电机学——单相串励电动机

单相串励电动机单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材施加单相交流电源的直流电动机原理与结构单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材(a)直流串励(b)交流串励单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材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。单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材改进措施：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。单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材1233单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材1－换向片；2－塑料壳体；3－云母片工作特性励磁磁通电枢磁通旋转电势：dqtnapNnCedmdesin60tEtfWdmRasin2sin260pnfRdmedmRanCfWE212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，即单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材变压器电势：d在励磁绕组中产生的变压器电势)sin(0tdmddmRafWE2)90sin(20tEdtdWeddfd对应的相量形式（滞后磁通90度）：dmfdfWjE44.4单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材变压器电势q在电枢绕组中感应产生的变压器电动势EEdEqEd0qI()afIRR2UqE()afjIXXUdEtqmqsin)90sin(2tEdtdWeqqaqqmaqfWjE44.4UXXIjRRIEEEUfafaqd2)()(单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材由相量图可得功率因数角为UEERRIEEXXIEdfadfaq2cossin)(sincos)(arctan0000yxUUarctan由于0很小可忽略不计，上式可简化为：EEEqdarctan12edmECn可见，旋转电势E越大，功率因数越高。因故转速越高，功率因数越高。单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材工作特性I()Ifn()eIfT,eTn0)(eTfI)(nfI)(eTfn0cos21ICTdmT202cos21ICICCTTfT不考虑饱和，认为磁通与电流成正比为一抛物线。实际上，因为磁路饱和，后一段曲线如虚线所示。单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材机械特性曲线0neT)(nfI)(eTfndmefanCRRIUE21)(cosfefafeCCRRICCU221cosdmefaCRRIUn21)(cosICffefaCCRRTCUn2单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材U=UN0.8UN0.6UN0.4UN0Tn不同电压时的机械特性1.当电压一定时，电机转速随转矩的增大而自动减小；2.当负载转矩一定时，降低电枢电压可减小电机转速。10coseT功率因数与转矩的关系单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材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单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材单相串激电动机速度控制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单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材晶闸管调压调速串联电抗器调速~~MM~M~M1fW2fW1fW2fW串励绕组改接调速（改变励磁磁通）单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材励磁绕组分接头调速串联电阻调速~M~M单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材可控移相整流调压：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。单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材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，使可控硅导通。单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材两种线路对比：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。单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材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单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材思考题与习题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？单相串励电动机普通高等教育“十一五”国家级规划教材