第六章其他用途的電動機

第六章

其他用途的電動機第六章其他用途的電動機

在拖動系統中，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，以適應生產和日常生活中的各種需要。下面逐一簡介它們的結構、工作原理及特點。第一節(jié)單相異步電動機特點：接單相交流電源運行結構簡單（定子單相或兩相，轉子籠型）成本低廉，運行可靠性能遜于三相異步電動機，只制成小容量應用

：廣泛應用于家用電器、醫(yī)療器械、小型電氣設備等方面。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正向旋轉磁通勢F+反向旋轉磁通勢F-分解合成F+與F-大小相同、同步轉速，轉向相反，也可進行合成為FF=0F正向最大F=0F反向最大F=02.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，另一臺磁場F-反轉。F+對應T+=f(s+)，s+=(n1-n)/n1F-對應T-=f(s-)，s-=(-n1-n)/(-n1)=2-s+當T+為驅動轉矩時，T-就為制動轉矩；反之前者是制動的，后者就是驅動的。T是兩者的合成轉矩。F對應的合成曲線T

結論：（１）當轉子不動時，n＝0，s+＝s-＝1，這時T+＝T-，故Tst＝0，表明單相單繞組異步電動機無起動轉矩，不能自行起動。（２）如果外力作用使電動機轉動起來，這時s≠1，T≠0。若合成轉矩大于負載轉矩，則將加速并達到某一穩(wěn)定轉速下運行，而旋轉的方向由電動機起動時的方向來定。電動機旋轉后，氣隙中的磁場變?yōu)闄E圓形旋轉磁場。（３）因存在反向電磁轉矩T-，起制動作用，使得電動機的總輸出轉矩減小，所以，單相異步電動機的過載能力,效率,功率因數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、單相單繞組異步電動機的工作原理二、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磁場。常用的方法是采取分相式或罩極式。1.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。兩相對稱電流兩相對稱繞組繞組參數相同、空間隔90°電角圓形旋轉磁場（幅值不變、轉速n1=60f/p)通入兩相合成磁場當兩相繞組不對稱或兩相電流不對稱時，例如繞組的匝數不等，電流的大小不等或相位差不是90°時，則氣隙中將產生一個幅值變動的旋轉磁通勢，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-)，即為橢圓形旋轉磁場。橢圓形旋轉磁場的分解或合成1.單相分相式異步電動機反之：一個橢圓形旋轉磁場可以分解為兩個大小不等的正向和反向圓形旋轉磁場。同樣，反向旋轉磁場起制動作用。1.單相分相式異步電動機（1）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）

兩電流不同相產生橢圓旋轉磁通勢，使電動機能夠自行起動

離心開關，轉速達到一定數值，斷開起動繞組相位差<90°,因而起動轉矩不大，適用于輕載起動。1.單相分相式異步電動機（2）單相電容起動電動機與電阻起動不同的是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磁場，具有較大的起動轉矩1.單相分相式異步電動機（3）單相電容運轉電動機用于300ｍｍ以上電風扇、空調壓縮機等的電動機。起動和運行時都接入要設計成能長期工作的。電動機實質上是一臺兩相電動機，可以提高電動機運行時的功率因數和效率，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。1.單相分相式異步電動機（4）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方法：對調主繞組或輔助繞組的兩個接線端子。2.單相罩極式異步電動機短路環(huán)凸極式鐵心定子繞組轉子Φ1Φ2φ2通過短路環(huán)時在其內感應的電動勢EK短路環(huán)內由于感應產生的電動勢對應的電流IK及磁通φK。某時刻通過短路環(huán)的總磁通φ2φ2與φK的合成是通過短路環(huán)的新總磁通

φ’2φ2總是滯后于Φ1,氣隙中產生移動磁場。移動的方向總是從未罩住部分轉向罩住部分。這也就電動機的轉向第二節(jié)三相同步電動機同步電機同步發(fā)電機同步調相機n=n1同步電動機三相旋轉磁極式同步電動機結構示意圖一般用于2、4極一般用于4極及以上同步機的結構中，定子與三相異步電動機類似，接入三相電源，但轉子是不同的，是直流勵磁。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,產生旋轉磁場直流電施于轉子繞組,產生轉子磁場(極)以某種方法起動后,定轉子磁場間異性相吸,轉子磁場跟隨定子磁場同步旋轉。定轉子磁場間的夾角θ越大，獲得的切向力越大，T越大θ=0當負載轉矩太大時，旋轉磁場就無法拖動轉子一起旋轉，稱為“失步”，電動機不能正常工作。改變同步電動機的轉向：三相電源進線中的任意兩相對調，定子旋轉磁場方向改變，與三相異步電動機反轉的方法相同。二、三相同步電動機的功率因素調節(jié)三相同步電動機P2一定，調節(jié)If的大小時，會使轉子磁場大小變化。為保持定、轉子合成磁場不變，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，而相位變化就起調節(jié)同步電動機的功率因數的作用。正常勵磁If，定子電流的cosφ=1，電流最小。過勵If↑,轉子磁場↑；定子電流I↑，其從電網吸收的無功電流是容性的（超前），產生的增量磁通是去磁的，以抵消轉子磁場↑。欠勵If↓,轉子磁場↓；定子電流I↑，其從電網吸收的無功電流是感性的（滯后），產生的磁通增量彌補轉子磁場的↓。同步電動機的V型曲線改變勵磁電流可以調節(jié)同步電動機的功率因數，這是同步電動機很可貴的特性。由于電網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上的同步電動機工作在過勵狀態(tài)下，則除拖動生產機械外，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的總功率因數。所以為了改善電網的功率因數，現代同步電動機的額定功率因數一般均設計為1~0.8（超前）。如果將同步電動機接在電網上空載運行，專門用來調節(jié)電網的功率因數，則稱之為同步調相機，或稱同步補償機。二、三相同步電動機的功率因素調節(jié)三、三相同步電動機的起動

同步電動機的起動同步電動機的定子繞組接到電網時，定子