简述串励电动机机的变极调速

单相串励串励电动机机俗称串励電机或通用(Universal Motor国外叫法)因电枢绕组和励磁绕组串联在一起工作而得名。单相串励串励电动机机属于交、直流两用串励电动机机它既鈳以使用交流电源工作,也可以使用直流电源工作

单相串励电机是一种已经应用非常广泛的电机,它的优点是由于它转速高、起动力矩夶、体积小、重量轻、不容易堵转、适用电压范围很广可以用调压的方法来调速,简单且易于实现

转速高、体积小、重量轻等
串励电動机工具,厨房用品地板护理

单相串励串励电动机机属于单相交流

,是交直流两用的所以

又称为交直流两用串励串励电动机机。由于咜转速高、体积小、启动转矩大、转速可调既可在

上使用,又可在单相交流电源上使用因而在串励电动机工具中得到广泛的应用。

单楿串励串励电动机机的工作原理是建立在直流串励串励电动机机的基础上的。原

理如图所示励磁绕组和电枢绕组串联,

可以决定转孓旋转的方向,在a中是按

方向旋转;如果把电源的极性反过来如图b所示由于是串励串励电动机机,主磁通Φ和电枢电流Ia也都同时改变了方向按照左手定则,转子转向不变仍为按逆时针方向旋转。因此串励串励电动机机加上单相交流电压后,如图c所示虽然电源极性茬周期性变化,但转子始终维持一恒定的转向所以,串励串励电动机机可以应用在交、直流两种电源上

单相串励串励电动机机是一种帶有电刷和换向器的交流串励电动机机,有的串励串励电动机机既可由交流亦可由直流供电称为交直流两用串励电动机机。因其励磁绕組和电枢绕组串联而得名单相串励电机的结构同直流串励电机十

分相似,主要的区别在于单相串励电机的定子铁心必须由

叠压而成而矗流的磁极既可以由叠压而成,又可以做成整体结构单相交流串励电机产生旋转力矩的原理和直流串励电机相似,可以用直流电机的运荇原理来解释

单相串励电机的定子绕组与电枢绕组是串联的串励电机转向取决于电磁转矩方向和电流方向,因此工作在

情况下电源交變时,定子磁场的极性和转子电流或其产生的磁场同时变换方向根据左手定则,电磁力的方向不会改变所以串励电机能够始终维持一個恒定的转向。

如图 2-1 所示当正向通电时,

方向为逆时针方向;如果电源的正负极性调换则激磁磁通和电枢电流方向同时改变,电磁转矩方向仍为逆时针方向所以电机转向不变,亦即单相交流串励串励电动机机的电磁转矩和旋转方向不随电源极性的改变而变化

式中 : T——转矩瞬时值;C

——磁通滞后电流的角度

由此得出单相交流串励电机的

:单相串励电机的转矩是随时间变化的即每一瞬间

的转矩大小是鈈同的,这和直流的串励电动机机转矩的平稳性存在明显的差别输出转矩实际上是平均值。

大小成正比故转矩和电流的二次方成正比;当串励电动机机的磁路饱和时,电流的变化对磁通的影响很小故转矩近似按照电流的变化而变化。启动转矩大不容易堵转,这是这類串励电动机机的可贵优点适用于启动比较困难的场合。

在串励电机工作中电机的定子和转子的

较小,在不考虑漏磁通等情况下根據直流电机的工作特性,得到单相串励电机的转速方程:

在外施电压恒定磁路不

也增加,从转速的表达式可知转速迅速下降;相反在

嘚情况下,电流和磁通都很小空载时转速很高,很容易损害串励电动机机从安全和电机的保护考虑,应该尽量的避免电机

运行但是對于串励电动机工具用串励电机,因一般带着工作头其空载转速不会太高,而且设计时常用空载转速限制在

的 1.7 倍左右对于功率很小的串励电机,因为自身转矩很大空载转速也不会极高。负载增大转速下降,使

变化不大不易因负载增大而使电机

广泛用于负载转矩大幅度变化的场合,调速范围较宽

由图 2-2 得出负载变化时转速变化情况当负载增大时,电枢绕组中的电

流相应的增大由于定子励磁绕组是與电枢绕组是串联的,定子激磁绕组中的电流就是电枢绕组中的电流因此也增大了,从而使磁通增大因磁通与转速成反比,所以转速丅降电流的增大使各部分的电阻压降增大,从而使串励电动机势下降又造成了转速的下降。所以同直流电机的机械特性相比单相串勵电机的机械特性更软,这造成了其速度控制的难度

单相串励电机的调速,大多数采用调节电压的方法就是改变串励电动机势。根据其机械特性影响电机转速的有串励电动机势,磁通和

导体数对于已经制成的电机,导体数已定不能改变,所以不能采用这个方法洳果采用改变

处并联可调电阻,但此电阻消耗功率多而且体积大,因此不是简单经济的方法采用调节电压方法,采用可控硅调速技术具有线路简单,元件体积小等特点是一种

单相串励电机的电压调速方法采用的可控移相调压,利用

的触发电压滞后于输入电压实现对輸入电压的移相触发在实现方法上有

方式。在硬件设计上要得到可靠的电机速度控制采用的专用

作为控制线路,在电机转轴上装置速喥

调定的转速保持稳定而不随负载而变化,但这些高性能的调速装置由于线路复杂,成本高和体积大等原因在实际的家电的速度控淛中,没有竞争力而采用软件方法,硬件上只需增加微处理将控制算法程序写入

,利用微处理器来触发可控硅的延时导通从而实现对

嘚速度控制这种方法的电路比较简单,应用

就可以完成节省了成本。所以在实际的应用中多采用这种方法。

根据可控移相整流的方法有

两种,同样的串励电机的调速方法也有全波

和半波之分采用半波整流的方式,在

的特性中当延迟时间给其一适当正

从而获得电源激励而工作。不同的延迟时间对应的不同的电压激励电机就会输出不同的速度,从而实现速度控制全波方式的原理和半波是一样的,采用

在交流正弦信号的负半周期内,通过给出可控硅的控制脉冲实现对系统输入电源电压的控制。这样的话在一个电源周期内,對电机的速度信号进行两次调节能够提高系统的反应速度,及时对电机速度的调节使电机的运行更加平稳

串励电机因转速可调范围广,启动力矩大的特点被广泛的应用于串励电动机工具厨房用品,地板护理产品领域

  • 2. 刘玉明. 家用搅拌机控制系统的设计与研究[D]. 哈尔滨工業大学, 2008.
  • 3. 郭海欧. 小型串励串励电动机机设计参数的试验确定法[J]. 电机技术, -33.

电力机车电机题库一、填空题1、電机是根据电磁感应原理完成能量之间相互转换的装置 (选择)2、直流电机的可逆性是指一台直流串励电动机机既可以作为发电机用,叒可以作为串励电动机机用的特性3、直流电机的定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置、前后端盖等组成。4、直流串励电动机机大多采用的励磁方式是串励5、直流串励电动机机的电气制动方法有反接制动、能耗制动和回馈制动。6、降低电机稳定温升的方法降低电机的各种损耗;提高电机的散热能力7、根据通风器安装位置不同,牵引串励电动机机的通风方式分为强迫通风和诱导通风 (选择)8、牵引串励电动机机常用的电工材料有导电材料、导磁材料和绝缘材料。9、电机按用途和结构特点分为交流电机、直流电机和控制电机(选择)10、额定小时功率是指牵引串励电动机机在规定的通风条件下,从实际冷态开始运行 1 小时各部件温升不超过允许值时,串励电动机机轴仩输出的有效机械功率11、由同一种或几种绝缘材料通过一定的工艺而组合在一起所形成的结构称为绝缘结构。12、电机的损耗引起发热而使电机温度升高当电机的温度高于周围介质温度时,热量开始向周围介质散发称为电机的散热。13、如果电机中带电部件与机座、铁芯等不带电的部件之间的绝缘状态被破坏就叫做电机“接地” 。14、绝缘材料分为 A、E、B、F、H、C 六级 (选择)15、如果电机中电位不同的带电蔀件之间的绝缘状态被破坏就叫做“短路” 。16、电机按能量转换方式分为发电机、串励电动机机、换流机、变频机和变压器17、直流电机甴定子、转子和空气隙组成。18、直流电机的转子由电枢轴、电枢铁芯、电枢绕组、换向器和风扇等组成19、火花分为 1 级、1.25 级、1.5 级、2 级和 3 级。20、根据冷却空气进入电机内部所依靠的力量牵引串励电动机机的通风方式分为自通风和独立通风。21、牵引串励电动机机常用的导电材料有导线、梯形铜排、电碳制品22、根据冷却空气在电机中的主要流通方向,牵引串励电动机机的通风方式分为轴向通风、径向通风和轴姠-径向混合通风 (选择)23、牵引串励电动机机的绝缘结构主要有匝间(层间)绝缘、对地绝缘等。24、直流电机的电枢绕组是由嵌放在电樞铁芯槽中的许多线圈按一定的规律连接起来而构成的线圈的组合*****25、变压器是在法拉第电磁感应原理的基础上设计制造的一种静止的电氣设备,它可以将输入的一种等级电压的交流电能变换成同频率的另一种等级电压的交流电输出26、变压器由器身、油箱及其他附件组成。27、对变压器油的要求是介质强度高、燃点高、黏度小、杂质含量少无水分。28、变压器按冷却方式分干式变压器和湿式变压器29、牵引變压器的作用是用来将接触网上取得的 高电压降为机车各电路所需的电压。30、为了防止变压器运行或试验中由于静电感应作用在铁芯或其怹金属构件上产生悬浮电位造成对地放电,铁芯及所有金属构件都必须可靠接地31、变压器绕组引线均用裸铜排制成,引线和绕组出头嘚焊接采用电阻焊接32、异步串励电动机机的定子由定子三相对称绕组、定子铁芯、机体等组成。33、三相异步串励电动机机的工作特性有轉速特性、转柜特性、定子电流特性、功率因素特性、效率特性和机械特性34、实现三相异步串励电动机机反转的方法是改变电源三相供電相序。35、劈相机的作用是将主变压器辅助绕组供给的单相电源“劈成”三相向辅助系统所有三相异步串励电动机机供电。36、变压器的保护装置主要有储油柜、油位表、吸湿器、信号温度计、油流继电器、压力释放器等37、变压器的作用有变压、稳流、滤波和传递电信号。38、交流磁通在变压器铁芯中会引起涡流损耗和磁滞损耗使铁芯发热。39、变压器按结构分为心式变压器和壳式变压器40、变压器的连接組别用时钟表示法来确定。41、平波电抗器的作用是稳流和滤波42、为了保证变压器安全可靠地运行,变压器绕组必须具有足够的电气强度、耐热强度、机械强度和良好的散热条件43、异步串励电动机机的转子由转子铁芯、转子绕组、转轴、风扇等组成。44、三相异步串励电动機机的调速方法有变极调速、变频调速和变转差率调速二、判断题 ( )1 、直流电机的极距 τ是指相邻两异性磁极中心线在电枢表面所跨过嘚距离。( )2、直流电机的电枢磁场是指电机负载运行时由电枢电流产生的磁场。( )3、直流发电机的运行特性是指发电机在恒定转速運行时端电压、负载电流、励磁电流三个参数之间的任意两个参数之间的关系。( )4、抱轴悬挂是指牵引串励电动机机一侧通过滑动轴承抱在机车的轮轴上另一侧通过吊挂装置悬挂在车体上。( )5、直流串励串励电动机机的机械特性是指当电压为额定值时串励电动机機的电磁转矩与电机转速之间的关系。( )6、磁场削弱系数是指磁场削弱时励磁绕组的磁势与满磁场时励磁绕组的磁势之比( )7、换向周期是指从换向开始到换向结束所经过的时间。( )8、直流电机正、负电刷之间形成一股强烈的环行电弧同时伴有闪光和巨响,这种现潒称为环火( )9、当发热体经过较长时间,温度升高到一定数值后产生的热量与散发的热量接近相等时,物体的温度不再升高达到穩定状态,此时的温升称稳定温升( )10、第一节距 Y1 是指一个元件的两个有效边在电枢表面所跨过的距离。 (选择)( )11、电刷应置放在磁极中心线对应位置( )12、电枢反应是指电机负载运行时,电枢磁场对主磁极磁场的影响( )13、架承式悬挂是指将牵引串励电动机机唍全固定在转向架上。( )14、直流串励串励电动机机的转矩特性是指当电压为额定值时串励电动机机的电磁转矩与电枢电流之间的关系。( )15、串励电动机机由静止状态达到正常运转状态的过程称为串励电动机机的起动过程( )16、换向过程是指旋转的电枢元件从一条支蕗经过电刷进入另一条支路时,元件中的电流方向发生改变的过程 (选择)( )17、电枢反应电势是指换向元件切割电枢磁场而产生的电勢。( )18、当发热体经过较长时间温度升高到一定数值后,产生的热量与散发的热量相等物体的温度不再升高,达到稳定状态此时嘚温升称稳定温升。**********( )19、变压器是在法拉第电磁感应原理的基础上设计制造的一种静止的电气设备它可以将输入的一种等级电压的交鋶电能变换成不同频率的另一种等级电压的交流电输出。( )20、变压器按冷却方式分风冷式变压器和油浸式变压器( )21、变压器由器身、油箱及其他附件组成。( )23、为了保证变压器安全可靠地运行变压器绕组必须具有足够的电气强度、耐热强度、机械强度和良好的散熱条件。( )24、变压器的保护装置主要有储油柜、油位表、吸湿器、信号温度计、油流继电器、压力释放器等( )25、异步串励电动机机嘚转子由转子铁芯、转子绕组、转轴、风扇等组成。( )26、变压器的作用是变压、稳流、滤波和传递电信号( ) 27、交流磁通在变压器铁芯中会引起涡流损耗和磁滞损耗,使铁芯发热( )28、变压器按结构分为心式变压器和壳式变压器。( )29、变压器的连接组别用时钟表示法来确定( )30、劈相机的作用是将主变压器辅助绕组供给的单相电源“劈成”三相,向辅助系统所有三相异步串励电动机机供电( )31、为了防止变压器运行或试验中由于静电感应作用在铁芯或其他金属构件上产生悬浮电位,造成对地放电铁芯及所有金属构件都必须可靠接地。( )32、变压器绕组引线均用裸铜排制成引线和绕组出头的焊接采用电弧焊接。( )33、异步串励电动机机的定子由定子三相绕组、定子铁芯、机体等组成( )34、三相异步串励电动机机的工作特性有转速特性、转柜特性、定子电流特性、功率因素特性、效率特性和機械特性。( )35、平波电抗器是串接在牵引串励电动机机回路的电感装置可用来减小整流电流的脉动,以改善牵引串励电动机机的换向囷限制过高温升 (选择)( )36、变压器空载运行是指原边绕组接电源,副边绕组开路(I 20)的状态( ) 37、变压器的变压比是指原边绕组感应串励电动机势 E1 与副边绕组感应串励电动机势 E2 之比。 (选择)( )38、在任何瞬间变压器的原、副边绕组串励电动机势极性相同的两个對应端点称为变压器绕组的同名端。( )39、理想变压器是指绕组的电阻、铁心的损耗忽略不计磁路不饱和且没有漏磁通的变压器。( )40、变压器负载运行是指原边绕组接电源副边绕组接负载的状态。( )41、交流绕组是指由嵌放在定子铁心槽中的许多线圈按一定的规律连接起来而构成的三相定子绕组( )42、当三相异步串励电动机机的外加定子电压及频率不变时,电磁转矩与转差率之间的变化规律称为三楿异步串励电动机机的机械特性( )43、交流绕组的线圈节距是指线圈的两个有效边在定子铁心内表面的跨距。三、简答题1、简述牵引串勵电动机机的工作特点 (选择)(1)使用环境恶劣。(2)外形尺寸受限制(3)动力作用大。(4)换向困难(5)负载分配不均匀。2、電机环火有何危害 (1)强烈的电弧会灼伤换向器表面和电刷(2)造成电机“飞弧”。(3)造成电机“扫膛”(4)使串励电动机机运行狀态变为发电机运行,使轮、轨接触面严重擦伤3、简述单叠绕组的连接规律。(1)一个元件的始、末两端分别连接在相邻的两个换向片仩(2)两串联的元件,前元件的末端与后元件的始端连在同一换向片上(3)每一元件连接后向右跨过一个虚槽、一个换向片。(4)最後一个元件的末端与第一个元件的始端共同连接于换向片 1整个绕组为一闭合回路。4、单叠绕组的特点(1)一个磁极下的元件串联成一条支路绕组的并联支路数恒等于磁极数 。2ap?(2)电机电势等于支路电势电枢电流为支路电流之和。 。iU?aIi?(3)电刷位置必须置于主极Φ心线上电刷数等于磁极数。5、脉流牵引串励电动机机换向元件中会产生哪些电势直流部分会产生以下串励电动机势(1)电抗电势 re(2)電枢反应电势 a(3)换向电势 k交流部分会产生以下串励电动机势(1)交流电抗电势 r(2)交流换向电势 Ke(3)变压器电势 t6、直流电机的电枢反应性质(选择)(1)电枢反应使气隙磁场产生畸变每一个主磁极下一半增强,一半减弱;(2)电枢反应使物理中性线偏离几何中性线;(3)磁路不饱和时电枢反应虽然使气隙磁场产生畸变,但每一主磁极下的磁通不变磁路饱和时,电枢反应使每一主磁极下的磁通减少7、直流电机电枢反应有何危害(1)电枢反应使气隙磁场产生畸变,容易引起电位火花;(2)电枢反应使物理中性线偏离几何中性线容易產生电磁火花;(3)磁路饱和时,电枢反应使每一主磁极下的磁通减少使感应串励电动机势和电磁转矩减小,电机功率下降8、简述直鋶电机的特点。 (选择)优点(1)启动性能好;(2)调速性能好缺点(1)结构复杂;(2)消耗较多的有色金属,成本高;(3)运行中易絀故障维修量大;(4)功率偏小,效率偏低9、如何快速判断直流电机的火花等级火花等级 电刷下火花情况 换向器表面情况 电刷情况1 无吙花 良好 良好1.25 有火星冒出 良好 良好1.5 有轻微火花 有黑痕,可擦掉 有轻微灼痕2 有强烈火花 有黑痕擦不掉 没有烧焦3 有强烈火花 有黑痕,擦不掉 燒焦10、简述改善脉流牵引串励电动机机换向的方法(1)设置换向极(2)减小电抗电势 的数值re(3)增加换向回路的电阻(4)减小变压器电勢和交流电抗电势(5)改善交流换向电势 的相位Ke?(6)用 来抵消 和te?r?11、简述脉流牵引串励电动机机个别传动的特点优点当一台牵引串励電动机机发生故障时,可以单独切除并充分利用了机车下部空间。缺点各轮轴间没有直接的机械联系个别轮对容易空转,从而使机车嘚粘着牵引力降低12、牵引串励电动机机必须满足的要求(1)应有足够的启动牵引力和较强的过载能力。(2)具有良好的调速性能(3)換向可靠。

变级调速其实是变级多速串励电動机机又称双速串励电动机机、三速串励电动机机、四速串励电动机机标示为YD/YZD/YDT系列电机是靠转换串励电动机机接线方式来调整转速的,引出线有可能6根、9根、12根

这种电机在高速切换为低速时,必须在切断电源的同时断开2Y接线的中性点,以避免在低速绕组接通时引起电源短路在高速切换低速的过程中,必须待串励电动机机停转后才能接通多速绕组电源,以减少对串励电动机机及负载冲击转速切换偠注意串励电动机机转向。

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