電工學(xué) 單項(xiàng)異步電機(jī)

單相異步電動(dòng)機(jī)

小組成員：黃宜陽(yáng)，韓雅，韓明烜，周意單相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。由于只需要單相電源供電，使用方便，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人民生活的各個(gè)方面，尤其以家用電器、電動(dòng)工具、醫(yī)療器械等使用較多。與同容量的三相異步電動(dòng)機(jī)相比較，單相異步電動(dòng)機(jī)的體積較大，因此一般只做成小容量的。單相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理和普通三相異步電動(dòng)機(jī)基本相同，但有其自身的特點(diǎn)。單相異步電動(dòng)機(jī)通常在定子上有兩相繞組，轉(zhuǎn)子是普通鼠籠型的。兩相繞組在定子上的分布以及供電情況的不同，可以產(chǎn)生不同的起動(dòng)特性和運(yùn)行特性。2單相異步電動(dòng)機(jī)

結(jié)構(gòu)主講人：韓雅單向電容式異步電動(dòng)機(jī)單向罩極式異步電動(dòng)機(jī)4單向電容式異步電動(dòng)機(jī)定子：鐵心由0.5mm的硅鋼片疊壓而成，鐵心上嵌有定子繞組，繞組分為主繞組和副繞組，兩繞組在空間相距90度或一定的電角度。轉(zhuǎn)子：由鐵心和繞組組成，常為籠型結(jié)構(gòu)5定子轉(zhuǎn)子定子繞組6氣隙過(guò)大，將使磁阻增大，使勵(lì)磁損耗增大，勵(lì)磁電流隨之增大，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)也會(huì)下降使電動(dòng)機(jī)的性能變壞。氣隙太小容易使運(yùn)行中的轉(zhuǎn)子與定子碰擦，發(fā)生“掃膛”現(xiàn)象，給啟動(dòng)帶來(lái)困難，從而降低了運(yùn)行的可靠性。小型異步電動(dòng)機(jī)的氣隙：0.25～1.5mm中型異步電動(dòng)機(jī)的氣隙：0.75～2mm7定子鐵芯和繞組89鼠籠轉(zhuǎn)子鐵芯和繞組1011單向罩極式異步電動(dòng)機(jī)

罩極式電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、造價(jià)低廉、使用可靠、故障率低的特點(diǎn)。它多用于輕載起動(dòng)的負(fù)荷。

凸極式罩極電動(dòng)機(jī)隱極式罩極電動(dòng)機(jī)12定子作成凸極式，由硅鋼片疊壓而成，工作繞組為集中繞組，套在定子磁極上，每個(gè)極靴表面1/3～1/4處開(kāi)有一個(gè)小槽，放入罩極繞組（短路環(huán)）短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒(méi)有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來(lái)。13隱極式采用分布繞組，主繞組分布于定子槽內(nèi)，罩極繞組不

用短路銅環(huán)，而是用較粗的漆包線繞成分布繞組（串聯(lián)后自

行短路）嵌裝在定子槽中（約為總槽數(shù)的1/3），起輔助組的

作用。14單相異步電動(dòng)機(jī)

原理主講人：黃宜陽(yáng)電容分相式異步電動(dòng)機(jī)的定子中放置有兩個(gè)繞組，一個(gè)是工作繞組A–A'，另一個(gè)是起動(dòng)繞組B–B',兩個(gè)繞組在空間相隔90o。起動(dòng)時(shí)，B–B'繞組經(jīng)電容接電源，兩個(gè)繞組的電流相位相差近90o，即可獲得所需的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。1.一相繞組通電時(shí)16電容分相式異步電動(dòng)機(jī)iAS??ABB'???A~iB起動(dòng)繞組工作繞組17兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)18單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)–脈振磁動(dòng)勢(shì)19

定子繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)，可用正、反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)合成來(lái)等效。即20脈動(dòng)磁場(chǎng)的分解21轉(zhuǎn)差率

根據(jù)三相異步電機(jī)原理，可以將單相異步電動(dòng)機(jī)視為兩臺(tái)完全一樣的三相異步電動(dòng)機(jī)分別作正相序運(yùn)行及負(fù)相序運(yùn)行時(shí)的疊加。對(duì)于正相序運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)差率為：

對(duì)于反轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)而言，即負(fù)相序運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)差率應(yīng)該為：

22正轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩與正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，反轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩與反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率的關(guān)系如圖4-1中曲線1和曲線2所示。單相異步電動(dòng)機(jī)的曲線就是曲線1、2的疊加，如圖中曲線3所示。圖4-1一相通電時(shí)的T-S曲線23正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的合成轉(zhuǎn)矩特性Te合成轉(zhuǎn)矩(正向)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零(反向)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)反24單相異步電動(dòng)機(jī)的曲線具有下列特點(diǎn)：（1）當(dāng)即時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩，即無(wú)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)不能夠起動(dòng)；（2）當(dāng)即時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩。如果由于其它原因使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)后，電磁轉(zhuǎn)矩能使電動(dòng)機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)運(yùn)行。如果電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)了,也能繼續(xù)反轉(zhuǎn)運(yùn)行。

所以，對(duì)于單相異步電動(dòng)機(jī)，定子上如果只有主繞組，則無(wú)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

25S???ABB'???iAiBA12~實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的電路M~改變電容C的串聯(lián)位置，可使單相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。將開(kāi)關(guān)S合在位置1，電容C與B繞組串聯(lián)，電流iB較iA超前近90；當(dāng)將S切換到位置2，電容C與A繞組串聯(lián)，電流iA較iB超前近90。這樣就改變了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)后，利用離心力將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)(S是離心開(kāi)關(guān))，使起動(dòng)繞組B–B′斷電。26單相異步電動(dòng)機(jī)在家用電器中的應(yīng)用單相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維修方便等特點(diǎn)——在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、辦公場(chǎng)所、家用電器等方面得到廣泛的應(yīng)用。如：吊扇、洗衣機(jī)、電冰箱、電鉆、小型機(jī)床等。這里我想著重介紹下其在家用電器中的應(yīng)用~~單相異步電動(dòng)機(jī)在洗衣機(jī)中的應(yīng)用在洗衣機(jī)電路中把定子繞組設(shè)計(jì)為兩相繞組S1S2，W1W2，該兩相繞組在空間相位上相差90電角度。為了產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該兩相繞組的可通入大小相等、相位相差90電角度的兩相對(duì)稱電流，由于是同一個(gè)電源，90電角度的分相可通過(guò)在其中的一相繞組中接一個(gè)電容器，設(shè)計(jì)的電路如下圖所示。由于可將電容器從一個(gè)繞組改接到另一個(gè)繞組，即可以實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)電路需要注意的是，兩相繞組完全對(duì)稱，即匝數(shù)相等，空間相位差90電角度；串聯(lián)電容器的繞組中的電流超前于電壓，不串聯(lián)電容器的那相繞組中的電流落后于電壓。28全自動(dòng)洗衣機(jī)電機(jī)洗衣機(jī)用脫水電機(jī)29單相異步電動(dòng)機(jī)在吊扇中的應(yīng)用吊扇用電機(jī)可采用單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，全封閉外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，輸入功率為75～100W。電機(jī)的極數(shù)為14、16或18等，電機(jī)轉(zhuǎn)速較慢，可達(dá)到安全的目的。