串励电机:一种交直流电通吃的电机


单相串励电机的工作原理

 

 


电流从左侧的线圈进入,经过转子绕组,从右侧的线圈流出。根据电流的磁效应,定子绕组会产生一个方向从图中N到S的磁场,因为电流的方向是固定的,所以磁场的方向也是固定的。

同时,通入电流的转子绕组会受到电磁力的作用,力的方向可以根据左手定则判断出来。在N极和S极范围内的线圈受到力的大小相同,但是方向不同,电磁力矩会使转子开始转动。

电磁力加上惯性的作用,转子转动半周以后,因为换向器的存在,流入转子线圈的电流方向会发生变化,使其在N和S范围内受力的方向不变,转子就会一直转动下去。

这就是直流串励电机的工作原理,单相串励电机因为接入的是交流电,电流的方向是不断变化的,定子绕组产生的磁场方向也一直变化,但是因为转子绕组的电流方向同步发生变化,所以转子的受力方向不会改变。

 

串励电机为什么有启动转矩大的特点?

 

先看一下转矩公式:T=Ct*Φ*Ia,其中Ct是转矩常数,和电机结构有关;Φ是气隙磁通;Ia是电枢电流。可以看出在电机确定的情况下,串励电机的转矩主要和磁通及电枢电流有关。

绕组在切割磁通线的时候会感应出反电动势,转速越高,反电动势越大,对绕组电流的限制越大。

对于串励电机来说,定子磁场的位置是固定的,在通电瞬间,转子和定子是相对静止的,没有切割磁通线的情况存在,所以也就没有反电动势。电流此时是很大的,磁通和电枢电流也大,所产生的电磁转矩也大。随着转速的增加,反电动势增加,电流减小,转矩也减小。

这就是串励电机的一个特点,转速越慢转矩越大,我们平时使用手持电动工具时应该有这样的感受。

 

既然串激电机启动不需要电容,那么电动工具里的电容是做什么的呢?

 

串激电机不需要起动电容也不需运行电容,加电容主要起到滤波作用,用来改善电气特性,可以减小碳刷火花,提高电机寿命,减小电磁干扰等。