串激电机(又称串励电机)是直流电机的一种类型,其主要特点也是命名的来源是:它的励磁绕组(产生主磁场的绕组)和电枢绕组(转子绕组)是串联连接的。
主要工作原理
串激电机的工作原理基于直流电机的基本原理:通电导体在磁场中受到电磁力作用而运动。具体过程如下:
- 串联连接: 同一个电流
I从电源正极流出,首先流经励磁绕组(定子绕组),然后流经电枢绕组(转子绕组),最后回到电源负极。这确保了流经两个绕组的电流I始终相同。 - 建立主磁场: 电流
I流过定子上的励磁绕组时,会在电机内部产生一个主磁场(磁通量Φ)。这个磁场的方向取决于电流方向。 - 建立电枢电流与磁场: 同一个电流
I流过转子上的电枢绕组时,导体会建立自身的磁场。 - 电磁转矩的产生: 电枢绕组导体自身的磁场与主磁场相互作用,根据弗莱明左手定则(电动机定则),导体就会受到电磁力的作用,从而驱动转子(电枢)旋转。这个电磁力产生的力矩就是驱动转矩。
- 旋转与反电动势: 当电枢开始旋转时,电枢绕组导体切割主磁场的磁力线,根据电磁感应定律(法拉第定律),会在电枢绕组中产生一个感应电动势(感应电压),其方向与电源电压方向相反,称为反电动势(E反)。
- 电压平衡与转速特性:
- 施加在电机上的电源电压
V需要克服反电动势E反以及绕组的内阻压降(I * R,R是总电阻,包括励磁绕组和电枢绕组的电阻)。 - 电压平衡方程:
V = E反 + I * R - *反电动势
E反的大小与转子转速n和主磁场强度(磁通量Φ)成正比: `E反 ∝ n Φ`** - 主磁场磁通量Φ的大小与流过励磁绕组的电流
I成正比(通常工作在磁路未饱和时):Φ ∝ I
- 施加在电机上的电源电压
- 关键的转速-转矩特性:
- 由上面关系可推导出:
E反 ∝ n * I(因为Φ ∝ I)。 - 代入电压平衡方程:
V ∝ n * I + I * R。 - 在负载较轻(电流
I较小)时,I * R项可忽略,近似认为:V ∝ n * I=>n ∝ V / I - 当负载增大时,电流
I增大:- 一方面,由上式
n ∝ V / I可知,I增大导致 转速n急剧下降。 - 另一方面,由于
Φ ∝ I且转矩T ∝ Φ * I ∝ I * I = I²(因为流过两个绕组的电流都是I),所以转矩T与电流I的平方成正比:T ∝ I²。这意味着负载增加(需要更大转矩)时,电流会显著增大(因为T对I的变化很敏感),同时转速会显著下降。
- 一方面,由上式
- 结论:串激电机具有“软特性”:启动和低速时转矩巨大(启动转矩大),随着转速上升转矩下降;负载增加时转速自动下降以输出更大的转矩。空载或轻载时转速会非常高(飞车),非常危险!
- 由上面关系可推导出:
总结串激电机的工作原理
同一个电流依次流过串联的励磁绕组和电枢绕组,在定子上产生主磁场,在转子上产生电流磁场,两者相互作用产生电磁转矩驱动转子旋转。转速随负载增大而急剧下降(软特性),转矩与电流平方成正比(启动和大负载能力强),但绝对不允许空载运行(否则“飞车”损坏)。
主要优缺点和应用
- 优点: 启动转矩大,过载能力强,结构相对简单(省去了外接励磁电源)。
- 缺点: 转速随负载波动大,运行特性“软”;空载或轻载时转速极高,极端危险,使用中必须有机械负载连接或安全保护。
- 应用: 利用其启动和过载转矩大的特性,常用于需要高启动转矩、转速允许波动的场合:
- 电力机车、电传动机车、电瓶车的牵引电机
- 汽车启动电机(启动时需要超大扭矩)
- 大型起重设备(吊车、卷扬机)
- 电动工具(如电钻、手电钻、打磨机) - 轻载时高速运行有利于提高效率,但需注意安全。
- 部分家用电器(如老式搅拌器、吸尘器)。
核心要记住:串联电流、启动/过载扭矩大、转速随负载变化大、严禁空载运行!
串激电机调速工作原理 | 调整串激电机转速的方法
串激电机调速工作原理 串激电机调速的原理可以用以下几个步骤来解释: 1.改变励磁电流:通过改变串激电机励磁绕组的电流,可以改变电机的励磁磁场强度。当电流增大时,励磁磁场强度增大,电机的转速也会增大
2023-12-15 08:39:47
串激电机原理结构_串激电机接线图
串激电机工作原理同直流电机,左手定则和右手定则就能完全解释它的原理。电机主要由定子转子及支架三部分组成的定子由凸极铁心和励磁绕组组成,转子由隐极铁心、电枢绕组、换向器及转轴等组成。励磁绕组与电枢绕组之间通过电刷和换向器形成串联回路。
2019-10-01 15:02:00
串激电机的工作原理与结构
串激电机的结构 电机主要由定子转子及支架三部分组成的定子由凸极铁心和励磁绕组组成,转子由隐极铁心、电枢绕组、换向器及转轴等组成。励磁绕组与电枢绕组之间通过电刷和换向器形成串联回路。 串激电机
2021-08-04 09:26:39
串激电机的结构和工作原理
串激电机的结构 电机主要由定子转子及支架三部分组成的定子由凸极铁心和励磁绕组组成,转子由隐极铁心、电枢绕组、换向器及转轴等组成。励磁绕组与电枢绕组之间通过电刷和换向器形成串联回路。 串激电机
2021-08-02 16:44:19
串激电机转速一般多少_串激电机怎么调转速
串激电机的转速一般取决于电源电压、电枢电流以及机械负载等因素,因此不同的串激电机在不同的工作条件下转速可能会有所不同。一般来说,串激电机的转速通常在几百到几千转之间,具体数值取决于电机的规格、设计和应用需求等因素。
2023-03-02 15:05:35
调整串激电机转速的方法 串激电机调速工作原理
通过改变串激电机励磁绕组的电流,可以改变电机的励磁磁场强度。当电流增大时,励磁磁场强度增大,电机的转速也会增大。反之,当电流减小时,电机的转速也会减小。
2023-12-12 15:34:30
串激电机使用寿命_串激电机转子绕线方法
串激电机的使用寿命受到多种因素的影响,包括负载情况、工作温度、转速、维护保养等因素。 首先,负载情况是影响串激电机使用寿命的重要因素之一。如果串激电机经常在大负载状态下运转,那么电机内部的电流、电磁力等都会变大,从而导致电机受到更大的应力和磨损,使用寿命相对较短。
2023-03-02 14:24:22
感应电机与串激电机有哪些优缺点
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2024-06-11 14:11:13
串激电机怎么测量好坏_串激电机噪音为什么大
下面介绍一些测量串激电机好坏的方法: 电阻测量法:使用万用表测量电机的电阻值,正常的串激电机电阻值应该在一定范围内,如果值偏离太远,说明电机可能存在断路或短路问题。
2023-03-02 14:21:18
单项串激电机原理及发热是什么原因
单项串激电机是一种最简单的串激电机结构,它由一个铁芯、一个电枢和一个电刷组成。该电机采用串联电枢和电刷的方式,电枢和电刷串联在同一电路中,以使电枢和电刷的通电状态与转子位置有关。
2023-03-02 14:25:15
串激电机上的电容有什么用_串激电机转子好坏怎么测量
串激电机上的电容一般被用作抑制电刷产生的火花和电磁干扰,提高电机的运行可靠性和减少噪音。具体来说,串激电机中的电容可以实现以下功能: 抑制电刷火花:电刷与电机转子接触时会产生火花,这会导致电机噪音大、寿命短等问题。串激电机中加入适当的电容可以抑制电刷火花,延长电机寿命。
2023-03-02 14:52:48
串激电机安匝比计算_串激电机的技术参数
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2023-03-02 15:02:27
串激电机优缺点_串激电机正反转接线
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