串激電機(jī)原理演示文稿

串激電機(jī)原理演示文稿本文檔共126頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分串激電機(jī)原理2本文檔共126頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分3

目錄緒論

(3)第一篇原理篇第一章

單相串激電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理(15)

第二章

單相串激電動(dòng)機(jī)的基本特性(33)第三章單相串激電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組(53)第四章?lián)Q向(69)第五章單相串激電動(dòng)機(jī)的噪聲及抑制(106)第六章

單相串激電動(dòng)機(jī)對(duì)無線電電視的干擾及抑制的措施(118)本文檔共126頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分4緒論單相串激電動(dòng)機(jī)使用很廣泛，主要用于各種家用電器，電動(dòng)工具，醫(yī)療器械，小型機(jī)床等，也可制成通用電機(jī)，作驅(qū)動(dòng)用。單相串激電動(dòng)機(jī)是當(dāng)今世界用量最多的一種小功率電動(dòng)機(jī)，年產(chǎn)量超一億臺(tái)。本文檔共126頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分5交流換向器電機(jī)滑動(dòng)接觸電機(jī)主要有兩種形式1.滑環(huán)和電刷如同步電機(jī)，繞線式轉(zhuǎn)子異步電機(jī)2.換向器和電刷如直流電機(jī)，交流換向器電機(jī)交流換向器電機(jī)，按所接電源性質(zhì)分:單相串激電動(dòng)機(jī)(singlephaseseriesmotor)和交直流兩用電動(dòng)機(jī);按相數(shù)分有單相和多相;按氣隙磁場(chǎng)分有脈動(dòng)磁場(chǎng)和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)等。

本文檔共126頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分60-1.單相串激電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.定子定子鐵心。由0.5mm硅鋼片沖制疊壓而成。DR530(D22),DR510(D23)

，應(yīng)用最廣泛為凸極式，也有隱極式。磁極形狀多為深槽式，為繞線機(jī)自動(dòng)繞制。定子繞組，又稱串激繞組。由漆包圓銅線繞制為集中繞組，套在定子鐵心上。 電刷裝置：刷握，彈簧和電刷組成，常用電化石墨電刷。本文檔共126頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分7本文檔共126頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分82.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心，又稱電樞鐵心。由0.5mm硅鋼片沖制疊壓，沖片槽型多數(shù)為半閉口梨形槽，轉(zhuǎn)軸壓入鐵心軸孔。轉(zhuǎn)子繞組。為分布繞制的電樞繞組嵌放在電樞鐵心中，依次串聯(lián)成閉合繞組(詳見第三章)。換向器(又稱整流子)。與電刷裝置，構(gòu)成滑動(dòng)接觸。有半塑料換向器(由紫銅的換向片和云母片用塑料壓制成整體)，全塑料換向器(無云母片)。本文檔共126頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分9半塑料換向器本文檔共126頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分10單相串激電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與直流電動(dòng)機(jī)相似，帶有電刷-換向器，且勵(lì)磁繞組和電樞繞組串聯(lián)。在細(xì)節(jié)上有所不同。串激電機(jī)既可由交流亦可由直流供電，原理上泛稱為交直流兩用電動(dòng)機(jī)。單相串激電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)相比有不同之處:

(1)直流電機(jī)磁極鐵心為鑄鋼制成，單相串激電機(jī)時(shí)交變磁通會(huì)產(chǎn)生很大的渦流損耗;(2)串激電動(dòng)機(jī)的交流電抗電壓降很大;(3)換向元件中有變壓器電勢(shì)，使換向困難等.因此單相串激電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于交流電源和直流電源時(shí)性能上是有差異的。實(shí)用上單相串激電動(dòng)機(jī)與交直流兩用電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)是有所不同。本文檔共126頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分11單相串激電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組電樞繞組換向器電刷定子鐵心本文檔共126頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分12直流電動(dòng)機(jī)(直流電源，直流電勵(lì)磁，電刷換向器)恒定磁場(chǎng)單相串激電動(dòng)機(jī)(交流電源，交流串激，電刷換向器)脈動(dòng)磁場(chǎng)永磁直流電動(dòng)機(jī)(直流電源，永磁，電刷換向器)恒定磁場(chǎng)無刷直流電動(dòng)機(jī)(直流+控制器，永磁，無電刷)恒定磁場(chǎng)交直流兩用電動(dòng)機(jī)(交流,直流電源，電刷換向器)本文檔共126頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分130-2.單相串激電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)(1)使用方便。具有直流電機(jī)結(jié)構(gòu)，可交直流兩用，改變輸入電壓大小，可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，因此調(diào)速十分方便。(2)轉(zhuǎn)速高，效率功率因數(shù)高，體積小，質(zhì)量輕，成本低。該類交流電機(jī)轉(zhuǎn)速與電源頻率，極數(shù)無關(guān)，因此電機(jī)轉(zhuǎn)速可設(shè)計(jì)很高，體積重量相應(yīng)減少。(3)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)?？蛇_(dá)額定轉(zhuǎn)矩的4-6倍。缺點(diǎn):換向比較直流電機(jī)困難，換向火花大，無線電干擾和振動(dòng)噪聲都較大。本文檔共126頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分14對(duì)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)制造的特殊要求(1)適用的運(yùn)行工作點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)具有軟的機(jī)械特性，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載改變而改變。設(shè)計(jì)制造時(shí)，要保證達(dá)到運(yùn)行工作點(diǎn)，一個(gè)負(fù)載值，有一相應(yīng)轉(zhuǎn)速。(2)防止觸電的防護(hù)要求。大多用于電動(dòng)工具，家用電器，手持操作，嚴(yán)格絕緣安全防護(hù)要求。(3)抑制無線電干擾要求。高轉(zhuǎn)速又容易產(chǎn)生高的無線電干擾功率和干擾電壓，以及較大的噪聲，要加以抑制。本文檔共126頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分15單相串激電動(dòng)機(jī)的基本系列G系列:單相交流電源，供小型機(jī)床，攪拌機(jī)等輸出功率8W-750W，轉(zhuǎn)速有4000-12000r/minSU系列,U系列(老產(chǎn)品):交直流兩用電動(dòng)機(jī)輸出功率15W-180W，轉(zhuǎn)速有3600-5600r/minDT系列(老產(chǎn)品):

電動(dòng)工具用單相串激電動(dòng)機(jī)輸出功率60W-800W，轉(zhuǎn)速有8000-14000r/minDT2系列:電動(dòng)工具用單相串激電動(dòng)機(jī)輸出功率140W-1250W，轉(zhuǎn)速有9900-14300r/min本文檔共126頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分16第一篇原理篇本文檔共126頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分17第一章

單相串激電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理本文檔共126頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分181-1.運(yùn)行原理及交直流兩用的基本概念直流電機(jī)原理電動(dòng)力的方向可由左手定則決定本文檔共126頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分19圖12-6，p189，李本文檔共126頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分20直流電機(jī)原理上圖(a)，ab邊在N極面下，電流方向ab，而cd邊在S極面下，電流方向cd，根據(jù)電磁力定律及左手定則，線圈的ab邊受力方向左，而cd邊受力方向右，從而形成轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過180度時(shí)，如圖(b)

，ab邊在S極面下，由于換向片和電刷作用，電流方向ab，而cd邊在N極面下，電流方向也改為cd，根據(jù)左手定則，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩方向不變，使電動(dòng)機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

本文檔共126頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分21綜上所述，要使直流電機(jī)按一定方向運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)鍵是利用換向片和電刷作用，電刷在定子上是不動(dòng)的，且極性不變;而換向器是在轉(zhuǎn)子上，與之固定連接的電樞線圈隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。由此可見，直流電機(jī)電樞繞組中電流并不是直流，而是交變的。直流電機(jī)磁極極性不變，利用換向片和電刷作用，磁極極面下導(dǎo)體隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)是不斷變化，但是極面下導(dǎo)體中電流的方向始終不變，因此產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的方向也不變。本文檔共126頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分22圖(a)，單相串激電動(dòng)機(jī)電源處于交流電正半周波，轉(zhuǎn)子受電磁力，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。交變電源變化至負(fù)半周波時(shí)，圖(b)，電勵(lì)磁的磁場(chǎng)極性和電刷極性發(fā)生變化，同時(shí)電樞電流方向也隨之改變了，根據(jù)左手定則，電磁轉(zhuǎn)矩方向不變，使電動(dòng)機(jī)繼續(xù)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。由此可見，一臺(tái)直流串激電動(dòng)機(jī)改接到交流電源后，雖然電源極性在反復(fù)變化，但是每一極面下導(dǎo)體電流方向不變，電磁轉(zhuǎn)矩的方向不變，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向也不變，這就是單相串激電動(dòng)機(jī)的工作原理。單相串激電動(dòng)機(jī)原理本文檔共126頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分23圖12-7，p190，李如何改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向(改變磁場(chǎng)或電流方向)改變定子繞組與電刷接法(極性)改變電源極性(接線端頭)？本文檔共126頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分24直流電動(dòng)機(jī)的激磁方式有多種，作為交直流兩用電機(jī)，只有串激和并激方式(永磁，它磁均不可以)，進(jìn)一步分析如下:串激時(shí)，激磁電流與電樞電流是同一電流，而激磁電流與磁通之間的相角差很小，因此磁通與電樞電流之間也不存在相角差，轉(zhuǎn)矩為磁通與電樞電流兩者的乘積，如圖示，平均轉(zhuǎn)矩大。并激時(shí)，并激繞組與電樞繞組是并聯(lián)的，都接到交流電源上，并激繞組電感很大，激磁電流滯后電源電壓接近90度，電樞電流滯后電源電壓的相角比較小，這樣磁通(激磁電流)與電樞電流之間有較大的相角差，因此二者乘積會(huì)有正，有負(fù)，如圖示，平均轉(zhuǎn)矩小。因此，單相串激電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩大，有實(shí)用價(jià)值。本文檔共126頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分25

串激電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線并激電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線本文檔共126頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分261-2.高速運(yùn)轉(zhuǎn)原理及軟特性一般交流電機(jī)轉(zhuǎn)速取決于同步轉(zhuǎn)速，與電源頻率與極對(duì)數(shù)有關(guān)。單相串激電動(dòng)機(jī)是按直流電機(jī)原理運(yùn)行，按電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)轉(zhuǎn)速。帶電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受電磁力作用而運(yùn)動(dòng)，e=Blv作為一臺(tái)電機(jī)，

本文檔共126頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分27單相串激電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為式中E--電樞電勢(shì)有效值(V)--每極磁通(Wb)N--電樞導(dǎo)體數(shù)n--電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)單相串激電動(dòng)機(jī)a(并聯(lián)支路對(duì)數(shù)),p(極對(duì)數(shù))均為1。電機(jī)轉(zhuǎn)速與電源頻率，極對(duì)數(shù)無關(guān)，電勢(shì)由電源電壓決定，較難變化，減少磁通和導(dǎo)體數(shù)均能提高轉(zhuǎn)速.目前單相串激電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速都比較高，一般不超過18000r/min。本文檔共126頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分28單相串激電動(dòng)機(jī)的軟特性由公式可知:當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，電樞電流相應(yīng)增大，由于串激繞組，電樞電流與勵(lì)磁電流相同，因此勵(lì)磁電流也增大，從而使磁通增大，因磁通與轉(zhuǎn)速成反比，所以轉(zhuǎn)速下降。同時(shí)由于電樞電流增大，使各部分電阻壓降增大，電勢(shì)下降，則轉(zhuǎn)速下降。轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增大而明顯下降特性，稱之為軟特性。本文檔共126頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分291.3.調(diào)速原理單相串激電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電勢(shì)E，磁通和電樞導(dǎo)體數(shù)N有關(guān)，大多采用調(diào)節(jié)電壓的方法。1.改變電源電壓調(diào)速(常用)(1)利用串聯(lián)單向或雙向晶閘管(SCR)調(diào)壓調(diào)速。改變SCR的導(dǎo)通角，就可以改變其端電壓，從而實(shí)現(xiàn)有級(jí)或無級(jí)調(diào)速。見圖(a)。本文檔共126頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分30當(dāng)輸入交流電壓為正半波時(shí)，可控硅二端是正向電壓，同時(shí)RC充電回路開始充電，只有在電容器二端電壓充到可控硅觸發(fā)電壓時(shí)，可控硅才導(dǎo)通，調(diào)節(jié)電阻，就能進(jìn)行可控移相整流調(diào)壓，達(dá)到調(diào)速目的。簡(jiǎn)便移相調(diào)壓電路間越長(zhǎng)。組成的RC充電回路，RC越大，充放電時(shí)本文檔共126頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分31圖8-12，P179,程本文檔共126頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分32(2)串聯(lián)電抗器調(diào)速。見圖(b)，改變電抗器抽頭可進(jìn)行有級(jí)調(diào)速。2.改變勵(lì)磁磁通調(diào)速(1)將兩個(gè)串勵(lì)繞組由串接(并接)改為并接(串接)

，見圖(c)，串聯(lián)并聯(lián)，勵(lì)磁電流減半，磁通也減少，轉(zhuǎn)速上升;反之亦然。(2)勵(lì)磁繞組分級(jí)抽頭調(diào)速。見圖(d)，勵(lì)磁繞組有3個(gè)抽頭，不同抽頭不同匝數(shù)Wf，Wf多,Ff大,磁通大，則轉(zhuǎn)速降低;反之亦然。3.串電阻調(diào)速見圖(e)，電樞回路串電阻，加到電機(jī)端電壓就下降，實(shí)現(xiàn)降壓調(diào)速。本文檔共126頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分33小結(jié)(緒論，笫一章)演變過程直流電動(dòng)機(jī)---直流串激電動(dòng)機(jī)---單相串激電動(dòng)機(jī)，交直流兩用電動(dòng)機(jī)基本原理---結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(換向器-電刷)---運(yùn)行原理(串激電動(dòng)機(jī):高轉(zhuǎn)速，軟特性，調(diào)速)本文檔共126頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分34

第二章

單相串激電動(dòng)機(jī)的基本特性本文檔共126頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分352.1.電壓向量圖和電勢(shì)平衡方程式電路方程式，向(相)量圖，等效電路是分析交流電機(jī)的主要手段。向(相)量圖基本概念，圖中各量(如u,i)為正弦交變的交流量(時(shí)間函數(shù))，且交變頻率相同(如50Hz)，各向量(如U,I,E)空間相位差反映各交流量時(shí)間上的相角差，其幅值反映各向量的大小。向(相)量圖中各量之間關(guān)系，符合電路原理和電磁感應(yīng)原理。本文檔共126頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分36本文檔共126頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分37---勵(lì)磁電流I流過勵(lì)磁繞組產(chǎn)生主磁通(電源頻率脈動(dòng))位于電機(jī)磁極中心線，直軸方向，放在向量圖橫軸上。---電樞電流I(大小同勵(lì)磁電流)流過轉(zhuǎn)子線圈，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁通，位于與磁極中心線垂直位置，稱交軸磁通，磁通回路中空氣隙很大，鐵耗可以略去，可看成與電樞電流I同相。---電流I流過勵(lì)磁繞組產(chǎn)生主磁通，在鐵心中產(chǎn)生鐵耗，所以超前主磁通一小角度。---定子繞組的自感電勢(shì)，由主磁通產(chǎn)生，滯后于主磁通向量90度(變壓器電勢(shì))W--一個(gè)定子繞組的圈數(shù)

--每極磁通(Wb)I本文檔共126頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分38---轉(zhuǎn)子繞組的自感電勢(shì)。由磁通產(chǎn)生變壓器電勢(shì)，滯后于磁通向量90度，E---旋轉(zhuǎn)電勢(shì)，轉(zhuǎn)子繞組切割主磁通產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電勢(shì)E與方向相反，大小與旋轉(zhuǎn)頻率，電樞串聯(lián)匝數(shù)和主磁通成正比。

---定子漏抗壓降，超前I向量90度---轉(zhuǎn)子漏抗壓降，超前I向量90度---定子繞組的電阻壓降，與I向量同相---轉(zhuǎn)子繞組的電阻壓降，與I向量同相U---外加電源電壓，U超前I角度本文檔共126頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分39外加電源電壓U應(yīng)與這些反電勢(shì)和阻抗壓降相平衡，電勢(shì)平衡方程式為

公式中略去了一對(duì)電刷的接觸壓降利用電勢(shì)平衡方程式和相量圖可解釋電機(jī)許多性能，以功率因數(shù)為例。(1)由式可見，單相串激電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高，旋轉(zhuǎn)電勢(shì)E增大，可以縮小電源電壓U與電流I間的相角，提高功率因素cos，一般大于0.9。本文檔共126頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分40

由相量圖，功率因素由于很小，功率因素近似為(2)減小轉(zhuǎn)子繞組自感電勢(shì)和定轉(zhuǎn)子漏抗壓降，也可以縮小相角差，從而提高功率因素cos，為此減少定轉(zhuǎn)子線圈匝數(shù)，尤其是轉(zhuǎn)子匝數(shù)，是十分有效的。本文檔共126頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分41電磁轉(zhuǎn)矩(本教材用M表示，現(xiàn)己改用T，兩者通用)

電刷位于幾何中性線時(shí)

瞬時(shí)值式中為電磁轉(zhuǎn)矩平均值，即工作轉(zhuǎn)矩。脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，兩倍頻率，平均轉(zhuǎn)矩為零，影響電機(jī)振動(dòng)和噪聲。本文檔共126頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分42單相串激電動(dòng)機(jī)的性能可利用三個(gè)基本公式(1)電勢(shì)平衡方程式

考慮定子，轉(zhuǎn)子漏抗(2)反電勢(shì)計(jì)算公式

在相量圖上(3)電磁轉(zhuǎn)矩公式本文檔共126頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分432-2.損耗分布和能量平衡電機(jī)損耗分電氣損耗和機(jī)械損耗兩類1.電氣損耗(1)銅耗:電流流過定轉(zhuǎn)子繞組(銅導(dǎo)線)形成,與電流平方成正比。(2)鐵耗:定子鐵心通過交變磁通(一般50Hz)形成，由磁滯損耗和渦流損耗，用硅鋼片疊壓而成(鐵耗與B，f及材料特性有關(guān))。(3)換向損耗:換向線圈中環(huán)流。(4)電刷壓降損耗:電刷壓降乘以電流。本文檔共126頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分44本文檔共126頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分452.機(jī)械損耗(1)風(fēng)摩耗:主要由通風(fēng)耗，軸承損耗和電刷-換向器摩擦耗三部分組成，不容易精確計(jì)算，用實(shí)測(cè)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)(如附圖1，高速電機(jī)損耗較大)。(2)電氣轉(zhuǎn)矩?fù)p耗:包括轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁化損耗和諧波損耗，歸納為轉(zhuǎn)子鐵耗(注意f=n/60與定子不同)。旋轉(zhuǎn)磁化損耗是指轉(zhuǎn)子鐵心以一定(高)轉(zhuǎn)速相對(duì)于定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的鐵心損耗。諧波損耗是指由于磁場(chǎng)飽和，電流中含有大量高次諧波，使電機(jī)產(chǎn)生諧波轉(zhuǎn)矩?fù)p耗，諧波損耗一般小于旋轉(zhuǎn)磁化損耗。

本文檔共126頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分46

功率平衡方程式本文檔共126頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分472.3.

單相串激電動(dòng)機(jī)的特性(電源電壓恒定)1.I=f(M)轉(zhuǎn)矩特性電磁轉(zhuǎn)矩M正比于電樞電流I與磁通的乘積，不考慮磁路飽和，磁通與電樞電流I成正比，因此電流特性為拋物線，I隨M增大而增大，當(dāng)M較大時(shí)由于磁路飽和，I增大較快，如圖中虛線所示。本文檔共126頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分482.I=f(n)轉(zhuǎn)速特性從計(jì)算n的公式來分析，如不考慮磁路飽和所以即電源電壓恒定，E變化不大，而取決于電機(jī)結(jié)構(gòu)的a，p，N也是固定不變的。故

nI=常數(shù)轉(zhuǎn)速特性是一條雙曲線本文檔共126頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分49

3.n=f(M)機(jī)械特性從I=f(M)和I=f(n)的曲線中，可以得到同一I下的轉(zhuǎn)矩M和轉(zhuǎn)速n值，從而可畫出兩個(gè)機(jī)械量關(guān)系曲線n=f(M)，即機(jī)械特性。

機(jī)械特性為雙曲線表明，M增大時(shí)，n下降;M減小時(shí)，n上升.其特性很軟，稱軟特性又稱串激特性。這是因?yàn)镸增加，(1)電樞電流I必定增大，此時(shí)電阻壓降增加，E減小，轉(zhuǎn)速下降;(2)電樞電流和激磁電流增大，主磁通增加，因而轉(zhuǎn)速更快下降。本文檔共126頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分50設(shè)計(jì)時(shí)輸出功率P，輸出轉(zhuǎn)矩M和轉(zhuǎn)速n之間應(yīng)滿足

P=Mn/9.56(W)當(dāng)要求M，n和P均為某一額定值時(shí)，既滿足上式，又應(yīng)在機(jī)械特性(取決于電機(jī)參數(shù)和結(jié)構(gòu))上，因此轉(zhuǎn)速上下變化應(yīng)符合容差要求。式中:---轉(zhuǎn)矩常數(shù)，決定于電機(jī)結(jié)構(gòu)，---磁通滯后電流角度本文檔共126頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分51

對(duì)于交直流兩用電機(jī)，交流比直流特性還要軟。空載時(shí)兩者轉(zhuǎn)速比較接近，滿載工作時(shí)，交流要比直流時(shí)轉(zhuǎn)速低。額定轉(zhuǎn)速越低，相差越大。交流供電頻率越高，相差也越大。該近似公式表示，在兩種不同電源下運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速變化(1)交流比直流時(shí)轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)速越低，功率因數(shù)越低。(2)轉(zhuǎn)速比較高，功率因數(shù)也就比較高，兩曲線比較接近。本文檔共126頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分52直流交流Mn0Mn0不同電源電壓下機(jī)械特性交直流兩用電機(jī)不同電源電壓下機(jī)械特性變化，電壓下降，特性曲線往下移，轉(zhuǎn)速下降。依此可調(diào)節(jié)電壓進(jìn)行調(diào)速。

本文檔共126頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分53

M較小時(shí),功率因數(shù)較大，M增大時(shí)，功率因數(shù)有所下降，這是因?yàn)镸增大時(shí)電流也增大，電抗壓降也增大，同時(shí)由于機(jī)械特性很軟，M增大，n下降很快，因而反電勢(shì)E減少，因此增大，功率因數(shù)減小。

單相串激電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較高，一般在0.9左右，速度提高，功率因數(shù)也提高，高速電機(jī)達(dá)0.95，曲線下降較平緩。4.功率因數(shù)特性本文檔共126頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分54第三章單相串激電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組

相串激電動(dòng)機(jī)的單迭繞組。本文檔共126頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分553.1.直流電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的迭繞組和波繞組電樞繞組由形狀相同的線圈單元組成，線圈有多股線繞制而成，每一線圈有兩個(gè)圈邊，放在相鄰不同極性的極面下，一個(gè)線圈有兩個(gè)端頭，分別聯(lián)接在兩個(gè)換向片上，每個(gè)換向片又與兩個(gè)線圈的端頭相連，所以各線圈通過換向片串聯(lián)起來，是一個(gè)閉合繞組(其它交流電機(jī)是開啟繞組)。由于線圈兩端聯(lián)接換向片的位置不同，也即線圈間聯(lián)結(jié)有不同聯(lián)法，因而繞組型式不同，可分為:迭繞組和波繞組兩大類。本文檔共126頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分56本文檔共126頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分573.1.1.迭繞組一個(gè)線圈的兩個(gè)端頭(始端和末端)接在相鄰的兩個(gè)換向片上，而第二個(gè)線圈的始端與笫一個(gè)線圈末端相聯(lián)接，一個(gè)線圈相對(duì)于前一線圈僅移過一個(gè)槽，彼此串聯(lián)，形成閉合繞組，其相鄰線圈端部是重迭的，稱之為迭繞組。迭繞組相鄰兩線圈是串聯(lián)的，逐一對(duì)各磁極下的線圈依此聯(lián)接，因此有一對(duì)磁極，就有一對(duì)并聯(lián)支路，有一對(duì)電刷。以上是單迭繞組，當(dāng)相鄰兩線圈所聯(lián)換向片不是一片，而是二片或多片時(shí)，稱復(fù)迭繞組。本文檔共126頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分58本文檔共126頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分593.1.2.波繞組這種繞組的線圈兩個(gè)端頭是接到相當(dāng)于兩個(gè)極距的換向片上，中間相隔比較多的換向片，同樣一個(gè)換向片連接兩個(gè)線圈的末端和始端，串聯(lián)在一起，這樣串聯(lián)P(極數(shù))個(gè)線圈后，回到原線圈始端相鄰換向片處，相鄰線圈連接成波浪形，稱為波繞組。這種繞組是把各極對(duì)下線圈都串起來，因此無論極對(duì)數(shù)多少，并聯(lián)支路數(shù)只有一對(duì)。以上是單波繞組，如回到原點(diǎn)是相隔二片或更多片，稱為復(fù)波繞組。本文檔共126頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分60本文檔共126頁；當(dāng)前第60頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分613.1.3.迭繞組和波繞組比較迭繞組和波繞組在電氣上差異，主要在于并聯(lián)支路數(shù)的多少。迭繞組:磁極數(shù)=并聯(lián)支路數(shù)=電刷數(shù)

可適用于較大功率電機(jī)。波繞組:并聯(lián)支路數(shù)少，串聯(lián)線圈多，適用于較高電壓較小電流電機(jī)。本文檔共126頁；當(dāng)前第61頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分623.2.單相串激電動(dòng)機(jī)實(shí)用的單迭繞組單相串激電動(dòng)機(jī)普遍采用單迭繞組，原因是單相串激電動(dòng)機(jī)輸出功率不大(大多200-500W)，轉(zhuǎn)速較高，批量大。采用一對(duì)磁極，用單迭繞組線圈端聯(lián)結(jié)方式較為簡(jiǎn)便，聯(lián)結(jié)到換向片的方式也方便，便于下線工藝，有利于批量生產(chǎn)。1.單相串激電動(dòng)機(jī)中所用的單迭繞組(1)采用漆包線直接繞在轉(zhuǎn)子鐵心槽中，線圈二個(gè)線頭不用彎到二個(gè)圈邊中間引出，而是直向引出，使線圈邊所在轉(zhuǎn)子槽位置與換向片在圓周上位置一致，所以電刷位置可放在幾何中心線上，而不是磁極中心線上(簡(jiǎn)稱“借偏”)。本文檔共126頁；當(dāng)前第62頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分63(2)實(shí)槽數(shù)Z與虛槽數(shù)，實(shí)槽內(nèi)線圈邊并列對(duì)數(shù)因此，虛槽數(shù)=換向片數(shù)=線圈數(shù)習(xí)慣上稱一槽二片或一槽三片，就是指一個(gè)實(shí)槽中有二個(gè)或三個(gè)虛槽。這樣可以減少轉(zhuǎn)子實(shí)槽數(shù)，又能邦助換向。本文檔共126頁；當(dāng)前第63頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分642.繞組的節(jié)距實(shí)槽后節(jié)距。后節(jié)距為一個(gè)線圈的二個(gè)圈邊間的距離。當(dāng)用實(shí)槽數(shù)表示

式中為兩極電機(jī)(Z/2)，實(shí)槽節(jié)距必須是整數(shù)，實(shí)槽節(jié)距小于極距稱短距，等于極距稱全(整)距，大于極距稱長(zhǎng)距。實(shí)用中為短距，線圈兩邊電勢(shì)相加有小的相角差，所以不宜短得太多。

虛槽后節(jié)距。當(dāng)一個(gè)線圈的二個(gè)圈邊間的距離以虛槽數(shù)來表示，也即用換向片數(shù)表示本文檔共126頁；當(dāng)前第64頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分65本文檔共126頁；當(dāng)前第65頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分66

換向器節(jié)距一個(gè)線圈兩個(gè)端頭在換向器上跨距，以換向片數(shù)表示。單迭繞組，

合成節(jié)距

y為兩個(gè)相鄰串聯(lián)線圈對(duì)應(yīng)邊在換向器上跨距，以換向片數(shù)表示。單迭繞組，

前節(jié)距又稱第二節(jié)距。為線圈后一邊與相串聯(lián)線圈的前一邊間距離，以虛槽數(shù)或以換向片數(shù)表示。本文檔共126頁；當(dāng)前第66頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分673-3繞組圖1.單迭繞組放射圖從換向器端看繞組接線情況，較直觀講原理時(shí)采用。繞組參數(shù)本文檔共126頁；當(dāng)前第67頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分682.單迭繞組展開圖展開圖將轉(zhuǎn)子展開成平面，在平面視圖上將繞組接線表示出來。有用于生產(chǎn)圖紙。繞組參數(shù)本文檔共126頁；當(dāng)前第68頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分69實(shí)用單迭繞組展開圖(虛槽，實(shí)槽等)本文檔共126頁；當(dāng)前第69頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分70

第四章?lián)Q向單相串激電動(dòng)機(jī)換向是運(yùn)行中的一個(gè)突出問題，換向條件比較直流電機(jī)困難，對(duì)于高轉(zhuǎn)速，又是交流電供電情況下?lián)Q向，增加了換向的復(fù)雜性。本章由簡(jiǎn)到繁分析換向的機(jī)理，產(chǎn)生火花的原因和改善的措施。本文檔共126頁；當(dāng)前第70頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分71上圖直流電機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速14000r/min，換向片數(shù)24，電刷寬度為換向片的1.4倍，則換向時(shí)間為下圖單相串激電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子線圈電流變化曲線，交流電頻率50Hz，交變周期0.02s，一周內(nèi)完成多次換向。本文檔共126頁；當(dāng)前第71頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分724-1.直流電機(jī)的電阻換向直流電機(jī)在理想情況下?lián)Q向稱直線換向。此時(shí)換向電流回路中只有電阻，不存在電感，換向元件中無感應(yīng)電勢(shì)。換向過程中，回路中電阻主要是換向片與電刷間接觸電阻，忽略其它電阻，式中:分別為換向片1和2與電刷的接觸電阻。本文檔共126頁；當(dāng)前第72頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分73本文檔共126頁；當(dāng)前第73頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分74由于接觸電阻與接觸面積成反比式中:分別是換向片1和2與電刷接觸面積。如圖分析換向過程，假定電刷寬度等于換向片寬度圖(a)

，換向前，換向片1與電刷全接觸，流過電刷電流為右邊和左邊線圈中電流之和換向線圈(換向片1,2間)中電流方向左，圖(b)

，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電刷處于兩換向片之間，流過電刷電流仍為,換向線圈中電流為零。本文檔共126頁；當(dāng)前第74頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分75圖(c)

，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，換向片2與電刷全接觸，電刷電流不變，換向線圈(換向片1,2間)中電流大小同(a)

，方向向右，與(a)相反。換向線圈中電流i換向過程結(jié)束。從電刷與換向片1全接觸到與換向片2全接觸，這段時(shí)間稱為換向周期T。換向開始后，換向片2與電刷接觸面積，隨時(shí)間增大而增大，當(dāng)T時(shí)，電刷與換向片2全接觸式中:---換向器表面線速度

t---換向開始后時(shí)間---換向片長(zhǎng)度本文檔共126頁；當(dāng)前第75頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分76換向片1與電刷接觸面積所以聯(lián)立解得表示換向電流i與時(shí)間t成直線關(guān)系，稱直線換向。本文檔共126頁；當(dāng)前第76頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分77圖可作以下分析(1)直線斜率為(2)斜率可表征電刷電流密度大小，因斜率與電流密度成正比。前刷邊電流密度后刷邊電流密度因此(3)當(dāng)t=T時(shí)，換向結(jié)束，此時(shí)說明電刷與換向片脫開時(shí)，無電流流過，所以是無火花換向。本文檔共126頁；當(dāng)前第77頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分784-2.延遲換向與超前換向電阻換向是理想情況，實(shí)際線圈有電感，線圈中還有感應(yīng)電勢(shì)。1.延遲換向換向線圈中電流變化，由此產(chǎn)生磁通大小，極性也變化，導(dǎo)致線圈中產(chǎn)生電抗電勢(shì)，被電刷短路的回路中與電阻換向相比多了一個(gè)電抗電勢(shì)，電抗電勢(shì)性質(zhì)是力圖阻止換向線圈中電流變化。本文檔共126頁；當(dāng)前第78頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分79電抗電勢(shì)作用:在閉合的換向回路中，除了有電阻換向電流外，增加了一個(gè)環(huán)流，它的變化趨勢(shì)與電阻換向電流相反，因而使換向線圈中電流改變方向時(shí)間延遲了，換向電流到零的時(shí)間大于T/2。這時(shí)兩電刷上電流密度不同，后刷邊電流密度大于前刷邊電刷滑出處可能產(chǎn)生火花。若換向結(jié)束時(shí)，電流不為而是突然斷開，強(qiáng)制變?yōu)榫蜁?huì)產(chǎn)生火花。本文檔共126頁；當(dāng)前第79頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分802.超前換向換向線圈中除了電抗電勢(shì)外，還有換向線圈切割外界磁場(chǎng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電勢(shì)，此電勢(shì)又稱換向電勢(shì)旋轉(zhuǎn)電勢(shì)的方向，取決于外界磁場(chǎng)極性，可和電抗電勢(shì)同相，也可反相，從改善換向看，有利于克服延遲換向，若換向電勢(shì)大于電抗電勢(shì)，將會(huì)產(chǎn)生超前換向，會(huì)使電刷前刷邊電流密度比后刷邊大，也會(huì)產(chǎn)生火花。本文檔共126頁；當(dāng)前第80頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分814-3.單相串激電動(dòng)機(jī)的換向直流電機(jī)的換向理論同樣適用于單相串激電動(dòng)機(jī)，但有以下特點(diǎn):

單相串激電動(dòng)機(jī)電源是交流電，按電源頻率交變。交變定子磁通,恰好穿過換向線圈，在換向線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，稱變壓器電勢(shì)。本文檔共126頁；當(dāng)前第81頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分82一般大于電抗電勢(shì)，在閉合換向線圈中產(chǎn)生環(huán)流較大，對(duì)換向影響也較大，并無法抵消其影響。

三種電勢(shì)的相互關(guān)系，以及影響換向程度。用向量圖表示:本文檔共126頁；當(dāng)前第82頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分83電抗電勢(shì)與電流I同相定子磁通與電流I同相轉(zhuǎn)子橫軸磁通與電流I同相旋轉(zhuǎn)電勢(shì)變壓器電勢(shì)是由于交變的磁通產(chǎn)生，因此滯后三個(gè)電勢(shì)合成e的存在，惡化了換向。本文檔共126頁；當(dāng)前第83頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分84特別說明幾個(gè)問題:三個(gè)電勢(shì)中，只有變壓器電勢(shì)是正弦量交變頻率是電源頻率，而電抗電勢(shì)和換向電勢(shì)頻率決定于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，三個(gè)電勢(shì)交變頻率不同，因此不符合畫向量圖條件。電抗電勢(shì)與電流I同相也是有條件的。按感應(yīng)原理，電抗電勢(shì)滯后此變化電流90度，這對(duì)正弦量而言，而換向電流可分解成很多不同頻率的正弦量。由于換向時(shí)間很短(如前例0.125ms)，與變壓器電勢(shì)交變周期(當(dāng)電源頻率50Hz周期為0.02s)相比可忽略不計(jì)，所以可看成與電流同相位。

本文檔共126頁；當(dāng)前第84頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分85形象分析幾種電勢(shì)對(duì)換向影響。

電抗電勢(shì)所形成環(huán)流換向電勢(shì)所形成環(huán)流兩種環(huán)流方向相反，可相反抵消一部分。當(dāng)為延遲換向當(dāng)為超前換向本文檔共126頁；當(dāng)前第85頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分86變壓器電勢(shì)所形成環(huán)流對(duì)換向影響。變壓器電勢(shì)按電源頻率交變，滯后于電流90度。圖中畫出兩個(gè)換向期間，1中幅值較小，處于負(fù)值，相當(dāng)于加快換向環(huán)流作用;2中幅值較大，處于正值，相當(dāng)于阻止換向環(huán)流作用，成為延遲換向。所以變壓器電勢(shì)所形成環(huán)流對(duì)換向影響難以控制。本文檔共126頁；當(dāng)前第86頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分874-4產(chǎn)生換向火花的原因1.電磁因素(1)換向線圈內(nèi)環(huán)流，將使電刷上電流密度不等，在電刷滑出或進(jìn)入處產(chǎn)生火花。(2)片間電壓過高及電樞反應(yīng)影響。片間電壓平均值本文檔共126頁；當(dāng)前第87頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分88實(shí)際各換向片間電壓不相等，e=BLv各線圈所在空間位置B不同，產(chǎn)生電勢(shì)大小也不同。氣隙空間磁場(chǎng)分布如圖示，電樞反應(yīng)使一半極面(前極尖)下B增加，另一半極面(后極尖)下B減少，總量略有減少(磁場(chǎng)飽和去磁作用)。從而各換向片間電壓不相等，最大可高出平均值倍，產(chǎn)生火花。1.定子磁通密度B2.轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F(B未畫)3.定轉(zhuǎn)子合成磁通密度B本文檔共126頁；當(dāng)前第88頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分89本文檔共126頁；當(dāng)前第89頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分902.機(jī)械因素(1)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不良。高速時(shí)劇烈振動(dòng)，產(chǎn)生跳火。(2)換向器偏心或不圓。運(yùn)行中換向器發(fā)熱，在熱和離心力作用下造成偏心或不圓。(3)電刷彈簧壓力不夠，也非越大越好，保持適宜范圍，使電刷換向器很好接觸，如30000Pa左右，高速及較小截面電刷電機(jī)，壓力更高些。本文檔共126頁；當(dāng)前第90頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分91(4).刷盒與電刷配合不好.刷盒與電刷配合，應(yīng)使電刷在刷盒內(nèi)上下滑動(dòng)，以致在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，保證電刷與換向器有良好接觸。也不宜太松，造成跳動(dòng)，引起火花。3.化學(xué)因素?fù)Q向器上氧化膜有很必要，有兩層薄膜組成，一層是氧化薄膜(主要是氧化亞銅)，是換向器銅排在空氣中氧化形成，而且還由于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電流流過電刷換向片，使換向器表面水膜產(chǎn)生電解形成。單相串激電動(dòng)機(jī)換向器極性交替，又是交流電，從而便氧化還原交替發(fā)生，增加了回路電阻，對(duì)改善換向，降低火花有利。本文檔共126頁；當(dāng)前第91頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分92

二是炭素薄膜，由于旋轉(zhuǎn)中從電刷上磨下的石墨炭粉，吸附了水份而形成。這層薄膜能對(duì)磨擦起潤(rùn)滑作用，減少磨擦系數(shù)和磨擦損耗。運(yùn)行中，氧化層在不斷被磨損及還原中，同時(shí)又在被氧化而加厚，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。但當(dāng)周圍空氣非常干燥而缺乏水分，會(huì)影響氧化膜生成，使換向惡化。當(dāng)周圍有氯氣與水分化合物生成鹽酸，會(huì)消除氧化亞銅，破壞氧化層。本文檔共126頁；當(dāng)前第92頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分934.環(huán)火和故障性火花當(dāng)電機(jī)沿負(fù)載劇烈改變時(shí)，電樞電流突然增大，電抗電勢(shì)過大，產(chǎn)生過分延遲換向，后刷邊產(chǎn)生強(qiáng)烈火花，形成電弧，沿?fù)Q向器圓周表面，拉長(zhǎng)電弧與火花匯合，導(dǎo)致兩電刷之間發(fā)生環(huán)火。如果電機(jī)發(fā)生故障，如定,轉(zhuǎn)子繞組短路，斷路，接地等，也會(huì)使電機(jī)出現(xiàn)火花，稱為故障火花。本文檔共126頁；當(dāng)前第93頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分944-5.換向火花等級(jí)火花等級(jí)劃分按火花征狀和對(duì)換向器及電刷損傷情況分不大于級(jí)時(shí)，換向器及電刷均無明顯損傷2級(jí)時(shí)，換向器上有用汽油不能擦除黑痕，電刷上也存灼痕，但電機(jī)仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。3級(jí)時(shí)，換向器及電刷有嚴(yán)重?fù)p傷，可能產(chǎn)生環(huán)火，電機(jī)不容許繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。本文檔共126頁；當(dāng)前第94頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分95本文檔共126頁；當(dāng)前第95頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分964-6.改善換向的措施本節(jié)著重介紹減小電磁因素造成火花措施。1.減小換向線圈內(nèi)電抗電勢(shì)電抗電勢(shì)正比于換向線圈電感及電樞電流，反比于換向周期，對(duì)于功率大小，轉(zhuǎn)速己定電機(jī)，只有降低電感L來改善換向，如減少換向線圈匝數(shù)，采用較短轉(zhuǎn)子槽和較短鐵心疊壓。本文檔共126頁；當(dāng)前第96頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分972.利用換向電勢(shì)來抵消電抗電勢(shì)要使可從所產(chǎn)生環(huán)流與換向后電流方向一致來難斷磁場(chǎng)極性。圖(a)

，所示磁場(chǎng)和流入電流，按電動(dòng)機(jī)原理，左手定則，決定轉(zhuǎn)速方向?yàn)槟鏁r(shí)針。圖(b)

，畫出兩導(dǎo)體電流為換向前的，利用右手定則推出磁場(chǎng)極性，如圖中虛線所示。可見，為改善換向，換向區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)極性應(yīng)和線圈未進(jìn)入換向區(qū)域磁場(chǎng)極性相同。本文檔共126頁；當(dāng)前第97頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分98常用單相串激電動(dòng)機(jī)不加換向極，而用以下兩種方法來實(shí)現(xiàn)。(1)逆轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)電刷位置。使轉(zhuǎn)子未到幾何中心線就開始換向。不利一面(a)定子磁場(chǎng)作用到轉(zhuǎn)子上有效磁通減少，效率降低，轉(zhuǎn)速升高。(b)移動(dòng)電刷過大，改善換向作用并不增加，因?yàn)樗鼘?duì)變壓器電勢(shì)產(chǎn)生環(huán)流無效。一般電刷位移角為10-26度。本文檔共126頁；當(dāng)前第98頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分99(2)借偏轉(zhuǎn)子線圈到換向片的接線大多數(shù)單相串激電動(dòng)機(jī)的電刷是不能移動(dòng)的，為了達(dá)到移刷效果，可轉(zhuǎn)子線圈接到換向片的位置借偏一個(gè)角度。將接線順轉(zhuǎn)向偏前1-2個(gè)換向片，與電刷逆轉(zhuǎn)向移后一個(gè)角度是等效。如何進(jìn)行接線借偏，以及如何計(jì)算借偏角度。首先定一個(gè)轉(zhuǎn)子槽內(nèi)線圈中心線，然后定出槽中心線及換向片位置。兩個(gè)中心線落在換向片上的間距，就是移片數(shù)。具體做法如下:

本文檔共126頁；當(dāng)前第99頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分100本文檔共126頁；當(dāng)前第100頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分101圖4-16中,圖(a)，為一槽兩線圈(兩個(gè)換向片)轉(zhuǎn)子，圖(b)，為一槽三線圈(三個(gè)換向片)轉(zhuǎn)子。將相鄰槽內(nèi)的與本槽線圈相連接的第一個(gè)線圈邊合在一起，并把連到換向片的連線作為基線，這幾個(gè)連接線的中心，就是線圈中心線。

圖4-17中,圖(a)，為一槽兩個(gè)換向片的轉(zhuǎn)子，圖(b)，為一槽三個(gè)換向片的轉(zhuǎn)子。換向片的片中心應(yīng)對(duì)準(zhǔn)槽中心線。兩個(gè)中心線位置及換向片位置確定后，按接線借偏要求，來決定線圈應(yīng)接到那一換向片上。圖4-18(a)為一槽兩個(gè)換向片的轉(zhuǎn)子，接線順旋轉(zhuǎn)方向借偏一個(gè)換向片;圖(b)，為一槽三個(gè)換向片的轉(zhuǎn)子，接線順旋轉(zhuǎn)方向借偏一個(gè)半換向片。

本文檔共126頁；當(dāng)前第101頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分102以上移電刷和借偏方法，只適用于一種轉(zhuǎn)向的電機(jī)，否則反轉(zhuǎn)換向嚴(yán)重惡化。對(duì)于正反轉(zhuǎn)電機(jī)，電刷放在幾何中心線上，線圈連到換向片的接線不借偏。(3)元件短距的影響a)由于磁極中心處磁密比邊緣部分高，元件短距會(huì)使換向電勢(shì)大于電抗電勢(shì)，產(chǎn)生超前換向。b)由于短距使上下元件邊不同時(shí)進(jìn)行換向，削弱互感電勢(shì)的影響，有利換向。但是，短距后會(huì)減少線圈中磁通量，從而減小電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，因此短距不能太大。本文檔共126頁；當(dāng)前第102頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分1033.減小電樞反應(yīng)影響，限止氣隙磁場(chǎng)波形過多畸變

為了減小電樞反應(yīng)影響，可加強(qiáng)定子磁場(chǎng)，相對(duì)削弱轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。定子磁勢(shì):2WI，而轉(zhuǎn)子磁勢(shì):NI/4

定轉(zhuǎn)子安匝比:

定轉(zhuǎn)子安匝比宜控制在，大一點(diǎn)對(duì)換向有利，過大則銅耗過大，效率下降。4.限止變壓器電勢(shì)變壓器電勢(shì)往往比換向線圈內(nèi)其它電勢(shì)大，而且無法抵消，變壓器電勢(shì)為只有減少每元件匝數(shù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，變壓器電勢(shì)不超過7V本文檔共126頁；當(dāng)前第103頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分1045.限止片間電壓

220V的電機(jī)，片間電壓一般控制不超過25V，大多在10-15V，換向片數(shù)越多，對(duì)改善換向有利，但增加制造成本。6.削弱互感電勢(shì)影響實(shí)際上電刷寬度總大于換向片寬度，即同時(shí)有2-3個(gè)線圈進(jìn)行換向，如這些線圈處于同一槽中，那么它們產(chǎn)生磁通相互匝鏈，而產(chǎn)生互感電勢(shì)，使電抗電勢(shì)增大，換向惡化。減少互感電勢(shì)有效辦法是減少每槽并列線圈數(shù)，即虛槽數(shù)。此外，采用短距線圈(奇數(shù)槽)，又會(huì)產(chǎn)生超前旋轉(zhuǎn)電勢(shì)，邦助換向。本文檔共126頁；當(dāng)前第104頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分1057.選擇適當(dāng)電刷電刷分四類:銅石墨電刷，碳石墨電刷，石墨電刷，電化石墨電刷。一般碳石墨電刷電刷最硬，接觸電阻也最大，其次是石墨電刷，電化石墨電刷，銅石墨電刷接觸電阻最小。隨著溫度增加，接觸電阻會(huì)下降，因此有的電機(jī)冷態(tài)換向較好，而熱態(tài)時(shí)運(yùn)行惡化。選擇合適的電刷，增加換向回路中電阻，相對(duì)削弱了電感影響，換向過程接近直線換向，增加接觸電阻最有效方法是選用硬質(zhì)電刷。但接觸電阻過大，接觸壓降也會(huì)太大。本文檔共126頁；當(dāng)前第105頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分106笫四章小結(jié)本章研究”換向”問題的思路是:直流電機(jī)換向(引導(dǎo))---單相串激電機(jī)換向(+變壓器電勢(shì)及影響)---火花---改善換向換向是單相串激電機(jī)的突出問題，其機(jī)理分析及火花，對(duì)電機(jī)本身的影響值得分析討論。本文檔共126頁；當(dāng)前第106頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分107第五章

單相串激電動(dòng)機(jī)的噪聲及抑制前四章中，主要研究單相串激電動(dòng)機(jī)本身的問題，如基本特性，換向等。笫五章，第六章研究單相串激電動(dòng)機(jī)對(duì)周圍環(huán)境的影響。表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是電機(jī)發(fā)出的噪聲;二是無線電電視干擾，這兩個(gè)問題其它電機(jī)也存在，但不如單相串激電動(dòng)機(jī)那樣突出。本文檔共126頁；當(dāng)前第107頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分1085-1.噪聲的基本概念和量值聲波是個(gè)機(jī)械波，以空氣為媒介傳到人耳膜。噪聲的大小通常以聲壓級(jí)表示式中:P---所測(cè)點(diǎn)聲壓(Pa)---基準(zhǔn)聲壓，人耳能聽到聲音起始聲壓人耳對(duì)音響感覺，還與聲波頻率有關(guān)，人耳聽覺頻率為20-20000Hz，高于20000Hz超聲波，低于20Hz次聲波，對(duì)1000-6000Hz高頻噪聲特別敏感。本文檔共126頁；當(dāng)前第108頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分109響度是人耳對(duì)聲音大小感覺較一致的，單位為吩(phon)。當(dāng)聲波頻率為1000Hz時(shí)聲壓級(jí)的分貝數(shù)與響度吩的數(shù)值相同，不同頻率時(shí)聲壓級(jí)分貝值與響度吩值的對(duì)應(yīng)關(guān)系見圖5-1。實(shí)際上，人耳對(duì)聲音感覺，與吩值大小不能完全對(duì)應(yīng)一致，當(dāng)響度大于20phon時(shí)，約每增加10phon，感到聲音響一倍。

表示噪聲大小的量，還有聲強(qiáng)級(jí)，聲功率級(jí)，單位也是分貝。聲強(qiáng)級(jí)的數(shù)值和聲壓級(jí)相同，聲功率級(jí)與聲壓級(jí)有一定折算關(guān)系。噪聲是電機(jī)的重要指標(biāo)，用于電動(dòng)工具，一般要求不高于75dB(80dB)，用于家用電器，一般要求不高于70dB(75dB)，有更高要求，限止在55dB。本文檔共126頁；當(dāng)前第109頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分110本文檔共126頁；當(dāng)前第110頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分1115-2單相串激電動(dòng)機(jī)的噪聲源及抑制措施振動(dòng)與噪聲是同一現(xiàn)象的兩種現(xiàn)象。高速單相串激電動(dòng)機(jī)聲源中，空氣噪聲分量最大，其次是機(jī)械噪聲，而電磁噪聲最小。1.空氣噪聲

(1)旋轉(zhuǎn)噪聲。主要由于風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，使空氣流動(dòng)，沖擊，摩擦而產(chǎn)生。大小決定于風(fēng)扇大小，形狀，轉(zhuǎn)速高低和風(fēng)阻風(fēng)路情況等。

本文檔共126頁；當(dāng)前第111頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分112噪聲基本頻率式中:N---風(fēng)扇葉片數(shù)，n---電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)風(fēng)扇直徑越大，噪聲越大，減少風(fēng)扇直徑10%，可減少噪聲2-3dB。為了削弱噪聲，使葉片為質(zhì)數(shù)，如13，17，23等。(2)渦流噪聲。風(fēng)葉形狀與風(fēng)扇結(jié)構(gòu)不合理，或轉(zhuǎn)子表面凸出物，或風(fēng)扇剛度不夠，受氣流沖擊發(fā)生振動(dòng)，都會(huì)造成渦流，引起噪聲。(3)笛聲。風(fēng)葉邊緣與通風(fēng)室間隙過小，會(huì)產(chǎn)生單一頻率的笛聲。

本文檔共126頁；當(dāng)前第112頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分113常用減少空氣噪聲:合理設(shè)計(jì)風(fēng)扇(如風(fēng)扇型式，風(fēng)扇葉片數(shù)，風(fēng)扇直徑等)，避免產(chǎn)生渦流;校風(fēng)扇動(dòng)平衡;保證風(fēng)葉邊緣與通風(fēng)室有足移間隙;保證風(fēng)路通暢，電樞槽口和繞組端部表面盡可能光滑，減小空氣流的撞擊，摩擦;采用軸向壓力通風(fēng)。本文檔共126頁；當(dāng)前第113頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分1142.機(jī)械噪聲

(1)軸承噪聲。高速單相串激電動(dòng)機(jī)采用滾珠軸承。滾珠的旋轉(zhuǎn)頻率式中:---滾珠直徑(mm)---軸承內(nèi)圈滾道直徑(mm)---軸承外圈滾道直徑(mm)軸承內(nèi)外圈滾道中波紋，凹坑，粗糙度是引起噪聲主要原因，聲壓級(jí)與波紋高度和波紋數(shù)乘積成正比。徑向游隙小，也可降低噪聲。潤(rùn)滑脂質(zhì)量的優(yōu)劣影響噪聲，如雜質(zhì)越多，噪聲越大。與粘度也有關(guān)，這是因?yàn)橛湍?duì)振動(dòng)有援沖作用，粘度大，噪聲低，但粘度過大，轉(zhuǎn)動(dòng)有攪拌聲。軸承的安裝誤差超過某一臨界值噪聲急劇增大。本文檔共126頁；當(dāng)前第114頁；編輯于星期一\8點(diǎn)52分115游隙和安裝誤差角與噪聲關(guān)系見圖5-2。采用小的徑向游隙軸承可降噪。用滑動(dòng)軸承代替滾珠軸承是降噪好辦法，但沒有高速的。(2)轉(zhuǎn)子不平衡引起的噪聲。高轉(zhuǎn)速電機(jī)必須進(jìn)行