單相異步電動機的工作原理

1、單相鼠籠式異步電動機的工作原理單相鼠籠式異步動機由單相電源供電，它直接接到220伏單相交流電源上就能工作，但要采取一定的措施，否則啟動不起來。我們?nèi)粘Ｉ钣玫囊恍┘矣秒娖鳎缈照{(diào)器、電冰箱、洗衣機、電扇等廣泛應用著單相異步電動機。單相異步電動機的工作原理 當給三相異步電動機的定子三相繞組通入三相交流電時，會形成一個旋轉磁場，在旋轉磁場的作用下，轉子將獲得啟動轉矩而自行啟動。當三相異步電動機通入單相交流電時就不能產(chǎn)生旋轉磁場。 下面來分析單相異步電動機定子繞組通入單相交流電時產(chǎn)生的磁場情況。如下圖所示為一臺簡單的單相異步電動機原理圖，定子鐵心上布置有單相定子繞組，轉子為鼠籠結構。 &#

2、160;交流電流波形 t4590135180225270360315電流正半周產(chǎn)生的磁場 電流負半周產(chǎn)生的磁場 當向單相異步電動機的定子繞組中通入單相交流電后，由上圖可見，當電流在正半周及負半周不斷交變時，其產(chǎn)生的磁場大小及方向也在不斷變化（按正弦規(guī)律變化），但磁場的軸線則沿縱軸方向固定不動，這樣的磁場稱為脈動磁場。 當轉子靜止不動時轉子導體的合成感應電動勢和電流為0，合成轉矩為0，因此轉子沒有啟動轉矩。故單相異步電動機如果不采取一定的措施，單相異步電動機不能自行啟動，如果用一個外力使轉子轉動一下，則轉子能沿該方向繼續(xù)轉動下去。單相異步電動機根據(jù)其啟動方法或運行方法的不同，可分為單相電容運行電

3、動機；單相電容啟動電動機；單相罩極式電動機等。下面分別介紹。單相異步電動機容量一般較小，運行性能較差。圖1 單相電容運行異步電動機原理圖(a)接線圖 (b)電流相量圖圖1是單相電容運行異步電動機工作原理圖。單相電容式異步電動機的定子鐵芯上嵌放兩套繞組：主繞組U1U2（主繞組又稱工作繞組）和副繞組Z1Z2（副繞組又稱啟動繞組）。兩套繞組在空間的位置上互差90度電角度。在啟動繞Z1Z2中串入一個電容器C后再與工作繞組并聯(lián)，然后接到單相電源上。設流過啟動繞組Z1Z2的電流為iz，流過工作繞組U1U2的電流以為iu，當接上電源后，由于電容的充放電作用，iz落后于iu90度，流過兩套繞組的電流iz與iu

4、在相位上相差90度，如圖2所示。設電動機兩個繞組接上交流電源后，電流為正值時，電流從繞組的頭端進去尾端出來；電流為負值時，電流從繞組的尾端進去頭端出來。從圖2可看到：在t0瞬間，iz=0，繞組Z1Z2中無電流流過；而這瞬時iu為負的最大值，繞組U1U2中電流由U2進Ul出。用右手定則可判斷，此時電動機中會產(chǎn)生如圖2所示磁場，其合成磁場方向向下。從圖2可看到：在t=/2瞬間，iu0，繞組U1U2中無電流流過；這瞬間iz為正的最大值，繞組Z1-Z2中電流從Z1進Z2出。此時電動機內(nèi)磁場分布如圖2所示，其合成磁場方向較t=0時刻順時針方向旋轉了90角度。在t=3/2瞬間，iz0，繞組Z1Z2中無電流

5、流過；這瞬間iu為正的最大值，繞組U1U2中電流從U1進U2出。此時電動機內(nèi)磁場分布如圖2所示，其合成磁場方向較t=/2時刻順時針方向旋轉了90角度。依此類推，可看到單相鼠籠式異步電動機中iz與iu兩個電流在單相異步電動機中產(chǎn)生的合成磁場也是旋轉磁場，如圖2所示。單相鼠籠式異步電動機轉子也是鼠籠式轉子，即轉子繞組是兩端由短路環(huán)連接的鼠籠條。鼠籠條反方向切割旋轉磁場，產(chǎn)生感應電動勢和感應電流。在旋轉磁場作用下，受電磁力使轉子轉動。只要改變工作繞組或啟動繞組的首端、尾端與電源的接線，就可改變旋轉磁場旋轉方向，控制電動機的正反轉。單相電機正反原理只要把工作繞組或者啟動繞組的兩個接線對調(diào)一下就行，產(chǎn)生

6、相反方向的磁場，電機就反轉了。左邊是單向運轉的電路圖。右邊是正反轉的電路圖，如雙桶洗衣機的洗滌電機。正反轉的電機，一般將運行繞組與啟動繞組做成一樣，可以互換。單相電機有兩個繞組：主繞組又稱工作繞組或運行繞組，副繞組又稱啟動繞組，有的小負載單相電機這兩個繞組完全一樣，互相可以交換，但多數(shù)單相電機（帶較大負載的農(nóng)用電機）為了增大啟動力矩，副繞組線圈細、匝數(shù)多、阻值大；副繞組與主繞組之間有一啟動電容；只要交換兩個繞組中的一個繞組的首尾接線就可反轉，交換電源L/N是無效的。當兩繞組完全一樣，電機可能是三端子接線，1，3為兩繞組的公共接線端，接交流電源的L， 2/4端子之間聯(lián)有啟動電容， 如果交流電源的

7、N端接端子2為正轉，則N改接端子4為反轉；如果是四端子，見圖四接線；圖3：三端子單相電機兩繞組相同圖四：四端子單相電機兩繞組相同農(nóng)用單相電機的主/副繞組不一樣，不能采用上面交換主/副繞組的做法，否則，會燒壞電機，一般應有四個端子:1/2為主繞組，3/4為副繞組，正轉見圖五:圖五如果要反向轉動，正確的做法是交換一個繞組的首尾接線，主副繞組的區(qū)分很簡單，根據(jù)阻值就可判斷出。(本文轉自電子工程世界：一、單相異步電動機的結構 單相異步電動機中，專用電機占有很大比例，它們的結構各有特點，形式繁多。但就其共性而言，電動機的結構都由固定部分-定子、轉動部分-轉子、支撐部分-端蓋和軸承等三大部分組成。 1、機

8、座 2、鐵心 3、繞組4、端蓋 5、軸承 6、電容 7、銘牌 1、機座 機座結構隨電動機冷卻方式、防護型式、安裝方式和用途而異。按其材料分類，有鑄鐵、鑄鋁和鋼板結構等幾種。 鑄鐵機座，帶有散熱筋。機座與端蓋聯(lián)接，用螺栓緊固。 鑄鋁機座一般不帶有散熱筋。 鋼板結構機座，是由厚為1.5-2.5毫米的薄鋼板卷制、焊接而成，再焊上鋼板沖壓件的底腳。 有的專用電動機的機座相當特殊，如電冰箱的電動機，它通常與壓縮機一起裝在一個密封的罐子里。而洗衣機的電動機，包括甩干機的電動機，均無機座，端蓋直接固定在定子鐵心上。 2、鐵心 鐵心包括定子鐵心和轉子鐵心，作用與三相異步電動機一樣，是用來構成電動機的磁路。 3

9、、繞組 單相異步電動機定子繞組常做成兩相：主繞組（工作繞組）和副繞組（啟動繞組）。兩種繞組的中軸線錯開一定的電角度。目的是為了改善啟動性能和運行性能。定子繞組多采用高強度聚脂漆包線繞制。 轉子繞組一般采用籠型繞組。常用鋁壓鑄而成。 4、端蓋 相應于不同的機座材料、端蓋也有鑄鐵件、鑄鋁件和鋼板沖壓件。 5、軸承 軸承有滾珠軸承和含油軸承。 電風扇電動機結構單相電容運轉異步電機工作原理及故障分析 復制鏈接 發(fā)表于 2014-1-22 14:56:14 一、單相異步電機的定義及標識說明1、單相異步電機是指由單相電源供電的電動機，但它并不表示電機的定子上只有一相繞組，它是由空間上相差90°相

10、位角的兩套繞組構成，二者共同產(chǎn)生旋轉磁場，在轉子上產(chǎn)生轉矩而旋轉的電動機。2、YD（S）Kaa-bc所代表的意義 Y異步；D（S）單（雙）軸；K空調(diào)用；aa代表功率名義值；b代表極數(shù)；c為設計序號或其它意義以YDK24-6 T為例說明如下 設計序列號為T、功率名義值為24W 、極數(shù)為6極的單軸伸空調(diào)用異步電動機。二、單相異步電機的基本結構 1、固定部分定子；由定子鐵芯、定子繞組和機座（殼）組成。定子鐵芯是電機磁路的一部分，一般由0.5mm硅鋼片疊壓而成，片與片之間相互絕緣，以減少渦流損耗。定子繞組一般由高強度聚酯漆包線繞制而成。機座（或機殼）一般由A3鋼板沖制而成，大電機（

11、單相）則是鋼板卷筒后在與鑄鋁端蓋配合而成，三相電機一般均為鑄鐵機座。 2、轉動部分轉子：由轉子鐵芯、轉子繞組（純鋁）、轉軸（45碳結鋼）組成。三、單相電容運轉異步電動機工作原理  單相電容運轉異步電機與三相電機的區(qū)別： 三相電機的繞組在空間按120°電角度分布，單相異步電機則按則按90°電角度分布，見下圖。1.jpg (11.02 KB, 下載次數(shù): 0)下載附件  保存到相冊 2014-1-22 14:41 上傳在單相電機中，由于單相繞組產(chǎn)生的是脈振磁場，電機沒有起動轉矩，不能起動，如右圖表示：i=Icost 2.jpg (8.16 KB,

12、下載次數(shù): 0)下載附件  保存到相冊 2014-1-22 14:42 上傳要使單相電機具有起動轉矩并旋轉，就必須使其分相，一般的，單相電機分相有以下幾種型式：1、電阻分相2、電容分相3、罩極分相空調(diào)風機用單相異步電機幾乎均采用第二種方式，即要使單相電機既能運轉又能獨立啟動，就必須在電機定子鐵芯中嵌放軸線在空間相隔90°電角度的兩相繞組，其中一相繞組稱為主繞組（用M表示）。另一相稱為副繞組或起動繞組（用A表示）。副繞組串接一移相元件電容器，形成事實上的兩相電源。原理如下圖示：3.jpg (16.38 KB, 下載次數(shù): 0)下載附件  保存到相冊 2014-1-2

13、2 14:42 上傳在單相電機中，若定子上的主、副兩相繞組完全對稱，兩相繞組接到兩相對稱電源上，則與4頁三相電機圖示一樣，也產(chǎn)生在空間旋轉的圓形旋轉磁場。 可見對稱兩相繞組通入對稱兩相電流產(chǎn)生的旋轉磁勢與三相電機產(chǎn)生旋轉磁勢一樣。其旋轉速度與電源頻率和電機極數(shù)有關：即n2×60f/p， 其中“f”電源頻率（Hz） “p”電機極對數(shù)“n”磁場旋轉轉速，即電機同步轉速（r/min） 當電機中磁場以n速度旋轉時，處于旋轉磁場中的轉子導條就會切割磁力線而產(chǎn)生感應電勢和感應電流，感應電流在磁場的作用下產(chǎn)生電磁力和電磁力矩，行成一定的轉速n。一般情況下電機轉速n不等

14、于旋轉磁場轉速n。因為n= n時，轉子導條相對旋轉磁場是靜止的，導條中就不會產(chǎn)生感應電勢和感應電流，電機就不會產(chǎn)生電磁力矩，電機轉速就會自然下降。因轉子速度始終低于旋轉磁場速度，故稱此種電機為“單相異步電動機”。四、電容運轉單相異步電動機 前面講到，單相繞組產(chǎn)生的是一個脈振磁場，因此單相電機的啟動轉矩為零，即電機不能自行啟動，要使單相電機能夠自行啟動，就必須如同三相異步電機一樣，在電機內(nèi)部產(chǎn)生一個旋轉磁場。產(chǎn)生旋轉磁場最簡單的方法是在兩相繞組中通入相位不同的兩相電流。因此在單相異步電機中必須有兩套繞組，一套為工作繞組，另一套為副繞組或啟動繞組，工作繞組或主繞組M與副繞組A的軸線在空間

15、相隔90°電角度，副繞組串聯(lián)一個適當?shù)碾娙軨（電容選配不當會使電機系統(tǒng)變差，如片面增大或減小電容量，負序磁場可能加強，使輸出功率減小性能變壞，磁場可能會由圓形或近似圓形變?yōu)闄E圓形）再與工作繞組并接于電源。由于副繞組串聯(lián)了電容，所以副繞組中的電流在相位上超前于主繞組電流，這樣由單相電流分解成具有時間相位差的兩相電流M 和A(也就是事實上的兩相電流)，因而電機的兩相繞組就能產(chǎn)生圓形或橢圓形的旋轉磁場。由于大多數(shù)情況下兩相繞組總是不對稱的，諧波分量較多，因此單相異步電機的性能總要比三相異步電機差得多。諧波對電機的影響主要有以下三個方面：1、使電機的附加損耗增加；2、引起電機振動并產(chǎn)生噪音；

16、3、產(chǎn)生附加轉矩，使電機的啟動發(fā)生困難（某些位置較大、某些位置又較小、某些位置干脆就不能啟動，削弱辦法之一，就是采用斜槽轉子。這就是我們看到的轉子槽是斜的原因之一） 六、電機的調(diào)速方法及原理作為單相異步電動機其調(diào)速方法有三種： （1）變極調(diào)速； （2）降壓調(diào)速； （3）抽頭調(diào)速。變極調(diào)速（簡介）在單相電機中，有倍極調(diào)速和非倍極調(diào)速之分。倍極調(diào)速電機一般定子上只有一套繞組，用改變繞組端部聯(lián)接方法獲得不同的極對數(shù)以達到調(diào)整旋轉磁場的轉速。在極數(shù)比較大的變極調(diào)速中，定子槽中安放兩套不同極數(shù)的獨立繞組，實際上相當于兩臺不同極數(shù)的單速電機的組合，其原理和性能與一般單相異步電

17、機一樣降壓調(diào)速降壓調(diào)速方法很多，如串聯(lián)電抗器（吊扇）、串聯(lián)電容、自耦變壓器和串連可控硅調(diào)壓調(diào)速?？照{(diào)中最常用的調(diào)壓調(diào)速是可控硅（塑封）調(diào)壓調(diào)速。可控硅調(diào)速是改變可控硅導通角的方法，改變電動機端電壓的波形，從而改變了電動機的端電壓的有效值?？煽毓鑼ń?=180°時，電機端電壓為額定值，1180°時電壓波形如下圖實線部分，電機端電壓有效值小于額定值，1越小，電壓越低，如下圖：4.jpg (12.99 KB, 下載次數(shù): 0)下載附件  保存到相冊 2014-1-22 14:42 上傳 塑封PG電機就是可控硅降壓調(diào)速。對于塑封PG電機，其繞組工作原理與抽頭電

18、機一致，但不同之處在于塑封PG電機的輸入電壓不是直接接到電源上的，而是通過可控硅的輸出端施加電壓于電機上的，其可控硅的輸出電壓是可調(diào)節(jié)的。其電氣原理圖見圖3，調(diào)速是利用電機輸出轉矩與電機輸入電壓成近似一次關系，通過改變電機輸入電壓來改變電機的輸出轉矩，起到調(diào)節(jié)電機轉速的作用，其原理如下圖示： 5.jpg (14.87 KB, 下載次數(shù): 0)下載附件  保存到相冊 2014-1-22 14:42 上傳該結構是在電機的軸上裝有一個磁環(huán)，它一般有6極磁環(huán)及2極磁環(huán)2種。當電機轉子旋轉一圈時，磁環(huán)也旋轉一圈，磁環(huán)與PG板中的霍爾元件相感應，6極磁環(huán)會在PG板的OUTPUT（白）腳中輸出3個

19、脈沖，2極磁環(huán)會輸出1個脈沖，這樣根據(jù)輸出脈沖的數(shù)量就可以知道電機的轉速。在可控硅中設定有預定的轉速值，將它與從PG塊中采樣取得的轉速值相比較，當轉速偏低時，則提高可控硅的輸出電壓（可控硅導通角變大），當轉速偏高時，則降低可控硅的輸出電壓（可控硅導通角變?。?，這樣通過PG信號的反饋調(diào)節(jié)可控硅輸出電壓就實現(xiàn)了對電機的平滑調(diào)速。由于可控硅的輸出電壓不會高于其輸入電壓，因此在電機設計時要保證電機達到高風檔的轉速時其可控硅的電壓不高于工作的額定電壓。如我國額定電壓為220VAC，則設計時的可控硅電壓一般設計為180VAC200VAC左右。此參數(shù)值設定太低則造成電機材料浪費，且可控硅若損壞擊穿后電機直通

20、市網(wǎng)電壓，其電機溫升會較高；若此參數(shù)值設定過高則會造成市網(wǎng)電壓降低時，有可能達不到設定的額定轉速，影響空調(diào)的能力 抽頭調(diào)速（重點）電容運轉電動機在調(diào)速范圍不大時，普遍采用定子繞組抽頭調(diào)速。此時定子槽中放置有主繞組、副繞組及調(diào)速繞組，通過改變調(diào)速繞組與主、副繞組的聯(lián)接方式，調(diào)整氣隙磁場大小及橢圓度來實現(xiàn)調(diào)速的目的。一般電容運轉單相電機，主繞組與副繞組嵌在不同的槽中，繞組與鐵芯間由聚酯纖維無紡布（DMDM或DMD）隔開，其在空間一般相差90度電角度，且副繞組通過串聯(lián)一個工作電容器后與主繞組并接于電源。當電機通電后，主繞組與副繞組在氣隙中共同形成一個有方向有幅值強度的旋轉磁場。其方向與主、副繞組所處

21、的空間位置等有關，它決定了電機的轉向；其幅值強度則與主副繞組的參數(shù)設計有關，它決定了電機輸出力矩的大小。該旋轉磁場與轉子鼠籠轉子相互作用，使電動機按一定的方向旋轉。若調(diào)換主副繞組的空間位置，則旋轉磁場的旋轉方向會相反，該反方向的旋轉磁場與轉子相互作用，使電動機的轉向也會相反。抽頭調(diào)速可分為T型抽頭調(diào)速和L型抽頭調(diào)速。L型抽頭調(diào)速又可分為主繞組抽頭L-1型和副繞組抽頭L-2型。目前最常用的是T型抽頭調(diào)速和副繞組抽頭L-2型調(diào)速。原理線路圖見下 6.jpg (26.08 KB, 下載次數(shù): 0)下載附件  保存到相冊 2014-1-22 14:42 上傳 T型抽頭調(diào)速優(yōu)點：中、

22、低檔運行繞組溫升低；缺點：電機高檔效率低，主繞組易形成匝間短路（見企業(yè)技術標準13設計案例的DC03.043-001“YDK29-8E電機匝間短路案例分析”）。L型抽頭調(diào)速優(yōu)點：電機高檔效力高，繞組不易形成匝間短路；缺點：中、低檔運行繞組溫升高。不論哪種調(diào)速，都各有優(yōu)缺點，選用哪種除要考慮設計時要達到哪個結果，還要考慮電機的經(jīng)濟性，一般L型較經(jīng)濟）。七、電動機主要參數(shù)介紹A) 空載輸入電流：是指電機在額定工作電壓、額定電源頻率、額定電容下、空載運行（軸上輸出功率為零）情況下，流入電動機的電流稱為空載電流。單位：A或mA。B)空載輸入功率：是指電機在額定工作電壓、額定電源頻率、額定電容下、空載運

23、行（軸上輸出功率為零）情況下，輸入電動機的功率。這部分功率消耗主要表現(xiàn)在磁場儲能，定、轉子繞組銅耗和鋁耗，交變磁通在鐵芯損耗，通風、軸承磨擦產(chǎn)生機械損耗。單位：W（瓦）C)負載輸入電流：是指電動機在額定工作電壓、額定電源頻率、額定電容、帶額定負載運行在額定轉速下，所輸入電機的電流。單位：A或mA。D)額定負載輸出功率：是指電動機在額定電壓、額定電源頻率、額定電容、帶額定負載運行在額定轉速下，軸伸所輸出的有功功率。單位：W（瓦）E)溫升：指電動機在額定測試條件下運行，內(nèi)部繞組與鐵芯部分的溫度相對于測試環(huán)境溫度的升高值。目前較常用的測試溫升方法為繞組電阻法。F)噪音：電機噪音可分為機械噪音和電磁噪

24、音。機械噪音通常由電機裝配不良定、轉子摩擦及軸承聲等形成。電磁噪音通常由定、轉子氣隙不均勻或磁場過于飽和造成，定、轉子氣隙不均勻受裝配零部件同軸度的影響較大，磁場過于飽受所設計功率較大電機的材料限制造成。噪音用分貝dB表示。八、空調(diào)電動機常見的技術問題及解決方法 A）整機噪音及振動：電機噪音值在某一頻段存在峰值，此噪音峰值頻段與整機固有頻率相接近或重合，形成共鳴、共振和整機噪音。整機預防及解決措施：在電機確認階段將電機噪音峰值頻段與整機固有頻率錯開（這就是一般情況下一次送樣不能成功的原因之一，也是我們一般遵循的，只要是系統(tǒng)中的對電機有影響的零部件如支架和風輪風葉等的改變，就必須裝整機做噪音等測試）電機，空調(diào)鈑金件上加阻尼膠，調(diào)整風葉形狀、增加電機支架剛性（如04年今年3月份汕頭出現(xiàn)較多71S振動和噪音嚴重的問題，后將電機支架加強后上述現(xiàn)象全部消失）、電機安裝腳上加膠墊，調(diào)整空調(diào)板金件的形狀、厚度，調(diào)整電機極數(shù)、定轉子的槽配合、定轉子直徑、定轉子氣隙、轉子斜槽度、鐵芯長度、軸承距離等。B)轉速不一致：風葉的變化（不同廠家不同模號）、蒸發(fā)器片距變化、風道的變化、測試環(huán)境的變化（溫度、濕度）、電機工藝