第八章 单相交流串励电动机分解
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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Part
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
单相交流串激电机基本知识
单相交流串激电机基本知识单相交流串激电机基本知识一、单相交流串激电机的特点二、转子的生产工艺流程及每个工序注意要点三、定子的生产工艺流程及每个工序注意要点四、单相交流串激电机主要零部件材料简介五、单相交流串激电机火花产生的原因六、单相交流串激电机绕组温升的计算方法及控制绕组温升的措施七、单相串激电机火花等级的划分八、单相串激电机能量损耗及效率低的原因九、单相串激电机转子最大残余不平衡量的计算方法及解决振动的措施十、单相串激电机噪音的计算方法及解决噪声措施十一、单相串激电机转速调整的方法十二、改善电机换向和EMC的措施十三、现有铁芯与交流产品规格对照表十四、电机改变电压后的参数计算方法十五、电机电磁负荷的选择及电机参数的简单计算方法十六、电机参数的详细计算方法十七、无刷电机的特点及工作原理十八、单相异步电机的特点及工作原理一、单相串激电机的特点1. 激电机转速范围广,转速与频率无关,转速公式:n=(Ucos￠－IR－△U)/Ke×? (rpm)或者=60√2×E×10 /N×?,根据不同产品要求，转速可以从4000rpm至35000rpm以上,运用范围广,电动工具用的电机转速达（10000～38000）rpm以上；如电磨头电机的转速已经超过了38000rpm,专业文档供参考，如有帮助请下载。
．高速角磨的电机转速也达35000rpm以上。
而其他交流电机的转速都与电源频率有关,当电源频率为50Hz时,其转速不会超过3000RPM(n=60f/p, p=1, f=50Hz),因而其使用范围受到一定的限制.转速公式中各字母的意义在后面的电机计算公式中会介绍.2. 与其他交流电机相比,在同样功率下，产品体积缩小许多，材料节省，重量轻，适合大批量生产,制造成本低。
3. 起动转矩大,过载能力强。
起动转矩高达额定转矩的4-6倍,起动瞬间因转子机械惯性大，n=0,感应电势E=0,由电压平衡式可知U=E+IaR , Ia=U-E/R=U/R ,起动电流很大，因Ia(电枢电流）=If （激磁电流），If产生磁通φ也很大，因此起动转矩T=Ct ×Ia×φ也很大,不易被卡住,适合于使用在启动比较困难的地方。
串激电机基本知识及工艺
转子工艺流程之测试2
此处测试是转子完成所有加工工序后的最终测试, 1、测试片间电阻（检查转子是否有断线、换向器精车后槽内是否有
铜屑）； 2、测试焊接电阻（测试转子是否有虚焊、假焊）； 3、匝间测试（检查转子在前面所有加工工序中漆包线是否有碰伤.
损伤等）。
转子工艺流程之印刷防锈
不能用手直接拿换向器,防止换向器表面生锈，只能拿铁 芯或风叶;
转子工艺流程之点焊
正极为钨钢棒 负极为铜棒(最好选用鉻铜) 焊接前须对焊接棒的角度进行磨削,一般角度3-5度； 一般焊接到4000次左右须更换焊接棒； 严禁进行二次焊接
转子工艺流程之测试1
片间电阻±8%（根据产品设计要求）; 对角电阻±8% （根据产品设计要求）; 焊接电阻≤0.5mΩ; 匝间测试,波形不能少于4个,与标准波形的面积差≤15% 冷态绝缘电阻测试≥500MΩ; 高压测试:
Q(ZY/XY)-2/200；
单相串激电机的主要零部件材料
槽型与鈎型换向器
单相串激电机的主要零部件材料
换向器定义：电机转子上由换向片、云母片、 V形绝缘环、压圈和紧固件组成的电流换向 装置。
换向器是几个接触片围成圆型，分别连接转 子上的每个触头，外边连接的两个电极称为 电刷与之接触，同时只接触其中的两个。
粗糙度测试仪
转子工艺流程之精车
压装风叶后的尺寸检查; 风叶不能有缺损、毛刺、变形、披锋等; 风叶端面跳动≤0.5MM； 轴向推力检查； 径向扭矩检查；
转子工艺流程之动平衡
最大切削深度≤1.5MM,不能切到漆包线; 切削长度不能超过铁芯长度的一半; 不能出现对角去重的情况; 不能出现缺齿槽的情况; 切削后齿槽内应无毛刺;
不锈钢弹簧丝硬度亮，弹性强，耐磨抗压性能好，常用 规 格：
单相交流串激电机基本知识培训
单相交流串激电机基本知识培训一、单相交流串激电机的原理单相交流串激电机是一种常见的电动机，它通过交流电源提供电能，实现动力传递。
其原理是利用电流通过电磁绕组形成磁场，从而产生电磁力，驱动电机转动。
交流电源通过转子绕组和定子绕组实现电流的变化，从而产生旋转磁场，使电机得以转动。
二、单相交流串激电机的结构单相交流串激电机的主要结构包括定子、转子、端盖、轴等部分。
定子上安装有绕组，而转子上装有绕组，这些绕组通过电源供给电流，形成磁场。
同时，电机还有轴承、风扇、端盖等辅助结构部分，用于支撑和冷却电机。
三、单相交流串激电机的特点1. 结构简单：单相交流串激电机的结构相对简单，维护和维修较为方便。
2. 起动性能较差：单相交流串激电机起动时需要外部助力，起动性能较差。
3. 负载能力弱：由于其结构和工作原理的限制，单相交流串激电机的负载能力相对较弱。
四、单相交流串激电机的应用领域单相交流串激电机广泛应用于家用电器、小型机械设备、风扇、泵等领域，由于其结构简单、成本适中，易于维护等特点，受到了广泛的应用。
五、单相交流串激电机的维护保养1. 定期检查电机的外观，保持电机的清洁，防止灰尘和水汽进入电机内部；2. 定期检查电机的电气连接，确保电机的接线正常；3. 定期检查电机的轴承和润滑情况，及时添加润滑脂，保证电机的正常运转；4. 定期检查电机的绕组，确保绕组的绝缘情况良好。
六、单相交流串激电机的能效提升方法1. 采用节能电源，选择能效较高的电源；2. 选择高效率的电机，提高电机的工作效率；3. 增加电机的冷却设备，确保电机的工作温度在合适范围内；4. 采用变频器等辅助设备，提高电机的控制精度。
七、单相交流串激电机的故障及排除方法1. 电机启动困难，可查看电源是否正常、电机是否接线正确等；2. 电机噪音大，可能是轴承损伤，需及时更换轴承；3. 电机运行不稳定，可能是由于电源不稳定，需检查电源线路。
八、单相交流串激电机的未来发展方向随着科技的不断进步，单相交流串激电机在结构、材料、控制等方面有了很多的发展和改进，未来可能会更加智能化、高效化和环保化，更好地满足人们对于电动机的需求。
图解单相串劢式电动机的维修解析
项目七 单相串劢式电动机的维修在功率相同的情况下，串劢式电机结构相对复杂，但体积小，轻便、过载能力强，转矩大、空载转速高达4000～12000r/min ，机械特性软（电动机输出功率基本稳定，转速随负载的增大而降低），调速范围广，可以采用交流或直流电源供电，维护、维修方便易学，广泛应用于各种电动工具的驱动。
项目学习目标项目基本功一、项目基本知识知识点一、认识使用串劢式电动机的常用电动工具常见的使用串劢式电动机的电动工具按用途可分为：电钻类、砂磨类、冲击类、剪切类（ 电剪刀、电动锯等）、装配类（如电动螺丝刀、电动扳手等）和医疗类等，详见表7-1。
表7-1 使用串劢式电动机的常用工具知识点二、串劢式电动机的运转原理 （1）串励式电动机的组成串励式电动机由定子绕组、电刷（碳刷）、换向器、转子绕组等组成，如图7-1所示。
（2）串劢式电机各部件配合工作的过程和原理定子绕组、转子绕组通过电刷1和电刷2、换向器串联在一起。
加上交流电后，定子绕组可等效成一对磁极不断改变的条形磁铁，所以定子绕组又叫劢磁绕组。
定子绕组产生的磁场对通电转子产生磁力矩，使转子转动。
如图7-2a 所示。
具体地说，当交变电压处于A 正B 负时，定子形成的磁极如图7-2b 所示，同时电流通过碳刷1、换向器流进图中转子下部的有效边（垂直进入纸面），从转子上部的有效边流出（垂直离开纸面），经碳刷2流至B 点，根据左手定则，定子的磁场对转子中的通电导体产生磁场力，使转子逆时针旋转。
当电压为B 正A 负时，定子形成的磁场和转子导体中的电流如图7-2c 所示，根据左手定则，转子仍然逆时针旋转。
（3） 调速串劢式电动机可以通过改变电动机的端电压来改变转速。
措施有串联电阻调速、并联电阻调速、晶闸管调速等，如图7-3所示。
，图7-2 串劢式电动机的运转原理示意图b c a2图7-1 串劢式电动机的组成（4） 正反转控制方法一、通过转换开关，将接在碳刷上的两个线头对调，即可改变串劢式电动机的旋转方向，如图7-4所示。
第八章 单相交流串励电动机
1. I f (Te )
T
1 2
CTdm I
cos0
1 2
CT C f
I2
cos0
CT' I 2
磁路不饱和时 T I2
2. I f (n)
略去 2U ，认为 0 0
则
E U cos I (Ra Rf )
1 2
Cedm
n
n U cos I (Ra Rf ) U cos 2 Ra Rf
对于直流串励电动机
U E Ia (Ra Rf ) 2U E Ce n
对于交流串励电动机
u
i
i f ia
d q
脉振磁通，频率为电源频率
一、磁通
u
i
i f ia
d q
二、感应电动势
电枢绕组切割 d 旋转电动势e d 交变，在励磁绕组中感应变压器电动势 ed q 交变，在电枢绕组中感应变压器电动势 eq
3. q在电枢绕组中产生的变压器电动势
ia q
q qm sin t
eq
Na
dq
dt
Naqm cost
与电流同相位
2Eq sin(t 900 )
E&q j4.44 fNa&qm
三、电压方程式和相量图
U& I&(Ra Rf ) jI&(xa x f ) 2U& E& E&d E&q U& E& E&d E&q I&(Ra Rf ) jI&(xa x f ) 2U&
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
单相沟通电机原理
单相沟通电机原理单相沟通电机只需一个绕组，转子是鼠笼式的当单相正弦电流经过定子绕组时，电动机就会发作一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时刻作正弦规则改动，但在空间方位上是固定的所以又称这个磁场是交变脉动磁场。
这个交变脉动磁场可分解为两个以一样转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子中止时，这两个旋转磁场在转子中发作两个巨细持平、方向相反的转矩，使得构成转矩为零，所以电动机无法旋转。
当我用外力使电动机向某一方向旋转时(如顺时针方向旋转)这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切开磁力线运动变小;转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切开磁力线运动变大。
这么平衡就打破了转子所发作的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推进方向旋转起来。
要使单相电动机能自动旋转起来，可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个适宜的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。
这么两个在时刻上相差90度的电流转入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上发作(两相)旋转磁场，电厂工作这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，起动后，待转速升到一守时，仰仗于一个设备在转子上的离心开关或别的自动操控设备将起动绕组断开，正常工作时只需主绕组工作。
因此，起动绕组可以做成短时工作办法。
但有很多时分，起动绕组并不断开，称这种电动机为电容式单相电动机，要改动这种电动机的转向，可由改动电容器串接的方位来完毕。
发作旋转磁场的另一种办法称为罩极法，又称单相罩极式电动机。
此种电动机定子做成凸极式的有南北极和四极两种。
每个磁极在1/3--1/4全极面处开有小槽，把磁极分红两个有些，小的有些上套装上一个短路铜环，好象把这有些磁极罩起来一样，所以叫罩极式电动机。
单相绕组套装在悉数磁极上，每个极的线圈是串联的联接时必需使其发作的极性依次按NSNS摆放。
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磁通和电流同时改变方向，转矩方向不变。
第三节 单相交流串励电动机的工作特性
对于直流串励电动机
U E I a ( Ra R f ) 2U E Ce n
对于交流串励电动机
i f d u i ia q
一、磁通
脉振磁通，频率为电源频率
i f d u i ia q
第二节 单相交流串励电动机的基本结构和工作原理
一、基本结构
与小功率直流串励电动机结构相同。
定子
定子铁心：0.5mm硅钢片叠成。
定子 定子绕组：由圆漆包线绕制的集 中绕组，与电枢绕组串联。 机壳、端盖等。 结构 转子铁心：0.5mm硅钢片叠成。 转子 电枢绕组：由圆漆包线绕组的单迭绕组。
转子铁心
换向器： T型铜排加云母绝缘。
E E E I (R R ) jI ( x x ) 2U U d q a f a f
Eq I ( x d x f ) Ed cos 0 E sin 0 Ux arctan arctan Uy E cos 0 2U I ( R f Ra ) Ed sin 0
二、感应电动势
电枢绕组切割 d 旋转电动势e
d 交变，在励磁绕组中感应变压器电动势 ed
q 交变，在电枢绕组中感应变压器电动势 eq
1. 旋转电动势 设 d dm sin t
PN ndm sin t 2 N a f Rdm sin t 2 E sin t 60a 1 E 2 N f Cedm n ； N 2 N a ；a 1 式中 a R dm 2 pn fR 不是转子感应电动势的频率，电动势频率为电源频率。 60 e Ced n
若0 很小，且忽略漏阻抗压及U 时
arctan
Eq Ed E
I ；E n
磁路不饱和时
Eq、Ed、E
n cos
四、电磁转矩
Te CTd (t )i(t ) CTdm sin(t 0 ) 2 I sin t 1 CTdm I cos 0 cos(2t 0 ) T T2 f 2
第八章 单相交流串励电动机
第一节 概述 第二节 单相交流串励电动机的基本结构和工作原理 第三节 单相交流串励电动机的工作特性 第四节 单相交流串励电动机的调速 第五节 单相交流串励电动机的噪声和无线电干扰
第八章 单相交流串励电动机
本章介绍单相交流串励电动机的结构、工作原理、运行特性和调速方法。
第一节 概述
定子铁心
转子铁心
定子
换向器
1 2
1－换向片； 2－塑料壳体； 3－云母片
3
3
二、工作原理
外加直流电压时
I f Ia U Te CT I a Ia
u i i f ia I m sin t
外加交流电压时
(t ) m sin t
Te CT (t )i (t )
磁路不饱和时 T I 2
2.
I f ( n)
略去 2 U ，认为 0 0
1 Cedm n 2 U cos I ( Ra R f ) Ra R f U cos n 2 1 1 Ce C f Cedm Ce C f I 2 2
ed N f
dd N f dm cos(t 0 ) 2 Ed sin(t 0 900 ) dt
Ed 4.44 fN f dm
3.
j 4.44N E d f dm
q在电枢绕组中产生的变压器电动势
ia q
eq N a dq dt
单相交流串励电动机是交流换向器电动机的一种。 按相数分 交流换向器电动机 按气隙磁场分 脉振磁场 旋转磁场 单相交流换向器电动机 多相交流换向器电动机
①使用方便。交直流两用，调压调速。 单相交流串励电动机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ特点 ②转速高、体积小、重量轻。
n T D2 L ③起动转矩大，过载能力强。 Tst (4 ~ 6)TN D2 L T PC
DT 系列 220V, 60~800W,
8000~14000r/min
DT2系列 220V, 140~1250W, 8000~14300r/min 电动工具
单相交流串励电 动机的基本系列 G 系列 220V, 8~750W, 4000， 6000， 8000
12000r/min
用于化工、医疗器械
U 系列 24V, 110V, 220V, 15~180W, 3600， 4000, 4500, 5600r/min 交直流两用
0 角。 由于换向元件损耗和铁耗的存在，磁通 d 在相位上滞后电流i f 一个
若 则 d dm sin(t 0 ) i i f ia 2 I sin t 2N f 取电动势 e 的参考向与电流相同时， E a R dm
2. d 在励磁绕组中产生的变压器电动势
q qm sin t
与电流同相位
N aqm cos t 2 Eq sin(t 900 )
j 4.44 fN E q a qm
三、电压方程式和相量图
I (R R ) jI ( x x ) 2U E E E U a f a f d q
T 1 CTdm I cos 0 平均转矩 2 1 交变转矩，平均值为零，使 CTdm I cos(2t 0 ) 电机振动和噪音增大。 2
T2 f
五、特性
U C,
1.
I f (Te ) ； I f (n) ；n f (Te ) ； cos f (Te )
I f (Te ) 1 1 ' 2 T CT dm I cos 0 CT C f I 2 cos 0 CT I 2 2