Transcript 3-1
電工機械 I
直流馬達構造
電工機械 I
電機磁路
電工機械 I
電機角
機械角 m 與電機角e
p
e m
2
電工機械 I
機殼與托架
機殼:(1)支持與保護內部機件
(2)磁路一部份
(3)大型-採高導磁係數的鋼板捲成
(4)小型-採高導磁係數的輾鋼或軟鋼板
拖架:以鋼板製成鍛接在機殼上
電工機械 I
直流電機之磁極
電機磁極
主磁極
電工機械 I
主磁極
採厚度為0.8~1.6mm,含矽5%的高導磁係
數之矽鋼片疊製而成
疊製目的:減少渦流損失
含矽目的:減少磁滯損失
極掌大於極心:減少空氣隙的磁通密度B
降低磁阻
極掌成弧形:使定子與轉子間空氣隙分佈
均勻
電工機械 I
磁場繞組
分激場繞組:與電樞繞組並聯,匝數多,
線徑細,電阻大
串激場繞阻:與電樞繞組串聯,匝數少,
線徑粗,電阻小
複激場繞阻:由分激場繞組及串激場繞組
組合裝於主磁極上,磁通量
由分激場決定
電工機械 I
中間極(大型機才用)
又稱換向磁極,用於改善換向問題
位於兩主磁極間,為一細長狀
與電樞繞組串聯,匝數少,線徑粗,
電阻小
作用於換向區間,以抵消區內的電樞反
應,幫助換向,減少火花
電工機械 I
電刷與握刷器
電工機械 I
電刷
碳質:接觸電阻大,整流強,減少火花
石墨質:潤滑作用
銅質:導電性好,電流密度高
電刷
特性
接觸電 載流量 摩擦系
阻
數
用途
碳質
質密堅硬
高
小
大
小容量低轉速
石墨質
質軟且潤
滑
低
大
小
大容量高轉速
電化石墨
質
加熱壓製
中
大
小
一般電機
金屬石墨
質
含金屬
50~90%
小
最大
小
低電壓大電流
電工機械 I
轉軸與軸承
軸承
轉子與轉軸與軸承
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換向器
又稱整流子
兩換向片間用雲母片作絕緣,雲母低換向
片 1~1.5mm
電工機械 I
電樞鐵心
用0.35~0.75mm,含矽1~2%之高導磁
係數之矽鋼片疊製組成
大型機:扇形矽鋼片疊製
小型機:圓形矽鋼片疊製
電工機械 I
電樞線槽
開口槽:採成型(疊、波、蛙繞)繞製,大、
中型機用
半閉口槽:採散繞方式,小型電機用;能減
少槽齒引起之磁通分佈不均,及
繞組不因高速而飛脫,缺點是成
本高
斜口槽:減少因轉動造成磁阻 之變動,
可減少噪音
電工機械 I
電樞繞組
閉路繞:繞組經換向器形成封閉路徑,
直流機適用
開路繞:須在外部加以連接形成回路,
僅適用於交流機
繞組是由許多線圈組成,
每一線圈皆有兩個邊
電工機械 I
環形繞
繞組以螺旋方式繞於環形鐵心
優點:不受磁極限制,電流路徑a與極數p
相同
缺點:(a)鐵心內側導體無法切割磁力線,
感應電勢,浪費材料
(b)增大電感使換向不良
(c)需手工繞置,製造與絕緣不易
電工機械 I
鼓形繞
分波、疊、蛙腿式繞
繞組全移到鐵心表面,兩線圈邊約一個極
距
優點:(a)電感小,換向較環形繞良好
(b)可用成型繞組來裝置,製造與
絕緣容易
缺點:不能適用於不同極數之電機上
電工機械 I
疊繞、波繞
疊繞
波繞
單層繞與雙層繞
單層繞
電工機械 I
雙層繞
電工機械 I
極距與線圈節距
S
):每一個磁極所涵蓋的電樞線槽數
P
極距(
線圈節距YP:同一線圈的兩個線圈邊相隔的電樞線
槽數
S 180, 全節距
YP
P 180, 短節距
常用短節距:優:(a) 末端連接短,省材料
(b) 線圈電感量(L)小,有助換向
缺:感應電勢較全節距小
電工機械 I
極距與線圈節距
後節距Yb:同一線圈不同換向片之線圈
S
跨距(槽距) Yb Yp k
P
前節距Yf:同換向片之兩線圈邊跨距(槽距)
Yf Yb Yc
換向片節距YC:同線圈所接換向片距
疊繞
Yc m
;波繞
Cm
Yc
p
2
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疊繞
Yb
Yf
Yc
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波繞
Yb
Yc
Yf
電工機械 I
全節距繞與短節距繞
全節距繞
短節距繞
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其他名稱
複分數 (m) :同一線圈的兩個線頭所連接換
向片的片距
重入數:指電樞繞組形成封閉迴路的迴路數。
換向片數 (C) 與換向節距 (Yc) 之最
大公因數
並聯路徑數(a) :線圈兩端接至同樣換向片的
線圈繞組數
疊繞
a=mp
波繞
a=2m
疊繞與極數成正比;波繞與極數無關
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圖 3-15 4極20槽雙層單式疊繞
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圖3-16 電樞繞組形成4條並聯路徑數(A)
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圖3-16 電樞繞組形成4條並聯路徑數(B)
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圖3-18 4極20槽雙層疊繞的發電機
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圖3-20 4極20槽雙層疊繞的電動機
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圖3-21 4極21槽雙層單式波繞之電樞繞組
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4極21槽雙層單式波繞之並聯路徑數
電工機械 I
4極21槽雙層單式波繞之並聯路徑數
電工機械 I
圖3-23 2極11槽雙層雙分疊繞之電樞繞組
2極24槽雙層全節距繞、二次重入
雙分疊繞之電樞繞組
圖3-24
電工機械 I
電工機械 I
均壓線
為避免各路徑的感應電勢有差異,而形
成無謂的閉環路電流Ic。而將電樞繞組相
距 2個極距的個點,使用一條低電組的銅
線相連接。
此環流會造成 I2R 的功率損失。
Ic 流經換向片及電刷時,會在電刷接觸
面產生電弧(火花)
線圈數
數目
連接%
p
2
電工機械 I
均壓線
圖3-25 未加均壓線
圖3-26 加均壓線後環流現象
電工機械 I
虛設線圈
Cm
當m固定,而 Yc p
無法為整數時,
2
'
C
m
必須取 C ' C X ,使 Yc '
為整數。
p
2
因此多出之線圈不可連接至換向片,但為
機械平衡必須裝設,稱為虛設線圈
電工機械 I
疊繞與波繞
疊繞(並聯)
波繞(串聯)
用途
低電壓大電流
高電壓小電流
並聯路徑數
a = mP
a = 2m
電刷數
P (極數)
>2;=P
電樞繞法
前進繞
後退繞
換向片數
YC m
特殊情形
需均壓線
YC
Cm
P/2
有時需虛設線圈
電工機械 I
蛙腿式繞組
繞組含疊繞與波繞,兩組之同槽線圈邊必
須做換位,以減少電感效應。
採 單分疊繞 + P/2分波繞
並聯路徑數 a = 2P
優點:不需均壓線(波繞跨距約2極)與
虛設線圈
電工機械 I
繞組改裝概念
電動勢 E 與電流(並聯)路徑數 a 成反比
電樞電流 IC 與電流(並聯)路徑數 a 成正比
EW aL P
EL aW 2
W:波繞
;
I L aL P
IW aW 2
L:疊繞
電功率 P EL I L EW IW
電工機械 I
依激磁方式分類
電工機械 I
圖 3-28 他激式直流電機
電工機械 I
圖 3-29 串激式直流電機
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圖 3-30 分激式直流電機
電工機械 I
圖 3-31 複激式直流電機
電工機械 I
圖 3-32 複激式直流電機另一分類
(a) 積複激式
(b) 差複激式
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