串激電機(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

1、電機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn) 第一節(jié) 電機(jī)基本原理 第二節(jié) 電機(jī)繞組基本原理 第三節(jié) 改變轉(zhuǎn)速、電壓的計(jì)算公式 第四節(jié) 主要計(jì)算公式 第五節(jié) 定轉(zhuǎn)子線額的初步計(jì)算 第六節(jié) 一些經(jīng)驗(yàn)公式NSTIInNSNTSII圖一圖二第一節(jié)串勵(lì)電機(jī)基本工作原理1.1工作原理圖：2.3 改變電機(jī)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(duì)調(diào)2、一對(duì)碳刷線對(duì)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(shí)更改，不影響方向。（如四角出線定子對(duì)調(diào)碳刷線與電源線的同時(shí)也改變了

2、碳刷線位置，即第1、2種方式同時(shí)更改，對(duì)于兩頭出線定子改變第一種方式可以改變轉(zhuǎn)向，因?yàn)樘妓⑽恢脹](méi)變，也即第1種方式更改）改變轉(zhuǎn)子繞線方式 對(duì)調(diào)電源線進(jìn)線無(wú)效果2.2 短路、斷路定義短路：當(dāng)一個(gè)線圈內(nèi)部有幾匝導(dǎo)線因絕緣而互相接通或者某一個(gè)線圈與其它線圈因絕緣而接通，就是短路。由于短路電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后所表現(xiàn)出來(lái)的性能：轉(zhuǎn)速較慢，聲音低沉，電刷下火花較大，短時(shí)間內(nèi)，電機(jī)便冒煙燒機(jī)。由于斷路電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后所表現(xiàn)出來(lái)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(gè)線圈都是串聯(lián)的，由此電流只經(jīng)過(guò)下面的支路，流到電刷B，從而總的電磁轉(zhuǎn)矩減少，電機(jī)出力下降，并出現(xiàn)

3、強(qiáng)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(jī)也就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)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(jī)的極數(shù)， 每一個(gè)線圈的的頭和尾連接在兩個(gè)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(jī)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(jìn)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(shí)踐中大多數(shù)采用單疊或單波繞組在小型換向器式電機(jī)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(gè)線圈的兩個(gè)有效邊之間的跨距，以虛槽數(shù)表示，以實(shí)槽數(shù)表示，就稱為實(shí)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(gè)

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(gè)相鄰線圈對(duì)應(yīng)邊之間的距離。YK:每一個(gè)線圈首端與尾端所聯(lián)結(jié)的兩個(gè)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(shí)槽數(shù)之間的關(guān)系2.3.1虛槽：一個(gè)線圈的上層邊和一個(gè)線圈的下層邊所組成的一個(gè)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(gè)實(shí)槽可以分成一個(gè)、二個(gè)或三個(gè)虛槽，如果以Z表示實(shí)槽數(shù)，Zd表示轉(zhuǎn)子上總的虛槽數(shù)，一個(gè)實(shí)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(gè)線圈有每一個(gè)線圈有兩個(gè)線圈邊，每個(gè)換向器片也連接著兩個(gè)線圈邊，兩個(gè)線圈邊，每個(gè)換

6、向器片也連接著兩個(gè)線圈邊，而兩個(gè)線圈邊也組成一個(gè)虛槽，而兩個(gè)線圈邊也組成一個(gè)虛槽，則S=K= Zd = Uz Z,由此可見，換向片數(shù)K與實(shí)槽數(shù)是一個(gè)倍數(shù)關(guān)系，我們實(shí)際當(dāng)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(shí)槽后節(jié)距公式：ys=Z/2-其中Z/2為兩極電機(jī)的極距，考慮到實(shí)槽節(jié)距必須是整數(shù)，因此當(dāng)槽數(shù)Z為單數(shù)時(shí)，取為0.5，從而使ys湊成整數(shù)，此時(shí)實(shí)槽節(jié)距小于節(jié)距，稱為短距，當(dāng)槽數(shù)為雙數(shù)時(shí)，若取為零，則實(shí)槽節(jié)距等于全距，但實(shí)際中往往取1，則我們公司在用的24片12槽，實(shí)槽后節(jié)距為5，實(shí)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(shí)槽后節(jié)距為8。短距優(yōu)點(diǎn)：可以全自動(dòng)繞線，同時(shí)改善火花。2.5單迭繞組實(shí)例（如本公司的28J2,偏1片）要畫出轉(zhuǎn)子繞線圖，首先要計(jì)算出這個(gè)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(gè)實(shí)槽等于2個(gè)虛槽），y1=2*5=10個(gè)虛槽，y2=y1-1=9個(gè)虛槽，在表中第二行數(shù)字為表示線圈第一邊所在的槽號(hào)，第三行數(shù)字表示線圈第二邊所在的槽號(hào)，根據(jù)y1=10可知，一個(gè)線圈兩邊之間所間隔的距離是10個(gè)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(gè)虛槽 中，所以在表中1-11，2-12，3-13

8、等連接起來(lái)代表一個(gè)線圈，再根據(jù)表中y2=9，可知，某一個(gè)線圈的第二邊和相鄰連接線的第一邊所跨過(guò)的距離是9個(gè)虛槽 ，它們連接起來(lái)就表示線圈之間的串聯(lián)次序。再把28J2的起繞點(diǎn)標(biāo)為1，按所繞順序全部標(biāo)出共24片，所對(duì)應(yīng)的槽 分別標(biāo)為1，共12槽，也就形成了每?jī)蓚€(gè)線圈所在的實(shí)槽 數(shù)，展開圖也就畫出來(lái)了，在圖中，實(shí)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(dāng)電刷偏離幾何中性線一定角度時(shí),換向組件既切割電樞磁場(chǎng),產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電勢(shì)ea;又切割主磁場(chǎng),產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電勢(shì)em.它們符合右手安培定則.角越大, em越大.且em的電勢(shì)方向同er的相反.當(dāng)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(shì)em與交軸旋轉(zhuǎn)電勢(shì)ea及電抗電勢(shì)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(huì)使原本延遲的換向變?yōu)槌?同時(shí)還使電磁轉(zhuǎn)矩下降,故需合適的角.SemreaenN2.7 生產(chǎn)中實(shí)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(duì)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(lái)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(lái)比較。2.7 判定依據(jù)? 槽、鉤數(shù)（由于一個(gè)線圈有兩個(gè)線頭，而一個(gè)換向片上聯(lián)接著兩個(gè)線頭（一個(gè)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(gè)線圈），槽、鉤對(duì)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(gè)線圈，最后再繞上第2個(gè)線圈，整組為第1槽就繞完兩個(gè)線圈。） 線圈中心線：相鄰槽內(nèi)與本槽線圈相連接的第一個(gè)線圈邊合在一起來(lái)

11、看，并把連到換向片的連線作為基線，這幾個(gè)連接線的中心，就是這個(gè)槽內(nèi)的線圈中心線。第三節(jié) 改變轉(zhuǎn)速、電壓時(shí)的性能計(jì)算第四節(jié) 單相串激電機(jī)的一些常用公式: 4.14.1反電勢(shì)計(jì)算公式反電勢(shì)計(jì)算公式4.2電機(jī)主要參數(shù)之間的關(guān)系電機(jī)主要參數(shù)之間的關(guān)系4.2.1電負(fù)荷電負(fù)荷(線負(fù)荷線負(fù)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(fù)荷A定義: 沿電樞圓周單位長(zhǎng)度上的安培導(dǎo)體數(shù)稱為電負(fù)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(guò)電流的大小. d - 導(dǎo)體直徑發(fā)熱因子: 電樞繞組的線負(fù)和導(dǎo)體電密J的乘積AJ叫發(fā)熱因子.它決定了電機(jī)溫升的高低. 從上可見,

12、在電流一定的條件下,對(duì)于整個(gè)電機(jī)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(shí)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(jī)絕緣等級(jí)越高,允許發(fā)熱因子的數(shù)值越大, D NIA24dIJ4.2.2電機(jī)的體積、轉(zhuǎn)速與功率之間的關(guān)系電機(jī)的體積、轉(zhuǎn)速與功率之間的關(guān)系.BApnLD162NPP PnLDPnLD22PLD 2對(duì)于串勵(lì)電動(dòng)機(jī) :因串激電動(dòng)機(jī)則式中: - 計(jì)算功率, -效率, P - 額定功率, - 計(jì)算極弧系數(shù), - 類同于電機(jī)的體積.從上可知:在要求的轉(zhuǎn)速與計(jì)算功率比值一定的條件下,改用不同類型的電機(jī)芯片

13、(即改變D),則可通過(guò)改變鐵芯長(zhǎng)度L來(lái)保證達(dá)到相同的性能;（經(jīng)驗(yàn)公式：如果用不同的疊高需達(dá)到同樣的電機(jī)轉(zhuǎn)速，則匝數(shù)計(jì)算公式為：目標(biāo)匝數(shù)初始疊高/目標(biāo)疊高*初始匝數(shù)）在電機(jī)的芯片與長(zhǎng)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(diǎn)的轉(zhuǎn)速,則應(yīng)提高工作點(diǎn)的效率;在功率一定的條件下,可提高轉(zhuǎn)速以減小電機(jī)體積.4.2.3電負(fù)荷與磁負(fù)荷之間的關(guān)系電負(fù)荷與磁負(fù)荷之間的關(guān)系.由可知:若線負(fù)荷A不變,氣隙磁密B增大,則電機(jī)體積減小,用鐵量減小;同時(shí)因鐵損與成正比則電機(jī)鐵耗增大,溫升也將升高;同時(shí)氣隙磁層降和磁路飽和程度增加,功率因子下降;磁負(fù)荷B不變,線負(fù)荷A增大,則電機(jī)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(shí)因每極磁通變小,為了產(chǎn)生一定的感應(yīng)電勢(shì),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(jì)算公式轉(zhuǎn)矩計(jì)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(gè)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(jí)平衡精度代入上式，并且動(dòng)平衡是殘余不平衡量公布在左右兩側(cè)校準(zhǔn)面上的，從而可以得出殘余不平衡量計(jì)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(jì)算實(shí)際測(cè)量