第六章 其他用途的電動機

1、第六章第六章其他用途的電動機其他用途的電動機電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機 在拖動系統(tǒng)中，除了使用前面介紹的直流電動機和三相異步電動機外，還有使用其他各種用途的電動機。本章主要介紹一些常用的或新穎的其他用途的電動機，如單相異步電動機、同步電動機、直線電動機等，以適應生產(chǎn)和日常生活中的各種需要。下面逐一簡介它們的結(jié)構(gòu)、工作原理及特點。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機第一節(jié)第一節(jié) 單相異步電動機單相異步電動機特點：特點：接單相交流電源運行接單相交流電源運行 結(jié)構(gòu)簡單（

2、定子單相或兩相，轉(zhuǎn)子籠型）結(jié)構(gòu)簡單（定子單相或兩相，轉(zhuǎn)子籠型）成本低廉成本低廉 ，運行可靠，運行可靠性能遜于三相異步電動機，只制成小容量性能遜于三相異步電動機，只制成小容量應用應用 ：廣泛應用于家用電器、醫(yī)療器械、小廣泛應用于家用電器、醫(yī)療器械、小型電氣設(shè)備等方面。型電氣設(shè)備等方面。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機一、單相單繞組異步電動機的工作原理一、單相單繞組異步電動機的工作原理脈振磁通勢的分解或合成1.單相繞組的脈振磁場及分解通入單相繞組的交流電單相交流電單相繞組脈振磁通勢F正向旋轉(zhuǎn)磁通勢F+反向旋轉(zhuǎn)磁通勢F-分解合成F+與F-大小相同、同步轉(zhuǎn)速，

3、轉(zhuǎn)向相反，也可進行合成為FF=0F正向正向最大最大F=0F反向反向最大最大F=0電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機2.單相異步電動的機械特性一、單相單繞組異步電動機的工作原理一、單相單繞組異步電動機的工作原理單相異步電動機的機械特性（T-s) 單相單繞組異步電動機可想象為是由兩臺三相異步電動機合成，其中一臺磁場F+正轉(zhuǎn)，另一臺磁場F-反轉(zhuǎn)。F+對應T+=f(s+)，s+=(n1-n)/n1F-對應T-=f(s-)，s-=(-n1-n)/(-n1)=2-s+ 當T+為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩時， T-就為制動轉(zhuǎn)矩；反之前者是制動的，后者就是驅(qū)動的。T是兩者的合成轉(zhuǎn)矩。F對

4、應的合成曲線T電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機 結(jié)論：結(jié)論：（）當轉(zhuǎn)子不動時，n0，s+s-1，這時T+T-，故Tst0，表明單相單繞組異步電動機無起動轉(zhuǎn)矩，不能自行起動。 （）如果外力作用使電動機轉(zhuǎn)動起來，這時s1，T0。 若合成轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩，則將加速并達到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下運行，而旋轉(zhuǎn)的方向由電動機起動時的方向來定。電動機旋轉(zhuǎn)后，氣隙中的磁場變?yōu)闄E圓形旋轉(zhuǎn)磁場。 （）因存在反向電磁轉(zhuǎn)矩T-，起制動作用，使得電動機的總輸出轉(zhuǎn)矩減小，所以，單相異步電動機的過載能力,效率,功率因數(shù)等均低于同容量的三相異步電動機。2.單相異步電動的機械特性一、單相單繞組異

5、步電動機的工作原理一、單相單繞組異步電動機的工作原理電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機二、單相異步電動機的類型及起動方法二、單相異步電動機的類型及起動方法 單相單繞組異步電動機因脈振磁場而不能自行起動，必須在起動時建立一個旋轉(zhuǎn)磁場建立一個旋轉(zhuǎn)磁場。常用的方法是采取分相式分相式或罩極式罩極式。 1.單相分相式異步電動機單相分相式異步電動機 在電動機定子鐵心上安放在空間相位上相差90電角度的兩套繞組。兩相對稱電流)90cos(costIitIimVmU兩相對稱繞組繞組參數(shù)相同、空間隔90電角圓形旋轉(zhuǎn)磁場（幅值不變、轉(zhuǎn)速n1=60f /p)通入兩相合成磁場電機

6、及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機 當兩相繞組不對稱或兩相電流不對稱時，例如繞組的匝數(shù)不等，電流的大小不等或相位差不是90時，則氣隙中將產(chǎn)生一個幅值變動的旋轉(zhuǎn)磁通勢，其合成磁通勢矢量端點的軌跡為一個橢圓(長軸為F+F-，短軸為F+-F-)，即為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場。 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場的分解或合成1.單相分相式異步電動機單相分相式異步電動機反之：一個橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場可以分解為兩個大小不等的正向和反向圓形旋轉(zhuǎn)磁場。同樣，反反向旋轉(zhuǎn)磁場起制動向旋轉(zhuǎn)磁場起制動作用。作用。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機1.單相分相式異步

7、電動機單相分相式異步電動機（1）單相電阻起動電動機）單相電阻起動電動機主繞組(工作繞組)輔助繞組(起動繞組)匝數(shù)較少，導線截面較小，與主繞組相比，電抗小而電阻大 （有時還串一電阻R） 兩電流不同相兩電流不同相 產(chǎn)生橢圓旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生橢圓旋轉(zhuǎn)磁通勢，使電磁通勢，使電動機能夠自行動機能夠自行起動起動 離心開關(guān)，轉(zhuǎn)速達到一定數(shù)值，斷開起動繞組相位差相位差90 ,因而起動轉(zhuǎn)矩因而起動轉(zhuǎn)矩不大，適用于不大，適用于輕載起動。輕載起動。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機1.單相分相式異步電動機單相分相式異步電動機（2）單相電容起動電動機）單相電容起動電動機與電阻起動不同的是

8、起動繞組支路串了一個電容。電容器選擇適當，使IV超前IU的相位達到90起動時就有可能得到一個圓形旋轉(zhuǎn)磁場，具有較大的起動轉(zhuǎn)矩 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機1.單相分相式異步電動機單相分相式異步電動機（3）單相電容運轉(zhuǎn)電動機）單相電容運轉(zhuǎn)電動機用于300以上電風扇、空調(diào)壓縮機等的電動機。起動和運行時都接入要設(shè)計成能長期工作的 。電動機實質(zhì)上是一臺兩相電動機，可以提高電動機運行時的功率因數(shù)和效率，運行性能優(yōu)于電容起動電動機，起動性能遜色于電容起動電動機。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機1.單相分相式異步電動機單

9、相分相式異步電動機（4）單相雙值電容電動機）單相雙值電容電動機運行電容器起動電容器即有較大的起動轉(zhuǎn)矩，又有較好的運行性能 電動機常用在家用泵、小型機械等中。 單相分相式電動機的反轉(zhuǎn)方法：單相分相式電動機的反轉(zhuǎn)方法：對調(diào)主繞組或輔助繞組的兩個接線端子。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機2.單相罩極式異步電動機單相罩極式異步電動機短路環(huán)短路環(huán)凸極式鐵心定子繞組轉(zhuǎn)子122通過短通過短 路環(huán)時在其路環(huán)時在其 內(nèi)感應的電內(nèi)感應的電 動勢動勢E EK K短路環(huán)內(nèi)由短路環(huán)內(nèi)由于感應產(chǎn)生于感應產(chǎn)生的電動勢對的電動勢對應的電流應的電流I IK K及磁通及磁通K 。某時刻通

10、過短路某時刻通過短路環(huán)的總磁通環(huán)的總磁通22與與K的合成的合成是是通過短路環(huán)通過短路環(huán)的新總磁通的新總磁通 22總是滯后于總是滯后于1,氣隙中產(chǎn)生移動磁氣隙中產(chǎn)生移動磁場。移動的方向總是從未罩住部分轉(zhuǎn)場。移動的方向總是從未罩住部分轉(zhuǎn)向罩住部分。這也就電動機的轉(zhuǎn)向向罩住部分。這也就電動機的轉(zhuǎn)向電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機第二節(jié)第二節(jié) 三相同步電動機三相同步電動機同步電機同步發(fā)電機同步調(diào)相機n=n1同步電動機三相旋轉(zhuǎn)磁極式同步電動機結(jié)構(gòu)示意圖一般用于2、4極一般用于4極及以上同步機的結(jié)構(gòu)中，定子與三相異步電動機類似，接入三相電源，但轉(zhuǎn)子是不同的，是直流

11、勵磁。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機一、三相同步電動機的基本工作原理一、三相同步電動機的基本工作原理 三相交流電施于三相定子繞組,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場直流電施于轉(zhuǎn)子繞組,產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(極)以某種方法起動后,定轉(zhuǎn)子磁場間異性相吸,轉(zhuǎn)子磁場跟隨定子磁場同步旋轉(zhuǎn)。定轉(zhuǎn)子磁場間的夾角越大，獲得的切向力越大，T 越大=0當負載轉(zhuǎn)矩太大時，旋轉(zhuǎn)磁場就無法拖動轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，稱為“失步”，電動機不能正常工作。 改變同步電動機的轉(zhuǎn)向：改變同步電動機的轉(zhuǎn)向：三相電源進線中的任意兩相對調(diào)，定子旋轉(zhuǎn)磁場方向改變，與三相異步電動機反轉(zhuǎn)的方法相同。 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第

12、六章 其他用途的電動機其他用途的電動機二、三相同步電動機的功率因素調(diào)節(jié)二、三相同步電動機的功率因素調(diào)節(jié) 三相同步電動機P2一定，調(diào)節(jié)If的大小時，會使轉(zhuǎn)子磁場大小變化。為保持保持定、轉(zhuǎn)子合成磁場定、轉(zhuǎn)子合成磁場不變不變，定子磁場必定要發(fā)生變化，因而會引起定子交流電流的大小和相位發(fā)生變化，而相位變化就起調(diào)節(jié)同步調(diào)節(jié)同步電動機的功率因數(shù)電動機的功率因數(shù)的作用。正常勵磁If ，定子電流的cos=1，電流最小。過勵I(lǐng)f,轉(zhuǎn)子磁場；定子電流I，其從電網(wǎng)吸收的無功電流是容性的（超前），產(chǎn)生的增量磁通是去磁的，以抵消轉(zhuǎn)子磁場。欠勵I(lǐng)f ,轉(zhuǎn)子磁場 ；定子電流I，其從電網(wǎng)吸收的無功電流是感性的（滯后），產(chǎn)生的

13、磁通增量彌補轉(zhuǎn)子磁場的 。同步電動機的V型曲線電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機 改變勵磁電流可以調(diào)節(jié)同步電動機的功率因數(shù)，這是同步電動機很可貴的特性。由于電網(wǎng)上的負載多為異步電動機等感性負載，因此如果將運行在電網(wǎng)上的同步電動機工作在過勵過勵狀態(tài)下，則除拖動生產(chǎn)機械外，還可用它吸收超前的無功電流去彌補異步電動機吸收的滯后無功電流，從而可以提高工廠或系統(tǒng)的總功率因數(shù)。所以為了改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，現(xiàn)代同步現(xiàn)代同步電動機的額定功率因數(shù)一般均設(shè)計為電動機的額定功率因數(shù)一般均設(shè)計為10.8（超前）。（超前）。 如果將同步電動機接在電網(wǎng)上空載運行，專門用來調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)，則稱之為同步調(diào)相機同步調(diào)相機，或稱同步補償機。二、三相同步電動機的功率因素調(diào)節(jié)二、三相同步電動機的功率因素調(diào)節(jié) 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動機其他用途的電動機三、三相同步電動