串励电动机
串励电动机
串励电动机串励电动机是一种常见的直流电动机，广泛应用于各个领域。
本文将从工作原理、结构设计、优缺点等方面详细介绍串励电动机。
首先，我们来了解一下串励电动机的工作原理。
串励电动机的工作原理是利用直流电流在电磁铁产生的磁场中产生力矩，从而驱动电动机的运转。
具体来说，串励电动机包括一个电枢和一个磁极。
当电流通过电枢时，电枢产生的磁场与磁极的磁场相互作用，产生电机的力矩，使电机开始运转。
在结构设计方面，串励电动机通常由电枢、磁极、定子、转子等部件组成。
其中，电枢是电动机的主要部分，由许多个绕组组成，绕组分布在电枢内部的槽槽中，通过接通电源使电流通过电枢，产生磁场。
磁极是电动机的固定部分，产生稳定的磁场，与电枢磁场相互作用产生力矩。
定子是电动机的支撑结构，起到固定电枢和磁极的作用。
转子是电动机的转动部分，固定在电动机的轴上，通过与电枢产生的磁场相互作用，驱动电机的转动。
串励电动机具有一些独特的优点。
首先，串励电动机具有较高的起动转矩，适用于起动和停止频繁的场合。
其次，串励电动机的转速范围广，可以根据需要进行调整。
此外，串励电动机运行稳定，转速与负载变化较小。
最后，串励电动机结构简单，易于维修和安装。
然而，串励电动机也存在一些缺点。
首先，串励电动机在负载变化较大的情况下，转速容易发生大幅度变化。
其次，串励电动机的电枢绕组复杂，制造成本较高。
此外，由于串励电动机是直流电动机，需要特殊的电源供电，限制了其在一些场合的应用。
总的来说，串励电动机是一种常见的直流电动机，具有广泛的应用前景。
它的工作原理简单，结构设计合理，具有较高的起动转矩和转速范围广的优点。
然而，由于负载变化的限制和制造成本较高，串励电动机在一些特定的场合可能存在局限性。
我们在使用串励电动机的时候，需要根据具体需求和实际情况进行选择和调整，以达到最佳的使用效果。
电动机他励,并励,串励工作原理
电动机他励,并励,串励工作原理
电动机的励磁方式决定了其工作原理，以下是电动机他励、并励和串励的工作原理：
1. 他励电动机：励磁绕组与电枢绕组无连接关系，由其他直流电源对励磁绕组供电。
运行过程中励磁磁场稳定且容易控制，易实现再生制动。
当采用永磁激励时，电机效率高，重量体积小。
但由于励磁磁场稳定，电机机械特性不理想，无法产生足够大的输出转矩。
2. 并励电动机：励磁绕组与电枢绕组相并联，共用同一电源。
励磁绕组两端电压就是电枢绕组两端电压，励磁绕组用细导线绕成，匝数多，电阻大，励磁电流较小。
性能基本与他励式直流电机相同。
3. 串励电动机：励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源。
这种直流电机的励磁电流就是电枢电流。
这种电机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。
为了使励磁绕组中不引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以串励式直流电机通常用较粗的导线绕成，它的匝数较少。
串励式直流电机在低速运行时，能给电动汽车提供足够大的转矩，而在高速运行时，电机电枢中的反电动势增大，与电枢串联的励磁绕组中的励磁电流减小，电机高速运行时的弱磁调速功能易于实现，因此串励式直流电机驱动系统能较好地符合电动汽车的特性要求。
以上内容仅供参考，如需电动机他励、并励、串励工作原理的更多信息，建议查阅相关电动机的工作原理文献或咨询专业技术人员。
他励、串励、并励、复励直流电动机的机械特性_及其工作特性与应用领域1
他励、串励、并励、复励直流电动机的机械特性，及其工作特性与应用领域一、他励直流电动机的机械特性，及其工作特性与应用领域图中：n0为理想空载转速 n’0是实际空载转速。
他励电机的机械特性曲 线斜率小，机械硬度高。
他励直流电动机工作特性 1. 转速特性2. 转矩特性TT C C '=Φ3. 效率特性a ae e R U n I C C =+ΦΦe T a Ta T C I C I '==Φ2Fe mecCufaaa c21a f 2Δ100%1()pp p I R I U P P U I I ⎡⎤++++η=⨯=-⎢⎥+⎣⎦应用领域他励电动机常用于转速不受负载影响又便于在大范围内调速的生产机械。
如大型车床、龙门刨床。
二、串励直流电动机的机械特性，串励电动机的机械特性为双曲线，转速随转矩的增加而下降速率很快，称为软特性Rj=0为自然机械特性Rj不等于零为人工机械特性工作特性电动势平衡方程式电动势公式 转矩平衡方程式 转矩公式（其中，R fc 为串励绕组电阻）应用领域串励电机因转速可调范围广，启动扭矩大的特点被广泛的应用于电动工具，厨房用品，地板护理产品领域。
a e a a E C n C I n'==Φe 20T T T =+2e T a T aT C I C I '==Φae f C C K '=TT f C C K '=2e 200602πP T T T T n=+=+⋅三、并励直流电动机的机械特性n0为理想空载转速,与端电压有关，直线斜率k<0,表明n是T的减函数，其下降速率与调节电阻Rj大小有关。
Rj=0为自然机械特性Rj不等于零为人工机械特性Rj=0时，特征曲线接近于水平线，表示硬特性。
即硬度高。
工作特性1. 转速特性当U=U N , I f =I f N 时，n=f (I a )的关系曲线如图2. 转矩特性当U=U N ,I f =I fN 时，T e =f (I a )的关系曲线如图e T a Ta T C I C I '==ΦTT C C '=Φ3. 效率特性当U=U N ,I f =I fN 时，η=f (I a )的关系曲线如图2Fe mec Cuf a a a c 21a f 2Δ100%1()p p p I R I U P P U I I ⎡⎤++++η=⨯=-⎢⎥+⎣⎦应用领域并励电动机常用于转速不受负载影响又便于在大范围内调速的生产机械。
串励直流电动机最全原理讲解
特点
定子的构造决定了电动机 的功率、转速和转矩特性。
转子
作用
转子是电动机的旋转部分， 主要作用是在磁场中受力 旋转。
组成
转子通常由铁心和绕组组 成，绕组同样承载电流， 在磁场中受力旋转。
特点
转子的构造和材料对电动 机的效率、寿命和可靠性 有重要影响。
电刷与换向器
作用
电刷和换向器是电动机中用于引 导电流流入和流出的部件。
过热
可能是电机过载或散热不良， 需要检查电机负载和散热系统 。
噪声过大
可能是机械故障或电机内部故 障，需要检查电机和机械系统
的运行状态。
使用注意事项
选择合适的电源电压
使用电压应与电机额定电压相符，避免过电 压或欠电压运行。
避免过载运行
电机应避免过载运行，以免造成电机过热或 损坏。
定期检查电刷位置
电刷位置应定期检查和调整，确保电机正常 运行。
分类与应用
分类
根据用途和结构，串励直流电动机可分为交直流两用电机、电动工具专用电机、 家用电器电机等。
应用
在电动工具、家用电器、医疗器械、摄影器材等领域广泛应用。
02
串励直流电动机的结构
定子
01
02
03
作用
定子是电动机的固定部分， 主要作用是产生磁场。
组成
定子通常由铁心和绕组组 成，绕组是电流的载体， 当电流通过绕组时，会产 生磁场。
不断优化电机设计和控制策略，以实现更高的能效比。
智能化和网络化
结合物联网和人工智能技术，实现电机远程监控、故障诊断和预测 性维护。
环保和可持续发展
研发更加环保的材料和工艺，降低生产过程中的能耗和排放。
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串励电动机的调速方法及其注意问题
串励电动机的调速方法及其注意问题随着工业技术的发展，串励电动机在工业生产中具有广泛的应用。
其具有输出扭矩大、速度调节范围广等优点，因此在许多工业领域都有着重要的地位。
而串励电动机的调速方法及其注意问题则是使用者需要了解的重要内容。
本文将对串励电动机的调速方法及其注意问题进行详细的介绍，希望对使用者有所帮助。
一、串励电动机的调速方法1. 机械调速法机械调速法是通过改变传动系统的传动比来实现电机的调速。
可以通过改变齿轮传动比、液力变速器、离合器等方式来实现电动机的调速。
机械调速法简单可靠，但是调速范围较小，且不够灵活。
2. 电阻调速法电阻调速法是通过改变电动机的励磁电流来实现调速的方法。
在串励电动机中，通过改变励磁电流的大小可以改变电机的转矩和速度。
电阻调速法调速范围较大，但是效率不高，且需要较大的功率损耗。
3. 变频调速法变频调速法是通过改变电动机的供电频率来实现调速的方法。
通过变频器可以实现对电机供电频率的调节，从而实现电机的调速。
变频调速法调速范围广，效率高，但是设备成本较高。
4. 矢量控制调速法矢量控制调速法是近年来发展起来的一种高级调速方式。
通过控制电机的转子电流和磁通，可以实现对电机的高性能调速。
矢量控制调速法调速范围广，效率高，但是控制系统复杂，需要高精度的传感器和控制器。
二、串励电动机调速注意问题1. 过载保护在进行电动机调速时，要注意电动机的最大扭矩和额定扭矩，避免超载运行，从而导致电动机损坏。
2. 温度保护电动机在长时间高速运行时会产生较大的热量，因此要注意电动机的温度保护，及时降低负载或停机降温。
3. 风扇散热在电动机长时间高速运行时，要注意检查风扇散热情况，确保电动机正常散热，避免过热损坏。
4. 电磁兼容在进行电动机调速时，要注意电动机的电磁兼容性，避免调速设备对电动机产生电磁干扰，影响电动机的正常运行。
5. 润滑情况电动机在长时间高速运行时，要注意检查电机轴承的润滑情况，确保轴承正常润滑，避免由于润滑不良而导致轴承损坏。
直流电动机和串励直流电动机
在脉宽调制调速控制中，电动机电枢电压的平均 值由电源电压％、脉冲周期以及开关管在每个周 期内所导通的时间所决定的，可以由下式表示， 式子1-3
式中a为占空比，也就是导通时间与脉冲周期T之比；U 为电源电压。式(1．3)表明，输入到电枢绕组两端的平 均电压由脉冲占空比a及电源电压U所决定，并且与占 空比成正比。改变占空比的大小就可以相应地改变施 加到电动机两端的平均电压，也就实现了直流电动机 的调压调速。
1-1直流电动机结构示意图
1-2直流电动机工作原理图
直流电动机的工作原理见图1．2所示。在电 刷A、B的两端施加直流电压，且电刷A为 “+"，B为“一"，则电枢绕组中电流i的方向 为AabcdB。主磁极上方为N极，下方为S极， 根据电磁力定律可以得出载流导体ab，cd在 磁场中所受到电磁力的大小为： f=Bil 式(3—1) 式中，f为载流导体ab，cd在磁场中所受电磁力 的大小，由左手定则来确定电磁力的方向；B为 主磁极上励磁绕组所产生的气隙磁通的大小；i 为电枢绕组内直流电流的大小;l为载流导体的有 效长度。
1．2．2 串励直流电动机的数学模型 为了研究串励直流电动机的调速特性，首先应得到其电压 与电枢电流以及转速与电磁转矩之间数学模型与传递函数。
图1．8串励直流电动机的动态原理图
根据串励直流电动机的动态原理图1．8，建立其动态电压平 衡方程和转矩平衡方程：
根据所建立的电压与转矩平衡方程建立串励直流电动机的传 递函数。
式子1-6
将式(1-4)代入转矩公式(1-6)，得丰励直流电动机的电磁转矩 方程为：
式子1-7
图1-6串励直流电动机工作特性图 其转矩特性见图1-6所示。由式(1-7)可知，当气隙磁通量不变 时，电磁转矩与电枢电流I成正比。实际上，随着电枢电流的 增加，气隙磁通必略有减少。因此，转矩特性略有减小。见 图3-6所示，电动机电磁转矩正比于电枢电流的平方，即随着 电流的增加，转矩将呈平方倍增加，所以串励电动机与其他 类型的电动机相比，在启动电流一样的情况下，启动转矩较 大，且过载能力也较强。
串励直流电动机原理讲解
2.7.1 机械特性
1．固有机械特性
图2.30是串励电动机的接 线图，励磁绕组与电枢绕组串联， 电枢电流Ia即为励磁电流If，电枢 电流Ia（即负载）变化将引起主 磁通 变化。
在 Ia 较小，磁路未饱和时，
与
Ia
成正比，即
KIa
（2-23）
式中，K为比例常数。此时，电磁转矩
2.31中BC段。
图2.31 Βιβλιοθήκη 励电动机 的固有机械特性由机械特性曲线可以看出：
（1）特性曲线是一条非线性的软特性，随着负载转矩 的增大（减小），转速自动减小（增大），保持功率 基本不变，即有很好的牵引性能，广泛用于机车类负 载的牵引动力。
（2）理想空载转速为无穷大，实际上由于有剩磁磁通 存车”在现，象n0一。般因可此达，（串5励～电6）动n机N，是空不载允运许行空会载出或现轻“载飞运 行或用皮带传动的。
起（动3）转由矩于大T，em与过I载a的能平力方强成。正比，因此串励电动机的
2．人为特性
串励直流电动机 同样可以采用电枢串 电阻、改变电源电压 和改变磁通的方法来 获得各种人为特性， 其人为机械特性曲线 的变化趋势与他励直 流电动机的人为机械 特性曲线的变化趋势 相似，如图2.32所示。
图2.32 串励直流电动 机的人为机械特性
图2.33 串励电 动机的他励能 耗制动
（2）自励能耗制动 自励式能耗制动时，电枢回路脱离电源后，通过制动电阻形
成回路，但为了实现制动，必须同时改接串励绕组，以保证励磁 电流的方向不变，如图2.34（a）所示。自励能耗制动时的机械特 性如图2.34（b）中曲线BO段所示。由图可见，自励能耗制动开 始时制动转矩较大，随着转速下降，电枢电动势和电流也下降，
串励电动机的调速方法及其注意问题
串励电动机的调速方法及其注意问题串励电动机是一种常用的电动机类型，广泛应用于各个领域。
为了满足不同工作条件下的调速需求，对串励电动机进行调速是必要的。
本文将介绍串励电动机的调速方法以及需要注意的问题。
一、串励电动机的调速方法1. 电压调速法电压调速法是最常用的一种调速方法，通过改变电动机的供电电压来实现调速。
降低电压可以降低电动机的转速，增加电压则提高转速。
但需要注意的是，电压调速法会影响电机的起动和工作性能，特别是在低速调节时容易出现转矩不足的问题。
2. 变频调速法变频调速法是一种通过改变电动机供电频率来实现调速的方法。
通过变频器将交流电转换成可调频率的交流电源，控制电动机的转速。
变频调速法具有调速范围广、调速精度高、运行平稳等优点，适用于对转速要求较高的场合。
3. 励磁调速法励磁调速法是通过改变电动机的励磁电流来实现调速的方法。
通过控制励磁电流的大小，可以改变电动机的磁场强度，从而影响电动机的转速。
励磁调速法调节范围较小，一般用于转速要求不高的场景，例如风机、水泵等。
4. 额定频率绕组调速法额定频率绕组调速法是一种通过改变电动机绕组的接法来实现调速的方法。
通过改变绕组的接线方式，可以改变电机的极数，从而影响电动机的转速。
额定频率绕组调速法调速范围较小，适用于对转速要求不高的应用场景。
二、串励电动机调速注意问题1. 保持稳定的励磁特性在串励电动机调速过程中，需要注意保持励磁特性的稳定。
励磁特性稳定可以确保电动机的转速精度和输出性能。
因此，在调速过程中需要注意励磁电流的调整，避免励磁电流过大或者过小而导致不稳定的转速。
2. 防止过热串励电动机在调速过程中容易产生过热问题，特别是在低速、大负载运行时更容易发生。
为了避免过热问题，需要采取相应的散热措施，如增加风扇散热、提高通风条件等，同时要合理控制电机负载，以减少过热风险。
3. 控制电流和电压在进行电压调速或者变频调速时，需要合理控制电流和电压的大小，避免电动机工作时电流过大或者电压过高，以免对电机产生影响，甚至造成设备损坏。
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串励电动机多应用于吸尘器、手电钻等手提便携式电动工具作动力。
它实际上是小功率交直流串励电动机。
下面是几个关于串励电机参数计算的实例：
已知电机参数：
使用电压U=220V
转子铁芯外径D=3.8cm
转子铁芯叠长L=5.5cm
换向器片数K=24
转子槽数Z=12
转子齿宽b2=0.35cm
转子轭部高度h2=0.65cm
1. 电枢绕组计算
（1）校验使用电压
et=U/K
使用电压,V U 220
换向器换向片数 K 24
相邻换向片间电压,V et 9.17
结论：基本满足良好的换向条件
（2）电动机输入功率估算
电动机输入功率估算
Ps=α*D2*L*n*Bg*A/86000
极弧系数α 0.67
转子铁心外径, cm D 3.8
转子铁心叠长, cm L 5.5
电动机转速, r/min. n 14000
气隙磁密, T Bg 0.44
电枢线负载, A/cm A 110
电动机输入功率，W Ps 419.26
电动机输出入功率
PN=[3η/(2+η)]*Ps
串励电动机效率η 0.5 - 0.6
电动机输出入功率, W PN 251.55 - 0.00 取 PN= 300 试算
（3）转子电流
I=PN/(η*cosφ*UN)
电动机功率因数 cosφ 0.95
转子电流, A I 2.39
（4）转子绕组总导线数计算
每极总磁通
Φ=α*τ*Bg*L/10000
极踞，cm τ 5.97
每极总磁通, Wb Φ 9.68E-04
转子绕组总导线数
N=(64 - 70)*UN/(n*Φ)
转子绕组总导线数, 根 N 1039 - 1137 取 N= 1088
（5）转子每线圈匝数
Wy=N/(2*K)
转子每线圈匝数 Wy 22.7
取 Wy = 24
转子绕组实际总导线数 N 1152
（6）转子每槽导线数
SZ=N/Z
转子槽数 Z 12
转子每槽导线数 SZ 96
（7）转子导线截面积
S2=I/(2*j)
导线电流密度, A/mm2 j 13
转子导线截面积, mm2 SZ 0.0920
转子导线直径, mm d2 0.342
取 d2 0.35
标准导线截面积, mm2 SZ 0.0962
（8）校核
a. 槽满率校验
b. 电枢实际线负载校核
A=N*I/(2*π*D)
电枢实际线负载, A/cm A 115.43
结论：与初选值接近，是允许的
c. 转子齿部磁密校核
Bt=Bg*t/(0.93*b2)
转子齿距 t 0.99
转子齿宽 b2 0.35
转子齿部磁密, T Bt 1.34
结论：齿部磁密校核可通过
d. 转子轭部磁密校核
Bc=Φ/(1.86*h2*L*0.0001)
转子轭部高度, cm h2 0.65
转子轭部磁密 Bc 1.46
结论：齿部磁密校核可通过
（9）励磁绕组每极匝数
W1=Kg*N/2
经验系数 Kg 0.25
励磁绕组每极匝数 W1 144
（10）励磁绕组导线选择
导线直径
d1=(1.34 - 1.5)*d2
导线直径 d1 0.4690 - 0.5250
取 d1 0.5
标准导线截面积, mm2 S1 0.1963
二、性能调整计算
W=W'*n'/n
初始转速, r/min. n' 13500
目标转速, , r/min. n 14000
定子或转子线圈初始匝数 W' 24
定子或转子线圈目标匝数 W 23
三、改变使用电压后的计算
1. 改变使用电压后的线圈匝数
W=W'*U/U'
初始转子线圈或定子每极匝数 W' 24 初始使用电压 U' 220
目标使用电压 U 110
定子或转子线圈目标匝数 W 12
2. 改变使用电压后的定子线径
d1=d1'*(U/U')1/2
初始定子绕组线径 d1' 0.35
初始使用电压 U' 220
目标使用电压 U 110
拟用定子绕组线径 d1 0.4950
3. 改变使用电压后的电枢绕组线径
d2=d2'*(U/U')1/2
初始电枢绕组线径 d2' 0.50
初始使用电压 U' 220
目标使用电压 U 110
拟用电枢绕组线径 d2 0.7071。