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串勵電動機的工作過程_串勵電動機的調速原理

2021-09-09

  串勵電動機

  單相串勵電動機俗稱串勵電機或通用(UniversalMotor國外叫法),因電樞繞組和勵磁繞組串聯在一起工作而得名。單相串勵電動機屬于交、直流兩用電動機,它既可以使用交流電源工作,也可以使用直流電源工作。


  單相串勵電機是一種目前已經應用非常廣泛的電機,它的優點是由于它轉速高、起動力矩大、體積小、重量輕、不容易堵轉、適用電壓范圍很廣,可以用調壓的方法來調速,簡單且易于實現。


  串勵電動機的工作過程

  交流串勵電動機的工作原理是建立在直流串勵電動機基礎上的,因此首先分析直流串勵電動機的工作過程。


  如圖1勵磁繞組與電樞繞組串聯在一起,接在直流電源上。根據主磁通和電樞電流的方向,利用電動機左手定則,可以決定轉子轉動的方向。圖1(a)中是逆時針方向旋轉,如果將圖1(a)的電源極性反過來則變為圖1(b)所示的形式。由于是串勵電動機,主磁通及電樞電流I將同時改變方向,根據電動機左手定則可知,在磁通和電樞電流同時改變方向的情況下,轉子轉向不變,仍為逆時針方向旋轉。由此可以推論,一臺直流串勵電動機改接交流電壓后,雖然電源極性在反復變化,但轉子始終維持一恒定轉向,因此也可以作為交流電動機運行,這就是單相交流串勵電動機的原理。這種串勵電動機若設計成可以應用在交、直流兩種電源上,則稱為通用電動機。

  

  通用電動機的勵磁繞組與電樞繞組有兩種串聯方式,如圖2所示,這兩種方式的電氣性能是一樣的。要改變通用電動機的旋轉方向,只需將電樞繞組兩端(或勵磁繞組兩端)的接線對調一下。通用電動機按交流方式使用時,所需勵磁繞組匝數比按直流方式使用時所需的匝數少,所以勵磁繞組常帶有抽頭,以便于使用。

  

  串勵電動機的調速原理

  單相串勵電機的調速,大多數采用調節電壓的方法,就是改變電動勢。根據其機械特性,影響電機轉速的有電動勢,磁通和電樞導體數。對于已經制成的電機,導體數已定,不能改變,所以不能采用這個方法,如果采用改變磁通的方法,就是要在激磁線圈處并聯可調電阻,但此電阻消耗功率多,而且體積大,因此不是簡單經濟的方法。采用調節電壓方法,采用可控硅調速技術,具有線路簡單,元件體積小等特點,是一種簡單有效的方法。


  單相串勵電機的電壓調速方法采用的可控移相調壓,利用可控硅的觸發電壓滯后于輸入電壓實現對輸入電壓的移相觸發。在實現方法上有硬件和軟件方式。在硬件設計上要得到可靠的電機速度控制,采用的專用集成電路作為控制線路,在電機轉軸上裝置速度傳感器,以反饋轉速信號,從而使電機調定的轉速保持穩定,而不隨負載而變化,但這些高性能的調速裝置,由于線路復雜,成本高和體積大等原因,在實際的家電的速度控制中,沒有競爭力。而采用軟件方法,硬件上只需增加微處理,將控制算法程序寫入微處理器,利用微處理器來觸發可控硅的延時導通從而實現對串勵電機的速度控制。這種方法的電路比較簡單,應用單片機就可以完成,節省了成本。所以在實際的應用中,多采用這種方法。


  根據可控移相整流的方法,有全波整流和半波整流兩種,同樣的串勵電機的調速方法也有全波可控移相整流和半波之分。采用半波整流的方式,在交流電源正弦信號的正半周期內,由可控硅的特性中,當延遲時間給其一適當正脈沖信號,可控硅導通,串勵電機從而獲得電源激勵而工作。不同的延遲時間對應的不同的電壓激勵,電機就會輸出不同的速度,從而實現速度控制。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半周期內,通過給出可控硅的控制脈沖,實現對系統輸入電源電壓的控制。這樣的話,在一個電源周期內,對電機的速度信號進行兩次調節,能夠提高系統的反應速度,及時對電機速度的調節使電機的運行更加平穩,調速范圍更廣。

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