串激电机培训教材.docx

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1、串激电机培训教材目录第一章基本知识介绍1、串激原理2、结构形式第二章 串激电机基本特性及绕线方式第三章换向及火花知识1、火花产生的原因2、影响火花的因素3、火花的抑制1、噪音和振动的关系2、振动产生的原因3、噪音和振动的抑制第四章噪音及振动第五章EMC相关知识第六章 串激电机的设计第七章 串激电机的安全认证要求第一章基本知识介名1、串激原理(1)、串激电机的特点a、使用方便。交流电源、直流电源下均可使用；改变输入电压大小，可以改变转速，调速很方便。b、转速高、体积小、重量轻。它的运行转速一般在10000-60000转/分之间。电机转速越高铁磁材料的用量越少，电机的体积和重量相应减小，比如，80

2、00转/分的单相串激电动机的重量只有相同功率的2800转/分的单相感应电动机的1/37/2。c、起动转矩大，过载能力强。比如，12000转/分的单相串激电动机起动转矩为额定转矩的4-7倍，而单相感应电动机大多为1倍左右，有的还不到1倍，因此，单相串激电动机使用时，不易被子卡住、制动，有大的过载能力。有时还可用作重负载起动的伺服电动机。b、便于大批量自动化生产，生产效率高，生产成本低。(2)、类似结构电机的励磁方式a、他励式:他励式励磁绕组与电枢绕组不相连接，而由另一个独立的直流电源供给励磁.b、并励：励磁绕组与电枢绕组并联，两个绕组上的电压相等，即电机的端电压.c、串励励磁绕组与电枢绕组串联,

3、两个绕组中电流相同.d、复励：励磁绕组分两部分,一个与电枢绕组串联，另一个与电枢绕组并联.如串联绕组所产生的磁动势与并联绕组所产生的磁动势方向相同,称为积复励;若两者相反,则称为差复励.通常应用的直流电机为积复励.先将串联绕组与电枢绕组串联,然后再与并联绕组并联,称长分接法复励;反之,先将并联绕组与电枢绕组并联,然后再与串联绕组串联,称短分接法复励.00 00o o串激他激00 O0并激复激(3)、串激电机原理串激电机是一种其定子线圈，亦称激磁绕组(产生主磁场的绕组)同转子线圈，亦称电枢绕组(产生转矩的绕组)通过电刷和换向器串联在一起再接到电源的一种电机。串激电机电气原理图，如图所示。定子线圈

4、电板1定子线圈电源实际上，前面说过，有了换向器和电刷后，转子线圈中的电流在一个极下始终保持一个方向。比如，在S极下电流是流入线圈，以表示，那么，再N极下电流是流出线圈，以。表示。实际上，转子铁芯每个槽均嵌放有线圈，而且所有转子线圈均通过换向器片串联起来，形成一个闭合回路。串激电机工作原理图，如图所示。这是2极电机的情况。定子线圈N图中定子线圈通过电流h产生了磁通力，转子线圈也流过电流，比如，在S极下的线圈的电流方向是流入纸面，用表示，而在N极下的线圈的电流方向是流出纸面,用。表示。定子线圈建立的磁通同通电的转子线圈中的导体相互作用产生电磁转矩，使电机转子旋转。电机的旋转方向可用左手定则确定。今

5、后将定子线圈中的电流称激磁甩流，而转子线圈中的电流称电枢电流。激磁电流是流过电刷的总电流，也即是电源提供的电流。电刷将转子线圈分开成两部分并联起来形成两条支路，每条支路的电流为流过电刷电流的一半，也即激磁电流的一半，为L=h/2。2、串激电机的结构第二章串激电机基本特性及绕线方式1、运行特性a、用交流电或直流电都能运行当一台直流串激电动机，改变它的电源极性，电动机的转矩和转速的方向不变，这是因为激磁电流与电枢绕组是串联的，激磁电流与电枢电流同时改变方向的缘故。如图所示，如果把它接到交流电源上，也能得到同样的结果。这是由于交流电的正半波相当于直流电源的正极性，而交流电的负半波相当于直流电的负极性

6、。b、串激电机的机械特性（机械特性即负载与转速的关系）串激电动机的机械特性较软，即随着机械负载的增加，转速迅速下降P outo o o o Oo o o o O5 4 3 2 1Q.El时，并列的元件可以布置成同槽式或异槽式，如图24所示:图示元件上、下层边的布置方式电枢绕组元件总数S为电枢槽数Z和U的乘积，一般与换向片数K相等，即S=K二UZ,电枢绕组总导体数，Na=2SWab)绕组参数电枢绕组元件在槽内的安放位置及其与换向片之间的连接规律由下列绕组跨距和参数确定：槽跨距YZ,是一个元件的两个边在电枢圆周上用槽数表示的跨距。YZ的数值应等于或接近于一个极距的内槽数，即YZ=Z/2P e Z式

7、中， Z一以槽数表示的短距数，eZl,取“-”号时，为短距绕组；取“ + ”号时,为长距绕组；Z=0时，为整距绕组。整距绕组的感应电动势和电磁转矩最大，但换向性能稍差，相同的情况下换向火花稍大;短距或长距绕组对换向有利，相同情况下火花稍小；长距绕组端部接线长，导线用得多，因此通常采用短距绕组。第一跨距Y1,是一个元件的两个元件边在电枢圆周上用换向片数表示的跨距，也称后跨距。Yl= (K/2P) e K= (UZ/2P) e K ,式中， K以换向片数表示的短距数。第二跨距Y2,是接在同一换向片上的两个元件边在电枢圆周上用换向片数表示的跨距，也称为前跨距。换向器跨距YK,是一个元件的两个出线端在

8、换向器上用换向片数表示的跨距。合成跨距Y,是两个相邻串联元件的对应边在电枢圆周上用换向片数表示的跨距，其值等于YK,即Y=YK。均匀线跨距Yeq,是需接均压线的绕组内相邻等电位点在电枢圆周上用换向片数表示的跨距。重路数m,是绕组的并联支路数对其相应单重绕组并联支路数的倍数。闭路数t,是所有绕组元件与换向片连接后所形成的闭合回路数。t为换向片数K与YK的最大公约数。不同类型绕组（叠绕组、波绕组）的各种跨距，如图25和图26所示。a）叠绕开口式（前进）b）叠绕交叉式（后退）a）波绕开口式（后退）2、绕组的对称条件在磁场对称分布和电刷接触良好的情况下，为了使电机空载时电枢绕组内部无环流，负载时各并联

9、支路电流均匀分配，电枢绕组各支路的元件数应相等，其对应元件或元件边应处于相同的磁场位置，使绕组在运行时，电枢绕组各并联支路具有相同的电动势和电流。符合上述要求的电枢绕组称为对称绕组。对称绕组应该满足下列对称条件：U二整数；Z/a二整数；p/a二整数。式中，a一并联支路对数；p一极对数。这些条件合称为第一种对称条件。若第一种对称条件不能满足，可退而满足第二种对称条件：u二整数；z/a=整数；（2p） /a=整数。3、常用电枢绕组在单相串激电动机和小功率永磁直流电机中常用的电枢绕组为：同槽式的单叠绕组和单波绕组。c）单叠绕组：元件布置特点：组成一条支路的各个串联元件，其对应边处于同一主磁极下，元件

10、前后相叠。槽内元件边按双层布置。重路数mL=l。 支路对路a=pmL=p o电刷数Nb=2P。单叠绕组：支路数比波绕组多，用于一般电压和转速的各种容量电机。单波绕组：支路数量少，只有两条并联支路，不需均压线，制造方便。适用于小容量及电压较高或低速电机。复叠绕组：支路数比单叠绕组多，适用于大中型或低电压大电流电机。元件布置特点：组成一条支路的各个串联元件，其对应边处于所有同极性的主磁极下，元件展开呈波浪形。槽内元件按双层布置。重路数 支路对数好1（支路数与磁极数无关，而且恒等于2,即好1）。 电刷数Nb=2X, 1WXWP（用多于2个电刷的目的，一是使电流分配于较多的电刷上，因而可使换向器的长度

11、缩短，二是保证两支路的对称性。通常电刷数等于磁极数。 闭路数81。 绕组跨距：YZ=Z/2P eZ； Y1=K/2P e K； YK= （Kl） /P （对于 P 为偶数的单波绕组，K必须是奇数，即Z和U都应是奇数，公式中取“ + ”时，为交叉绕组，取“-”时，为开口绕组;Y=YK； YZ=YK-Ylo均压线：不需要。c）复叠绕组，实际上只制造两叠绕组，即此=yk=2。若换向器由偶数换向片组成，例如，k二24,则得到两个独立的闭合绕组。如果从第一换向片开始绕线，当yz=2时，则奇数换向片，即1-3-5-23-1和这相对应奇数槽组成一个独立的闭路绕组；同样，偶数换向片2-4-6-24-2和这相对

12、应的偶数槽组成一个独立的闭路绕组。这种电枢绕组称为双闭路两叠绕组。若换向器数K为奇数，例如k=23,则按1-3-523-2-422-1的次序连成一个闭路绕组。这种电枢绕组称为单闭路两叠绕组。）元件布置特点：同单叠绕组。重路数mLl支路对数a二pmL电刷数Nb=2p闭路数t为k与Yk的最大公约数绕组跨距：YZ=（Z/2P） Z； Y1=（K/2P） 8K； YK=土矶（取“ + ”号时为开口绕组,取“-”号时为交叉绕组。）；YZ=Yl-YKo均压线：用甲种加乙种或丙种d）复波绕组：在绕换向器一周后，最后所接的换向片可和出发的换向片相紧接，但也可离它2, 3或mw片换向片，这时所得到的不是一个而是2, 3mw个独立的单波绕组,各有两条并联支路,而全部mw个绕组则有a=mw对支路。如果k和Yk互为质数,就可得单闭路复波绕组。元件布置特点：同单波绕组。重路数：支路对数：a= mwo电刷数Nb=2p。闭路数t为k与Yk的最大公约数。绕组跨距：Y