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串勵直流電機(jī)
閱讀�22174時間�2017-08-14 09:12:34

    單相串勵電動�(jī)俗稱串勵電機(jī)或通用(Universal Motor國外叫法�,因電樞繞組和勵磁繞組串�(lián)在一起工作而得�。單相串勵電動機(jī)屬于�、直流兩用電動機(jī),它既可以使用交�電源工作,也可以使用直流電源工作�

    單相串勵電機(jī)是一種目前已�(jīng)�(yīng)用非常廣泛的電機(jī),它的優(yōu)�(diǎn)是由于它�(zhuǎn)速高、起動力矩大、體積小、重量輕、不容易堵轉(zhuǎn)、適用電壓范圍很�,可以用�(diào)壓的方法來調(diào)�,簡單且易于實現(xiàn)�

�(jié)�(gòu)原理

    單相串勵電動�(jī)屬于單相交流異步電動�(jī),是交直流兩用的,所以又稱為交直流兩用串勵電動機(jī)。由于它�(zhuǎn)速高、體積小、啟動轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速可�(diào),既可在直流電源上使用,又可在單相交流電源上使用,因而在電動工具中得到廣泛的�(yīng)用�

    電機(jī)主要由定子轉(zhuǎn)子及支架三部分組,定子由凸極鐵心和勵磁繞組組�,轉(zhuǎn)子由隱極鐵心、電樞繞�、換向器及轉(zhuǎn)軸等組成。勵磁繞組與電樞繞組之間通過電刷和換向器形成串聯(lián)回路�

工作原理

    單相串勵電動�(jī)的工作原�,是建立在直流串勵電動機(jī)的基�(chǔ)上的。原理如圖所�,勵磁繞組和電樞繞組串聯(lián),直流電源上,根�(jù)主磁通Φ和電樞電流Ia的方�,按照左手定�,可以決定轉(zhuǎn)子旋�(zhuǎn)的方�,在a中是按逆時針方向旋�(zhuǎn);如果把電源的極性反過來,如圖b所示由于是串勵電動�(jī),主磁通Φ和電樞電流Ia也都同時改變了方�,按照左手定則,�(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向不�,仍為按逆時針方向旋�(zhuǎn)。因�,串勵電動機(jī)加上單相交流電壓�,如圖c所�,雖然電源極性在周期性變�,但�(zhuǎn)子始終維持一恒定的轉(zhuǎn)�,所�,串勵電動機(jī)可以�(yīng)用在交、直流兩種電源上�

單相串勵電動機(jī)的工作原理

�(yùn)行機(jī)�

    單相串勵電動�(jī)是一種帶有電刷和換向器的交流電動�(jī),有的串勵電動機(jī)既可由交流亦可由直流供電,稱為交直流兩用電動�(jī)。因其勵磁繞組和電樞繞組串聯(lián)而得�。單相串勵電�(jī)的結(jié)�(gòu)同直流串勵電�(jī)�

    分相似,主要的區(qū)別在于單相串勵電�(jī)的定子鐵心必須由硅鋼片疊壓而成,而直流的磁極既可以由疊壓而成,又可以做成整體�(jié)�(gòu)。單相交流串勵電�(jī)�(chǎn)生旋�(zhuǎn)力矩的原理和直流串勵電機(jī)相似,可以用直流電機(jī)的運(yùn)行原理來解釋�

    單相串勵電機(jī)的定子繞組與電樞繞組是串�(lián)�,串勵電�(jī)�(zhuǎn)向取決于電磁�(zhuǎn)矩方向和電流方向,因此工作在交流電源情況下,電源交變�,定子磁場的極性和�(zhuǎn)子電流或其產(chǎn)生的磁場同時變換方向,根�(jù)左手定則,電磁力的方向不會改�,所以串勵電�(jī)能夠始終維持一個恒定的�(zhuǎn)��

    如圖 2-1 所�,當(dāng)正向通電�,電磁轉(zhuǎn)矩方向為逆時針方�;如果電源的正負(fù)極性調(diào)換,則激磁磁通和電樞電流方向同時改變,電磁轉(zhuǎn)矩方向仍為逆時針方向,所以電�(jī)�(zhuǎn)向不�,亦即單相交流串勵電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向不隨電源極性的改變而變化�

�(jī)械特�

    單相串勵電機(jī)的轉(zhuǎn)矩的瞬時表達(dá)式為�

單相串勵電機(jī)的轉(zhuǎn)矩的瞬時表達(dá)式

    式中 � T——轉(zhuǎn)矩瞬時�;CT——轉(zhuǎn)矩常�(shù)�  ——每極磁通峰��

    ——電流峰��  ——磁通滯后電流的角度

    由此得出單相交流串勵電機(jī)的機(jī)械特性:單相串勵電機(jī)的轉(zhuǎn)矩是隨時間變化的,即每一瞬間的轉(zhuǎn)矩大小是不同�,這和直流的電動機(jī)�(zhuǎn)矩的平穩(wěn)性存在明顯的差別,輸出轉(zhuǎn)矩實際上是平均值�

    電動�(jī)在磁路未飽和�,因磁通大小和勵磁電流大小成正�,故�(zhuǎn)矩和電流的二次方成正�;當(dāng)電動�(jī)的磁路飽和時,電流的變化對磁通的影響很小,故�(zhuǎn)矩近似按照電流的變化而變�。啟動轉(zhuǎn)矩大,不容易堵轉(zhuǎn),這是這類電動�(jī)的可貴優(yōu)�(diǎn),適用于啟動比較困難的場��

    在串勵電�(jī)工作�,電�(jī)的定子和�(zhuǎn)子的漏磁通較小,在不考慮漏磁通等情況�,根�(jù)直流電機(jī)的工作特性,得到單相串勵電機(jī)的轉(zhuǎn)速方程:

單相串勵電機(jī)的轉(zhuǎn)速方程

    式中�  ——電動勢常數(shù)�  ——每極磁��  ——對電刷的接觸壓�

    在外施電壓恒定,磁路不飽和的情況�,負(fù)載增�,電樞電流相�(yīng)的增�,因而磁�  和電阻壓�  也增加,從轉(zhuǎn)速的表達(dá)式可�,轉(zhuǎn)速迅速下�;相反在空載的情況下,電流和磁通都很小,空載時�(zhuǎn)速很�,很容易損害電動�(jī),從安全和電�(jī)的保�(hù)考慮,應(yīng)該盡量的避免電機(jī)空載�(yùn)�。但是對于電動工具用串勵電機(jī),因一般帶著工作頭,其空載�(zhuǎn)速不會太�,而且�(shè)計時常用空載�(zhuǎn)速限制在額定�(zhuǎn)速的 1.7 倍左右,對于功率很小的串勵電�(jī),因為自身轉(zhuǎn)矩很�,空載轉(zhuǎn)速也不會極高。負(fù)載增�,轉(zhuǎn)速下�,使輸出功率變化不大,不易因�(fù)載增大而使電機(jī)過載,這一特點(diǎn)使這類電機(jī)廣泛用于�(fù)載轉(zhuǎn)矩大幅度變化的場�,調(diào)速范圍較寬�

圖2-2

    由圖2-2得出�(fù)載變化時�(zhuǎn)速變化情�,當(dāng)�(fù)載增大時,電樞繞組中的電流相�(yīng)的增�,由于定子勵磁繞組是與電樞繞組是串聯(lián)的,定子激磁繞組中的電流就是電樞繞組中的電�,因此也增大�,從而使磁通增�,因磁通與�(zhuǎn)速成反比,所以轉(zhuǎn)速下�。電流的增大使各部分的電阻壓降增�,從而使電動勢下�,又造成了轉(zhuǎn)速的下降。所以同直流電機(jī)的機(jī)械特性相�,單相串勵電�(jī)的機(jī)械特性更軟,這造成了其速度控制的難��

�(diào)速原�

    單相串勵電機(jī)的調(diào)速,大多�(shù)采用�(diào)節(jié)電壓的方�,就是改變電動勢。根�(jù)其機(jī)械特�,影響電�(jī)�(zhuǎn)速的有電動勢,磁通和電樞�(dǎo)體數(shù)。對于已�(jīng)制成的電�(jī),導(dǎo)體數(shù)已定,不能改�,所以不能采用這個方�,如果采用改變磁通的方法,就是要在激磁線圈處并聯(lián)可調(diào)電阻,但此電阻消耗功率多,而且體積大,因此不是簡單�(jīng)�(jì)的方�。采用調(diào)節(jié)電壓方法,采用可控硅�(diào)速技�(shù),具有線路簡�,元件體積小等特�(diǎn),是一種簡單有效的方法�

    單相串勵電機(jī)的電壓調(diào)速方法采用的可控移相�(diào)壓,利用可控硅的觸發(fā)電壓滯后于輸入電壓實�(xiàn)對輸入電壓的移相觸發(fā)。在實現(xiàn)方法上有硬件和軟件方�。在硬件�(shè)計上要得到可靠的電機(jī)速度控制,采用的專用集成電路作為控制線路,在電機(jī)�(zhuǎn)軸上裝置速度傳感�,以反饋�(zhuǎn)速信�,從而使電機(jī)�(diào)定的�(zhuǎn)速保持穩(wěn)定,而不隨負(fù)載而變�,但這些高性能的調(diào)速裝�,由于線路復(fù)�,成本高和體積大等原因,在實際的家電的速度控制�,沒有競爭力。而采用軟件方�,硬件上只需增加微處理,將控制算法程�?qū)懭胛⑻幚�?,利用微處理器來觸發(fā)可控硅的延時�(dǎo)通從而實�(xiàn)對串勵電�(jī)的速度控制。這種方法的電路比較簡�,應(yīng)用單片機(jī)就可以完�,節(jié)省了成本。所以在實際的應(yīng)用中,多采用這種方法�

    根據(jù)可控移相整流的方法,有全波整流和半波整流兩種,同樣的串勵電機(jī)的調(diào)速方法也有全波和半波之分。采用半波整流的方式,在交流電源正弦信號的正半周期內(nèi),由可控硅的特性中,當(dāng)延遲時間給其一適當(dāng)正脈沖信�,可控硅�(dǎo)通,串勵電機(jī)從而獲得電源激勵而工�。不同的延遲時間對應(yīng)的不同的電壓激�,電�(jī)就會輸出不同的速度,從而實�(xiàn)速度控制。全波方式的原理和半波是一樣的,采用雙向可控硅,在交流正弦信號的負(fù)半周期內(nèi),通過給出可控硅的控制脈沖,實�(xiàn)對系�(tǒng)輸入電源電壓的控�。這樣的話,在一個電源周期內(nèi),對電機(jī)的速度信號�(jìn)行兩次調(diào)節(jié),能夠提高系�(tǒng)的反�(yīng)速度,及時對電機(jī)速度的調(diào)節(jié)使電�(jī)的運(yùn)行更加平�(wěn),調(diào)速范圍更��

�(yīng)用領(lǐng)�

    串勵電機(jī)因轉(zhuǎn)速可�(diào)范圍廣,啟動力矩大的特點(diǎn)被廣泛的�(yīng)用于電動工具,廚房用�,地板護(hù)理產(chǎn)品領(lǐng)��

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