串激電機設(shè)計基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

1、電機基礎(chǔ)知識培訓(xùn) 第一節(jié) 電機基本原理 第二節(jié) 電機繞組基本原理 第三節(jié) 改變轉(zhuǎn)速、電壓的計算公式 第四節(jié) 主要計算公式 第五節(jié) 定轉(zhuǎn)子線額的初步計算 第六節(jié) 一些經(jīng)驗公式NSTIInNSNTSII圖一圖二第一節(jié)串勵電機基本工作原理1.1工作原理圖：2.3 改變電機轉(zhuǎn)向方法從圖可以看出，轉(zhuǎn)子的兩條并聯(lián)支路與定子繞組互相串聯(lián)，因而定子繞組的導(dǎo)體截面積必須比轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體面積截面積大一倍左右。如何改變轉(zhuǎn)向改變定子做法：1、改變定子線圈接線方式，碳刷線與電源線對調(diào)2、一對碳刷線對調(diào)3、改變定子繞線方式如果上述3種方式中隨意其中2種同時更改，不影響方向。（如四角出線定子對調(diào)碳刷線與電源線的同時也改變了

2、碳刷線位置，即第1、2種方式同時更改，對于兩頭出線定子改變第一種方式可以改變轉(zhuǎn)向，因為碳刷位置沒變，也即第1種方式更改）改變轉(zhuǎn)子繞線方式 對調(diào)電源線進線無效果2.2 短路、斷路定義短路：當一個線圈內(nèi)部有幾匝導(dǎo)線因絕緣而互相接通或者某一個線圈與其它線圈因絕緣而接通，就是短路。由于短路電機運轉(zhuǎn)后所表現(xiàn)出來的性能：轉(zhuǎn)速較慢，聲音低沉，電刷下火花較大，短時間內(nèi)，電機便冒煙燒機。由于斷路電機運轉(zhuǎn)后所表現(xiàn)出來的性能：由圖一可以看出，電流經(jīng)電刷流入轉(zhuǎn)子后，分為兩路，但從圖二可以看出，上面的支路有開路現(xiàn)象，由于每個線圈都是串聯(lián)的，由此電流只經(jīng)過下面的支路，流到電刷B，從而總的電磁轉(zhuǎn)矩減少，電機出力下降，并出現(xiàn)

3、強烈火花，如果上面的支路也有開路現(xiàn)象，那就產(chǎn)生不了電磁轉(zhuǎn)矩，電機也就不會轉(zhuǎn)動了。181920212223241234567891011121314151617161514131211109876543212423222120191817AB1 81920212223241234567891011121314151 617161 514131211109876543212423222120191817AB圖一：正常情況圖二：斷路情況斷路情況示意圖第二節(jié) 繞組基本原理2.1 換向器式電機繞組分類1）單疊： 同一極下的線圈串聯(lián)成一條支路 電樞支路數(shù) = 電機的極數(shù)， 每一個線圈的的頭和尾連接在兩個相

4、鄰的換向片上 2）單波： 所有N極下的線圈串聯(lián)成一條支路，S極下的線圈串聯(lián)成另一條支路，電樞支路數(shù) = 2 線圈的頭和尾相隔一些換向片 （2極電機所連接的換向片是相鄰的）3）復(fù)疊4）復(fù)波5）混合2.2 單疊繞組這些繞組的主要區(qū)別在于：從電刷端看進去，電樞繞組形成了不同數(shù)目的并聯(lián)支路數(shù)生產(chǎn)實踐中大多數(shù)采用單疊或單波繞組在小型換向器式電機上幾乎都是采用單疊繞組123456654321Y1+Y2=Y =YK= 1Y1+Y2=Y =YK= -1Y1: 第一節(jié)距，也叫后節(jié)距，即一個線圈的兩個有效邊之間的跨距，以虛槽數(shù)表示，以實槽數(shù)表示，就稱為實槽后節(jié)距，用YS表示。Y2: 第二節(jié)距，也叫前節(jié)距，即前一個

5、線圈的次邊到后一線圈的首邊之間的跨距，以虛槽數(shù)表示Y: 合成節(jié)距，兩個相鄰線圈對應(yīng)邊之間的距離。YK:每一個線圈首端與尾端所聯(lián)結(jié)的兩個換向片之間的跨距Y1-Y2=YK=1Y1-Y2=YK=-12.3 虛槽數(shù)、換向片數(shù)、實槽數(shù)之間的關(guān)系2.3.1虛槽：一個線圈的上層邊和一個線圈的下層邊所組成的一個單元槽。2.3.2雙層繞組：是指槽中有兩層線圈邊的繞組。由圖可知，一個實槽可以分成一個、二個或三個虛槽，如果以Z表示實槽數(shù)，Zd表示轉(zhuǎn)子上總的虛槽數(shù)，一個實槽中的并列元件數(shù)用Uz表示，繞組的線圈數(shù)S，換向片數(shù)用K,由于每一個線圈有每一個線圈有兩個線圈邊，每個換向器片也連接著兩個線圈邊，兩個線圈邊，每個換

6、向器片也連接著兩個線圈邊，而兩個線圈邊也組成一個虛槽，而兩個線圈邊也組成一個虛槽，則S=K= Zd = Uz Z,由此可見，換向片數(shù)K與實槽數(shù)是一個倍數(shù)關(guān)系，我們實際當中用的最多的也一般都是24片12槽，36片18槽，36片12槽，32片16槽，28片14槽。2.4短距、全距概念實槽后節(jié)距公式：ys=Z/2-其中Z/2為兩極電機的極距，考慮到實槽節(jié)距必須是整數(shù)，因此當槽數(shù)Z為單數(shù)時，取為0.5，從而使ys湊成整數(shù)，此時實槽節(jié)距小于節(jié)距，稱為短距，當槽數(shù)為雙數(shù)時，若取為零，則實槽節(jié)距等于全距，但實際中往往取1，則我們公司在用的24片12槽，實槽后節(jié)距為5，實槽節(jié)距小于節(jié)距，也就是短距，36片18

7、槽也一樣的道 理，實槽后節(jié)距為8。短距優(yōu)點：可以全自動繞線，同時改善火花。2.5單迭繞組實例（如本公司的28J2,偏1片）要畫出轉(zhuǎn)子繞線圖，首先要計算出這個繞組的有關(guān)節(jié)距，y=yk=1,ys=Z/2-(=1)則ys=5（即線圈短距為1-6槽）S=24,Z=12,，則Uz2，（也即1個實槽等于2個虛槽），y1=2*5=10個虛槽，y2=y1-1=9個虛槽，在表中第二行數(shù)字為表示線圈第一邊所在的槽號，第三行數(shù)字表示線圈第二邊所在的槽號，根據(jù)y1=10可知，一個線圈兩邊之間所間隔的距離是10個虛槽 ，因此線圈的第一邊放在第1槽中，第二槽一定放在第11個虛槽 中，所以在表中1-11，2-12，3-13

8、等連接起來代表一個線圈，再根據(jù)表中y2=9，可知，某一個線圈的第二邊和相鄰連接線的第一邊所跨過的距離是9個虛槽 ，它們連接起來就表示線圈之間的串聯(lián)次序。再把28J2的起繞點標為1，按所繞順序全部標出共24片，所對應(yīng)的槽 分別標為1，共12槽，也就形成了每兩個線圈所在的實槽 數(shù)，展開圖也就畫出來了，在圖中，實線代表線圈的第一邊，虛線代表線圈的第二邊。2.6換向火花電氣原因當電刷偏離幾何中性線一定角度時,換向組件既切割電樞磁場,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電勢ea;又切割主磁場,產(chǎn)生對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電勢em.它們符合右手安培定則.角越大, em越大.且em的電勢方向同er的相反.當碳刷逆轉(zhuǎn)向偏離角后,換向組件產(chǎn)生的直軸旋轉(zhuǎn)

9、電勢em與交軸旋轉(zhuǎn)電勢ea及電抗電勢er的方向相反,這樣就出現(xiàn)(ea+er-em)使換向需釋放的能量p減小,從而改善了火花.越大,使得em越大,則出現(xiàn)em(er+ea),同樣使能量p增大,不利換向,這樣會使原本延遲的換向變?yōu)槌?同時還使電磁轉(zhuǎn)矩下降,故需合適的角.SemreaenN2.7 生產(chǎn)中實用的繞線圖這組紅色圈與換向器連接關(guān)系（偏移） ，適用于任意槽內(nèi)的一組線圈。BACCAB起始鉤換向器鐵芯鉤對槽Z=12 槽數(shù)U=2 虛槽K=Z*U=24 換向片數(shù)2.8怎么觀察偏鉤？-轉(zhuǎn)子繞線示意圖(360整組繞法）尋找轉(zhuǎn)子繞線示意圖上的尾鉤（第23鉤）以線圈所在的槽與尾鉤來比較。常規(guī)繞線：本槽比每三

10、鉤（1槽2鉤） 順疊繞方向的第三鉤 BACCAB槽 中 心 線線 圈 中 心 線偏 槽360留底線法BACCAB偏槽 線圈中心線槽中心線尋找轉(zhuǎn)子繞線示意圖上的起鉤（第20鉤）以線圈所在的槽與起鉤來比較。2.7 判定依據(jù)? 槽、鉤數(shù)（由于一個線圈有兩個線頭，而一個換向片上聯(lián)接著兩個線頭（一個線圈的始端和串聯(lián)著的線圈的末端），因此線圈數(shù)也必然等于換向片數(shù)，也就是也幾片換向片就有幾個線圈），槽、鉤對齊情況 （左、右）偏幾鉤 疊繞方向（右疊繞、左疊繞） 留底與否（留底為第1槽先繞1個線圈，最后再繞上第2個線圈，整組為第1槽就繞完兩個線圈。） 線圈中心線：相鄰槽內(nèi)與本槽線圈相連接的第一個線圈邊合在一起來

11、看，并把連到換向片的連線作為基線，這幾個連接線的中心，就是這個槽內(nèi)的線圈中心線。第三節(jié) 改變轉(zhuǎn)速、電壓時的性能計算第四節(jié) 單相串激電機的一些常用公式: 4.14.1反電勢計算公式反電勢計算公式4.2電機主要參數(shù)之間的關(guān)系電機主要參數(shù)之間的關(guān)系4.2.1電負荷電負荷(線負荷線負荷)、電密及發(fā)熱因子之間的關(guān)系、電密及發(fā)熱因子之間的關(guān)系.電負荷A定義: 沿電樞圓周單位長度上的安培導(dǎo)體數(shù)稱為電負荷.公式: N - 電樞總導(dǎo)體數(shù) D - 電樞外徑電密J:- 導(dǎo)體單位橫載面積上通過電流的大小. d - 導(dǎo)體直徑發(fā)熱因子: 電樞繞組的線負和導(dǎo)體電密J的乘積AJ叫發(fā)熱因子.它決定了電機溫升的高低. 從上可見,

12、在電流一定的條件下,對于整個電機有:導(dǎo)線的橫截面積越大,則溫升越低;電樞直徑越大,則溫升越低;電樞匝數(shù)越小,則溫升越低.但在實際情況中,為了增大力矩,往往電樞匝數(shù)較大,使得電樞溫升高于定子線圈部位的溫升.電機絕緣等級越高,允許發(fā)熱因子的數(shù)值越大, D NIA24dIJ4.2.2電機的體積、轉(zhuǎn)速與功率之間的關(guān)系電機的體積、轉(zhuǎn)速與功率之間的關(guān)系.BApnLD162NPP PnLDPnLD22PLD 2對于串勵電動機 :因串激電動機則式中: - 計算功率, -效率, P - 額定功率, - 計算極弧系數(shù), - 類同于電機的體積.從上可知:在要求的轉(zhuǎn)速與計算功率比值一定的條件下,改用不同類型的電機芯片

13、(即改變D),則可通過改變鐵芯長度L來保證達到相同的性能;（經(jīng)驗公式：如果用不同的疊高需達到同樣的電機轉(zhuǎn)速，則匝數(shù)計算公式為：目標匝數(shù)初始疊高/目標疊高*初始匝數(shù)）在電機的芯片與長度一定的條件下,要求的功率越大,則轉(zhuǎn)速越高,如若要保證工作點的轉(zhuǎn)速,則應(yīng)提高工作點的效率;在功率一定的條件下,可提高轉(zhuǎn)速以減小電機體積.4.2.3電負荷與磁負荷之間的關(guān)系電負荷與磁負荷之間的關(guān)系.由可知:若線負荷A不變,氣隙磁密B增大,則電機體積減小,用鐵量減小;同時因鐵損與成正比則電機鐵耗增大,溫升也將升高;同時氣隙磁層降和磁路飽和程度增加,功率因子下降;磁負荷B不變,線負荷A增大,則電機體積減小,用鐵量減少;因B

14、一定,而鐵芯重量減小,則鐵耗減少;同時因每極磁通變小,為了產(chǎn)生一定的感應(yīng)電勢,則繞組匝數(shù)必須增加,致使用銅量增加,銅耗隨之增加,使繞組溫升增高.4.2.4 轉(zhuǎn)矩計算公式轉(zhuǎn)矩計算公式M=9.56*P2/n4.2.5轉(zhuǎn)子的最大殘余不平衡量轉(zhuǎn)子的最大殘余不平衡量mr=Me. 平衡精度=en/9550 從這兩個公式中可以得出m=Me/r, e=（平衡精度9550）/n，把本公司采用的6.3級平衡精度代入上式，并且動平衡是殘余不平衡量公布在左右兩側(cè)校準面上的，從而可以得出殘余不平衡量計算公式為：m=(M 6.3 4775)/nr(g)M 質(zhì)量(Kg) r 半徑(cm) n 轉(zhuǎn)速（r/min）4.2.6安匝比安匝比第5節(jié) 定子線額電阻值的計算實際測量