在我们开始之前,让我们谈谈电动工具。家庭装修中使用的电钻和电锤,是大家熟悉又不同的电动工具。它们通常由串联励磁电机驱动,并具有速度、转向变化和扭矩特性调节等基本控制功能,以适应不同的任务。
问题是,我们究竟为什么要采用串联电机驱动方式?一方面是为了简化控制方式,尽可能将刀具重量降到最低,另一方面是为了杜绝钻孔和振动切削刀具过载带来的危险,要求驱动电机的外部特性相对较软,即超过额定负载时,电机的转速会随着负载的增加而迅速下降。
串联励磁电机是交流电源,而串联励磁电机本身就是经典的DC电机。这种电机的励磁绕组和电枢绕组通过电刷和换向器组成串联电路,具有独特的优点:可与交流电源或DC电源一起工作;工作速度快,体积小,重量轻;调速平稳,范围广,控制简单可靠;当速度小于额定负荷时,速度基本不变;当速度超过某一负荷值时,速度迅速下降。因此,大多数电动工具都采用串联电机,其操作简单、性价比高、安全可靠等优良特性奠定了串联电机在电动工具领域的稳固地位。
单相串励电动机的基本结构由定子、电枢和外壳组成。特定的使用条件,如频繁启动、高速、大振动和可变负载条件,可能会导致电机失速,并增加电机定子绕组和电枢的温度。在实际应用中,我们会觉得电动工具发热严重。基于以上原因,串联电机的电枢质量性能非常高。
串联电机的转子部分是由“线圈换向器”组成的电枢,通过碳刷直接与定子部分的励磁绕组相连,因此电枢电流和励磁电流完全相同。虽然本质上是典型的DC电机,但它与普通的DC电机还是有区别的,即起动转矩较大,特性较软,因此串联电机代替普通的DC电机广泛应用于电动工具中。
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