切割電樞繞組切割 sin ddm t sin2sin2sin 60 eddmaRdm PN eCnntN ftEt a 60 R pn f dmedm 1 2 C 2 1 2 aRa EN fnNNa； 旋轉(zhuǎn)電動勢旋轉(zhuǎn)電動勢 式中式中 設(shè)設(shè) 不是轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的頻率，電動勢頻率為電源頻率。不是轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的頻率，電動勢頻率為電源頻率

7、。 2 sin t fa iiiI0 sin() ddm t 由于換向元件損耗和鐵耗的存在，磁通由于換向元件損耗和鐵耗的存在，磁通 在相位上滯后電流在相位上滯后電流 一個一個 角。角。 若若 則則 d f i 0 取電動勢取電動勢 的參考向與電流相同時，的參考向與電流相同時， e 2 aR dm EN f 3. 在電樞繞組中產(chǎn)生的變壓器電動勢在電樞繞組中產(chǎn)生的變壓器電動勢 2. 在勵磁繞組中產(chǎn)生的變壓器電動勢在勵磁繞組中產(chǎn)生的變壓器電動勢 d 0 00 cos()2sin(90 ) d dffdmd d eNNtEt dt 4.44 dfdm EfN 4.44 dfdm EjN q sin a

8、qqqm it 0 cos2sin(90 ) q qaaqmq d eNNtEt dt 4.44 qaqm EjfN 與電流同相位與電流同相位 若若 很小，且忽略漏阻抗壓及很小，且忽略漏阻抗壓及 時時 ()()2 afafdq UI RRjI xxUEEE d ()()2 qafaf UEEEI RRjI xxU 00 y00 ()cossin arctanarctan cos2()sin qdfd x fad EI xxEE U UEUI RRE 0 U arctan qd EE E cos qd EEEIEn n 、 、； 三、電壓方程式和相量圖三、電壓方程式和相量圖 磁路不飽和時磁路不飽

9、和時 TT0 T002 ( ) ( )sin() 2 sin 1 coscos(2) 2 eddm dmf TCt i tCtIt CItTT T0 1 cos 2 dm TCI 2T0 1 cos(2) 2 fdm TCIt 四、電磁轉(zhuǎn)矩四、電磁轉(zhuǎn)矩 平均轉(zhuǎn)矩平均轉(zhuǎn)矩 交變轉(zhuǎn)矩，平均值為零，使交變轉(zhuǎn)矩，平均值為零，使 電機振動和噪音增大。電機振動和噪音增大。 , () ( ) () cos() eee UCIf TIf nnf Tf T； () e If T 22 00 11 coscos 22 TdmTfT TCIC C IC I 2 TI 五、特性五、特性 1. 磁路不飽和時磁路不飽和時

10、 略去略去 ，認(rèn)為，認(rèn)為 ( )I f n 2 U 1 cos() 2 afe dm E UI RRCn dm cos() cos 2 11 C C CC C 22 afaf ef eef UI RRRR U n I ( ) e nf T cos 2 af ef RR U n C CCT 2. 則則 3. 軟特性，隨著負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速自動降低，過軟特性，隨著負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速自動降低，過 載能力強。載能力強。 0 0 2 / TT TC IITC e n T I n e T 圖8-19 單相串勵電機的機械特性 影響影響 的因素的因素 cos( ) e f T 4.44 () arctan 1 C 2

11、 dqfdmaqm edm EEf NN E n cos cos cos f nE cos cos e n T n 小高 大低 95. 09 . 0cos 4. 第四節(jié)第四節(jié) 單相交流串勵電動機的調(diào)速單相交流串勵電動機的調(diào)速 調(diào)速方法調(diào)速方法 （1）改變電壓調(diào)速）改變電壓調(diào)速 （2）改變勵磁磁通調(diào)速）改變勵磁磁通調(diào)速 （3）串電阻調(diào)速）串電阻調(diào)速 dm cos() 1 C 2 af e UI RR n 一、改變電壓調(diào)速一、改變電壓調(diào)速 1. 串晶閘管調(diào)速：通過改變晶閘管的導(dǎo)通角，來改變加到繞組上的電壓。串晶閘管調(diào)速：通過改變晶閘管的導(dǎo)通角，來改變加到繞組上的電壓。 2. 串電抗器調(diào)速：改變電抗

12、器的抽頭，改變加到繞組上的電壓。串電抗器調(diào)速：改變電抗器的抽頭，改變加到繞組上的電壓。 二、改變勵磁磁通調(diào)速二、改變勵磁磁通調(diào)速 勵磁繞組串并聯(lián)轉(zhuǎn)換，串聯(lián)時磁通大，轉(zhuǎn)速低；并聯(lián)時磁通小，轉(zhuǎn)速高。勵磁繞組串并聯(lián)轉(zhuǎn)換，串聯(lián)時磁通大，轉(zhuǎn)速低；并聯(lián)時磁通小，轉(zhuǎn)速高。 三、串電阻調(diào)速三、串電阻調(diào)速 在電動機回路中串入電阻，降低加到電機的端電壓，減小轉(zhuǎn)速。在電動機回路中串入電阻，降低加到電機的端電壓，減小轉(zhuǎn)速。 勵磁繞組抽頭勵磁繞組抽頭 勵磁繞組串聯(lián)勵磁繞組串聯(lián) 勵磁繞組并聯(lián)勵磁繞組并聯(lián) 第五節(jié)第五節(jié) 單相交流串勵電動機的噪聲和無線電干擾單相交流串勵電動機的噪聲和無線電干擾 產(chǎn)生的原因：電機轉(zhuǎn)速高；電刷與

13、換向器滑動接觸；繞組換向產(chǎn)生的換向火化。產(chǎn)生的原因：電機轉(zhuǎn)速高；電刷與換向器滑動接觸；繞組換向產(chǎn)生的換向火化。 一、噪聲及抑制措施一、噪聲及抑制措施 1. 通風(fēng)噪聲通風(fēng)噪聲 產(chǎn)生的原因：由冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)動以及轉(zhuǎn)子表面不光滑產(chǎn)生。產(chǎn)生的原因：由冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)動以及轉(zhuǎn)子表面不光滑產(chǎn)生。 抑制措施抑制措施：（：（1）合理的選擇風(fēng)扇的材質(zhì)、風(fēng)葉的形狀、風(fēng)扇的外徑；合理的選擇風(fēng)扇的材質(zhì)、風(fēng)葉的形狀、風(fēng)扇的外徑； （2）電樞槽口和繞組端部表面盡量光滑平整。）電樞槽口和繞組端部表面盡量光滑平整。 2. 機械噪聲機械噪聲 產(chǎn)生的原因：軸承、電刷和換向器的摩擦及轉(zhuǎn)子的不平衡。產(chǎn)生的原因：軸承、電刷和換向器的摩擦及轉(zhuǎn)子的

14、不平衡。 抑制措施抑制措施：（：（1）選用優(yōu)質(zhì)軸承，提高裝配質(zhì)量；）選用優(yōu)質(zhì)軸承，提高裝配質(zhì)量； （2）轉(zhuǎn)子嚴(yán)格校動平衡；）轉(zhuǎn)子嚴(yán)格校動平衡； （3）選用合適的電刷材質(zhì)、形狀和壓力。提高換向器的圓度和）選用合適的電刷材質(zhì)、形狀和壓力。提高換向器的圓度和 表面光潔度。表面光潔度。 3. 電磁噪聲電磁噪聲 產(chǎn)生的原因：轉(zhuǎn)子齒槽產(chǎn)生的周期性單邊磁拉力；脈振磁場時磁拉力周期性變化產(chǎn)生的原因：轉(zhuǎn)子齒槽產(chǎn)生的周期性單邊磁拉力；脈振磁場時磁拉力周期性變化 。 抑制措施：（抑制措施：（1）采用斜槽；）采用斜槽； （2）增大電機的氣隙；）增大電機的氣隙； （3）采用不均勻氣隙。）采用不均勻氣隙。 二、無線電干擾及其抑制二、無線電干擾及其抑制 產(chǎn)生的原因：換向火化產(chǎn)生的原因：換向火化 抑制措施抑制措施：（：（1）改善換向，降低火花等級；改善換向，降低火花等級； （2）采用金屬外殼對電機屏蔽，并將屏蔽接地；）采用金屬外殼對電機屏蔽，并將屏蔽接地； （3）將兩個勵磁繞組對稱的接在電樞兩端，增加高頻傳輸阻抗；）將兩個勵磁繞組對稱的接在電樞兩端，增加高頻傳輸阻抗； （4）加濾波器，電容容量為）加濾波器，電容容量為0.11F，電感值約為，電感值約為50500H。 第六節(jié)第六節(jié)