单相串励电动机
单相交流串励电动机分解课件
通过改变电机的输入电压或电流的大小，可以改变电机内部的磁场强度，从而 改变电机的输出转矩和转速，实现电机的控制。
制动与反转
制动方式
单相交流串励电动机通常采用能耗制动方式进行制动，即将电机的工作绕组短接 ，使电机迅速停止转动。
反转原理
要使单相交流串励电动机反转，只需将电源的相序改变即可，即将原来加在电机 工作绕组上的电源相序反接，使电机反转。
如发现电动机运行声音异 常或有焦味，可能是绕组 短路或断路，需及时停机 检查并修复。
轴承故障
轴承损坏或润滑不足会导 致电动机振动或异响，需 更换轴承或增加润滑。
电源故障
电源线接触不良或断路可 能导致电动机无法启动或 运行不稳定，需检查电源 线路并进行修复。
Part
05
单相交流串励电动机的发展趋 势与未来展望
工作原理
当定子的磁场发生变化时 ，转子受到磁力的作用， 开始旋转。
换向器
作用
换向器的作用是改变电流的方向 ，以使得电动机能够持续旋转。
组成
换向器主要由换向片和电刷组成， 换向片固定在转子上，电刷则固定 ，使得电刷不断地改变电流的方向 ，从而使得电动机能够持续旋转。
未来发展前景
市场需求持续增长
随着社会经济的发展和科技的进步，单相交流串励电动机 在各个领域的应用将更加广泛，市场需求将持续增长。
技术创新推动产业发展
未来，技术创新将继续推动单相交流串励电动机产业的发 展，提高产品质量和技术水平。
环保和节能要求提高
随着环保意识的提高和节能减排政策的实施，单相交流串 励电动机的环保和节能性能将受到更多关注，产业将迎来 更多发展机遇。
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单相串激电动机常见故障
单相串激电动机常见故障
单相串激电动机常见故障包括：
1. 绕组烧坏：由于过载、电压过高或绝缘老化等原因，导致绕组烧坏。
2. 电刷磨损：电刷长时间使用会磨损，导致电机无法正常工作。
3. 轴承损坏：长时间使用或受到外力冲击，轴承可能会损坏，导致电机转动不灵活或产生异常噪音。
4. 绕组短路或开路：由于绝缘老化或外部因素破坏，绕组可能会出现短路或开路的情况，导致电机无法正常工作。
5. 电机转子不良：转子可能存在制造缺陷或损坏，导致电机无法正常运转或产生振动。
6. 电源故障：电机所接收的电源电压不稳定或提供的电源质量差，都可能导致电机故障。
7. 电机启动困难：由于起动电容器故障、开关损坏等原因，电机可能会出现启动困难。
8. 机械连接松动：电机的机械连接部分（如螺栓、紧固件等）如果松动，会导致电机运转不稳定或产生噪音。
以上仅列举了一些常见故障，具体故障还可能由其他因素引起，因此需要专业人员进行维修和排查。
单相串激电机
三、电磁噪声
二极单相串激电机所产生的电磁噪声主要是槽致噪声。在采用单数槽 转子时，槽致噪声是由于周期性的单边磁拉力的变化所产生的，如下图。 采用双数槽转子时，不会 发生上述情况，但齿槽效 应较严重，引起振动。 除上述原因，还有电 流中的高次谐波分量，在 定转子气隙中产生谐波磁 场也会产生不均匀力波， 造成振动而产生噪声。
I＝Ia＝If
串激电动机特点和主要用途
串激电动机特点 1）可交流、直流两用； 2）转速高，一般8000~35000转/分； 3）调速方便（调压调速），且转速与电源频率无关； 4）启动转矩大，4~6倍额定转矩； 5）机械特性较软，过载能力强； 6）体积小，用料省； 7）不足：碳刷和换向器有磨损、换向火花、电磁干扰等 主要用途 1）电动工具（电钻、角磨、电锯、砂光机、电刨） 2）园林工具（割草机、修枝剪、电链锯） 3）医疗器械（牙床机） 4）家用电器（吸尘器、电吹风、榨汁机、滚筒洗衣机）
非通用措施
也可采用阻容电路进行滤波，其中的电阻为压敏电阻。当加在压敏 电阻两端的电压值低于额定电压时，它的电阻几乎是无穷大，而稍为超 过额定值后，电阻值便急剧下降。利用此原理，压敏电阻即可限制和吸 收电机所产生的脉冲电压和浪涌电流。 虽然采用电感-电容电路基本上可达到滤波的作用，但由于在高频下 电容器引线有很大的电抗，往往消弱了滤波的效果。在某些电机的试验 曲线中可以看到，在个别高频段，骚扰电压幅值超过标准的范围，这主 要是某一频率下的火花骚扰造成的。因此，要将普通电容换成“穿心式 电容”，但由于此类电容价格较贵，所以对于这类电机还需在电刷与外 壳间并联二个电容，以消除这些频率的干扰。 问：为什么串激电机的两个定子线圈通常对称接在电枢两端？ 答：不接在电枢的一端，增加了两端电路的高频传输阻抗，对抑制 30MHz以下的干扰，能有明显效果。
单相串励电动机接线方法
单相串励电动机接线方法电动机是现代工业生产中不可或缺的设备之一，它能够将电能转化为机械能，为生产加工提供动力。
在众多类型的电动机中，单相串励电动机是一种常见的型号，它的接线方法对于电动机的正常运行具有至关重要的作用。
本文将详细介绍单相串励电动机的接线方法。
一、单相串励电动机的概述单相串励电动机是一种常见的电动机类型，它的结构简单，使用方便，价格相对较低。
单相串励电动机的工作原理是通过电流的变化来改变磁场的方向，从而使电动机的转子产生旋转力矩，实现机械能的转换。
该型号电动机的结构由定子、转子、电刷和电容器组成，其中定子和转子的绕组都是串联的。
二、单相串励电动机的接线方法单相串励电动机的接线方法对于电动机的正常运行至关重要，正确的接线方式可以有效地避免电机的损坏和故障。
下面我们将详细介绍单相串励电动机的接线方法。
1. 接线前的准备在进行单相串励电动机的接线之前，需要对电机进行一些准备工作。
首先需要检查电机的绕组和电容器是否正常，是否存在短路和断路等问题。
其次需要检查电机的电刷是否磨损，是否需要更换。
最后需要准备好接线所需的工具和材料，如绝缘胶带、电线等。
2. 接线步骤单相串励电动机的接线过程相对简单，主要分为以下几步：（1）将电机的电容器、电刷和绕组接线端分别标记出来。
（2）将电容器的两个端子分别与电机的两个绕组接线端相连，连接时需要注意极性。
（3）将电刷的两个端子分别与电机的两个绕组接线端相连，连接时需要注意极性。
（4）将电机的一端绕组的一端接地，另一端与电源相连。
（5）将电机的另一端绕组的一端接地，另一端与电源相连。
（6）用绝缘胶带将接线处进行绝缘，确保安全可靠。
3. 接线注意事项在进行单相串励电动机的接线过程中，需要注意以下几点：（1）接线时需要注意电机的极性，确保电机的正负极正确连接。
（2）接线前需要检查电机的绕组、电容器和电刷是否正常，避免因故障而导致电机损坏。
（3）接线时需要使用绝缘工具，确保接线处的安全可靠。
第八章 单相交流串励电动机
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 )
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
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。
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
单相串励电动机.
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8.单相串励电动机
d dm sin( t 0 )
2Wa f R dm E
变压器电势：
d在励磁绕组中产生的变压器电势
d d ed W f 2Ed sin( t 0 90) dt
对应的相量形式（滞后磁通90度）：
d j 4.44 fW f dm E
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8.单相串励电动机
变压器电势
q在电枢绕组中感应产生的变压器电动势
q qm sin t d q eq Wa 2Eq sin( t 90) dt
U
Ed jI ( X a X f ) Eq
Ed E q arctan E
1 Ce ndm 可见，旋转电势E越大，功率因数越高。因 E 2 故转速越高，功率因数越高。
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8.单相串励电动机
工作特性
T
I f (Te )
I f (n)
n f (Te )
1 CT dm I cos 0 2
8.单相串励电动机
工作特性
励磁磁通 d
电枢磁通 q
pN n dm sin t 旋转电势： e Ce n d 60a 2Wa f R dm sin t 2E sindm 2 若计及换向元件损耗和铁耗，磁通d在 相位上滞后电流 if 一个0角，即 E 2Wa f R dm
2U
q j 4.44 fWa qm E
E
Eq Ed
q d
0
I
E I (R R ) a f
E E d E q I ( Ra R f ) jI ( X a X f ) 2U U
单相串励电机原理
单相串励电机原理嘿，咱聊聊单相串励电机那神奇的原理！这单相串励电机啊，在咱生活里那可是个厉害的角色，就像个不知疲倦的小勇士，到处发挥着大作用。
单相串励电机，听起来是不是有点神秘？其实啊，它的原理并不复杂。
简单来说，就是通过电流在定子和转子之间产生磁场，然后让转子转起来。
这就好比一场磁场的“拔河比赛”，电流就是那根绳子，把定子和转子紧紧地拉在一起，让它们一起动起来。
定子呢，就像是电机的“大本营”。
它里面有很多线圈，当电流通过这些线圈的时候，就会产生磁场。
这个磁场可不是一般的磁场哦，它就像一个巨大的磁铁，有着强大的吸引力。
转子呢，就像是一个调皮的孩子，在定子的磁场里跑来跑去。
转子上也有线圈，当定子的磁场和转子的磁场相互作用的时候，转子就会受到一个力，这个力就会让转子转起来。
电流在这个过程中可重要了。
它就像电机的“能量饮料”，给电机提供动力。
没有电流，电机就没法工作。
电流越大，电机的力量就越大。
这就像人喝了更多的能量饮料，就会更有精神，更有力气。
单相串励电机的速度也很有意思。
它的速度可以通过改变电压来调节。
电压越高，电机转得就越快；电压越低，电机转得就越慢。
这就像开车一样，油门踩得越大，车跑得就越快；油门踩得越小，车跑得就越慢。
而且啊，单相串励电机还很耐用呢。
它可以在各种环境下工作，不怕热，不怕冷，不怕潮湿。
这就像一个坚强的战士，不管遇到什么困难，都能坚持下去。
比如说在夏天，天气很热，很多电器都容易出问题，但是单相串励电机却能正常工作。
在冬天，天气很冷，它也不会被冻坏。
单相串励电机的用途也非常广泛。
在电动工具里，它可是个大功臣。
像电钻、电锯这些工具，都离不开单相串励电机。
它能提供强大的动力，让我们轻松地完成各种工作。
在小家电里，它也有一席之地。
比如吸尘器、搅拌机，都有单相串励电机的身影。
它让这些小家电变得更加好用，更加方便。
想象一下，如果没有单相串励电机，我们的生活会变成什么样呢？电钻钻不动墙，电锯切不了木头，吸尘器吸不了灰尘，搅拌机也搅不动食物。
单相串励电动机
单相串绕电动机是一种常用的单相电动机。
它的特点是在转子上有一个线圈，线圈与定子上的磁极相互作用产生旋转力矩。
它具有结构简单、体积小、重量轻、启动电流小、运行噪音小等优点，常用于家用电器、工具机械、水泵、风扇等低功率驱动装置。
此外，单相串绕电动机还具有转速稳定、启动时电流小等特点，但是它的功率较低，适用于低速，负载较轻的场合，并且由于其单相输入，启动电流较大，因此需要配备启动装置或配合其它电动机使用。
单相串绕电动机的控制方式主要有电流控制和电压控制。
电流控制方式通过控制电流来调节转速，电压控制方式则是通过控制电压来调节转速。
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Ux E q + I ( X σa + X σf ) + Ed cos 0 E sin 0 = arctan = arctan Uy I ( Ra + R f ) + Ed sin 0 + E cos 0 + 2U
由于0很小可忽略不计，上式可简化为：
Ed + Eq = arctan E
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
可控半波整流
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单相串励电动机
M M
~
晶闸管调压调速
Wf 1
M
~
串联电抗器调速
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1 2
1－换向片； 2－塑料壳体； 3－云母片
3
3
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单相串励电动机
工作特性
励磁磁通 Φ d 电枢磁通 Φ q
pN nΦ dm sin ωt 旋转电势： e = Ce nΦ d = 60a = 2Wa f R Φ dm sin ωt = 2E sin ωt
单相串励电动机
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。 实际上该电机的运行情况恶劣，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。
& Φq & Φd
0
& I
& & E I (R + R ) a f
& 2U
& & & & & & & U = E Ed Eq + I ( Ra + R f ) + jI ( X σa + X σf ) + 2U
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单相串励电动机
单相串励电动机
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 dΦ q eq = Wa = 2Eq sin(ωt 90°) dt
& & E q = j 4.44 fWa Φ qm
& E
& U
& Ed & jI ( X a + X f ) & E
q
& Eq & Ed
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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，所以调速范围比移相调压小。 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。
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改进措施： 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； 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。
n
机械特性曲线
Te
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1. 当电压一定时，电机转速随转矩的增大而自动减小；
n
2. 当负载转矩一定时，降低电枢电压可减小电机转速。
cos
1
U=UN 0.8UN 0.4UN 0 0.6UN T
0
Te
不同电压时的机械特性
Wf 1
M
Wf 2
Wf 2
串励绕组改接调速 （改变励磁磁通）
~
~
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M
M
励磁绕组分接头调速
~
串联电阻调速
~
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单相串励电动机
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，达到调节加到串励电机 上的平均电压，实现速度控制。
单相串励电动机
单相串励电动机
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单相串励电动机
原理与结构
施加单相交流电源的直流电动机
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单相串励电动机
(a) 直流串励
(b) 交流串励
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功率因数与转矩的关系
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单相串励电动机
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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单相串励电动机
单相串激电动机速度控制
单相串励电动机
思考题与习题 1. 直流串励电动机为什么不宜在交流电源上 运行？单相串励电动机能不能在直流电源 上运行？ 2. 如何使单串励电动机旋转方向倒转？当单 相串励电动机负载增加时，转速将如何变 化？功率因数将如何变化？
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单相串励电动机
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 通风噪声、机械噪声、电磁噪声 无线电干扰的抑制
电容滤波器
电容电感滤波器
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1 Ce nΦ dm 可见，旋转电势E越大，功率因数越高。因 E = 2
故转速越高，功率因数越高。
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单相串励电动机
工作特性
T=
I = f (Te ) I = f (n ) n = f (Te )
1 CT Φ dm I cos 0 2
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单相串励电动机
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，a f R Φ dm = Ce nΦ dm 2 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0角，即
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单相串励电动机
Φ d = Φ dm sin( ωt 0 )
I I = f (n )
不考虑饱和，认为磁通与电流成正比
I = f (Te )
1 ′ T= CT C f I 2 cos 0 = CT I 2 2
为一抛物线。 实际上，因为磁路饱和，后 一段曲线如虚线所示。
0
Te , n
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& & E = 2Wa f R Φ dm
变压器电势：
Φd在励磁绕组中产生的变压器电势
dΦ d ed = W f = 2Ed sin(ωt 0 90°) dt
对应的相量形式（滞后磁通90度）：
& & Ed = j 4.44 fW f Φ dm
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单相串励电动机
I = f (n ) 1 E = U cos I ( Ra + R f ) = 2Ce nΦ dm U cos I ( Ra + R f ) n= 1 Ce Φ dm = Cf I 2 Ra + R f U cos = 2 1 Ce C f Ce C f I 2
0
n = f (Te ) Ra + R f U n= 2 C′ T Ce C f