第三節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)

第三節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)【學(xué)習(xí)任務(wù)】了解單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及其起動(dòng)、反轉(zhuǎn)和

調(diào)速的基本方法；了解單相異步電動(dòng)機(jī)的維護(hù)常識(shí)。什么是單相異步交流電動(dòng)機(jī)？采用單相交流電源供電的電動(dòng)機(jī)稱為單相異步電動(dòng)機(jī)。單相異步交流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用：通常廣泛應(yīng)用在小容量的場(chǎng)合，如家用電器（電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機(jī)等）、空調(diào)設(shè)備、電動(dòng)工具（如油泵、砂輪機(jī)）、醫(yī)療器械及輕工設(shè)備中。洗衣機(jī)電機(jī)油煙機(jī)電機(jī)電動(dòng)車電機(jī)家用空調(diào)電機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，噪音小。缺點(diǎn)：與同容量三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比較，體積較大，功率因數(shù)及過(guò)載能力都較低。故單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)只能作成小容量：微型：幾瓦～750瓦；小型：550瓦～3700瓦。一、單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)端蓋

圖5—20單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

一、單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)(1)機(jī)座：一般用鑄鐵制作，起固定與支承的作用。

(2)鐵心：鐵心包括定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心，是用來(lái)構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的磁路。鐵心用0.35mm和0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。(3)繞組：?jiǎn)蜗喈惒诫妱?dòng)機(jī)定子繞組通常做成兩相：主繞組(工作繞組)和副繞組(起動(dòng)繞組)。兩種繞組的中軸線錯(cuò)開一定的電角度，目的是為了改善起動(dòng)性能和運(yùn)行性能。定子繞組采用高強(qiáng)度聚酯漆包線繞制，轉(zhuǎn)子繞組一般采用籠型繞組，常用鋁壓鑄而成。(4)起動(dòng)開關(guān)：除了電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)外，在起動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速的80％左右時(shí)，常借助于起動(dòng)開關(guān)，切除起動(dòng)繞組或起動(dòng)電容器。

離心開關(guān)是一種常用的起動(dòng)開關(guān)，一般安裝在電動(dòng)機(jī)端蓋邊的轉(zhuǎn)子上。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子靜止或轉(zhuǎn)速較低時(shí)，離心開關(guān)的觸點(diǎn)在彈簧的壓力下處于接通位置；當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后，離心開關(guān)中重球產(chǎn)生的離心力大于彈簧的彈力，則重球帶動(dòng)觸點(diǎn)向右移動(dòng)，觸點(diǎn)斷開。如圖所示。一、單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

接起動(dòng)繞組單相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組通入的是單相交流電，只能產(chǎn)生一個(gè)大小和方向按正旋規(guī)律成周期性變化，但磁場(chǎng)軸線不變的脈動(dòng)磁場(chǎng)。脈動(dòng)磁場(chǎng)是不旋轉(zhuǎn)的，如圖所示。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)磁場(chǎng)不旋轉(zhuǎn)，不會(huì)產(chǎn)生起動(dòng)力矩，因此，電動(dòng)機(jī)不能自行起動(dòng)。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)定子定子繞組轉(zhuǎn)子AA'NSAA'NS二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)....F鼠籠式轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及電流

當(dāng)定子繞組產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)增加時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則和左手定則，可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)條左、右受力大小相等方向相反，所以沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。AA'（1）自身沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩（2）轉(zhuǎn)子借助其它力量轉(zhuǎn)動(dòng)后，外力去除

后仍按原方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了解決單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問題，常用的方法是在電動(dòng)機(jī)中增加一相起動(dòng)繞組。如果工作繞組與起動(dòng)繞組對(duì)稱，即匝數(shù)相等，空間互差90。，通入相位差90。的兩相交流電時(shí)，則可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子便能自行起動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)后的單相異步電動(dòng)機(jī)，切除起動(dòng)繞組后仍可以繼續(xù)運(yùn)行。

以上起動(dòng)方法稱為單相異步電動(dòng)機(jī)的分相起動(dòng)，即把單相交流電變?yōu)閮上嘟涣麟姡瑥亩趩蜗喈惒诫妱?dòng)機(jī)內(nèi)部建立一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電容分相式異步電動(dòng)機(jī)iAS??ABB'???A~iB設(shè)兩相電流為兩相電流正弦波形如圖所示。iBiAO起動(dòng)繞組二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)工作繞組ABB'A'ABB'A'ABB'A'兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)450900iBiAO了解決單相異步電動(dòng)機(jī)不能自行啟動(dòng)的問題，往往采用在單相電動(dòng)機(jī)的定子繞組中嵌放兩套繞組，分別為主繞組和啟動(dòng)繞組，在啟動(dòng)繞組中又采用串入電阻或電容使兩個(gè)繞組中的電流在時(shí)間上有一定的相位差，就可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。因此單相電動(dòng)機(jī)在類型上可分為：二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)的分類二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

1）．電路構(gòu)成1、電阻起動(dòng)式異步電動(dòng)機(jī)圖示為單相電阻起動(dòng)式異步電動(dòng)機(jī)的原理圖。圖中“1”為主繞組，匝數(shù)比啟動(dòng)繞組多，主要呈感性。“2”為啟動(dòng)繞組，匝數(shù)較少、導(dǎo)線較細(xì)，相對(duì)于主繞組呈阻性。由電流、電壓矢量圖可以看出，工作時(shí)啟動(dòng)繞組中的電流I2超前于工作繞組的電流I1

·一個(gè)φ角，兩者之間有一定的相位差，從而可以形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),產(chǎn)生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

2）．特點(diǎn)

起動(dòng)繞組一般是按短時(shí)工作設(shè)計(jì),因此串有一個(gè)起動(dòng)開關(guān)S,當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到一定程度時(shí),開關(guān)自動(dòng)斷開起動(dòng)繞組,由工作繞組維持運(yùn)行。由于

角不大,因此電阻起動(dòng)式電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小。

3）．應(yīng)用適用于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。如電冰箱的壓縮機(jī)中1、電阻起動(dòng)式異步電動(dòng)機(jī)二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

1）．電路構(gòu)成2、電容起動(dòng)式異步電動(dòng)機(jī)

圖示為單相電容起動(dòng)式電動(dòng)機(jī)的原理圖。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)繞組中串聯(lián)了一個(gè)電容器，選擇合適的電容量，可使工作繞組與啟動(dòng)繞組的電流相位差接近90，產(chǎn)生近似于圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

2）．特點(diǎn)具有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，且啟動(dòng)電流較小，因而這種電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能較好。電容啟動(dòng)式電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)繞組也是按短時(shí)工作設(shè)計(jì)，因此串有一個(gè)起動(dòng)開關(guān)S,當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到一定程度時(shí),開關(guān)自動(dòng)斷開起動(dòng)繞組,由工作繞組維持運(yùn)行。2、電容起動(dòng)式異步電動(dòng)機(jī)

3）．應(yīng)用適用于各種滿載起動(dòng)的機(jī)械，如小型空氣壓縮機(jī)、木工機(jī)械等。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

1）．電路構(gòu)成3、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)圖示為單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)的原理圖。與電容啟動(dòng)式電動(dòng)機(jī)相比較，其啟動(dòng)繞組中不串起動(dòng)開關(guān)S，因此啟動(dòng)繞組和啟動(dòng)電容器在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后也參與運(yùn)行，因此稱為電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

2）．特點(diǎn)這種電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)輸出功率大、功率因數(shù)高、過(guò)載能力強(qiáng)、噪聲低、振動(dòng)小。其缺點(diǎn)是起動(dòng)性能不如電容起動(dòng)式電動(dòng)機(jī)好。

3）．應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種小功率的電動(dòng)類日用電器中，如電風(fēng)扇、洗衣機(jī)等。3、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

為了使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行性能都比較好，可以在啟動(dòng)繞組中串聯(lián)兩個(gè)相互并聯(lián)的電容器，其中C1與啟動(dòng)開關(guān)S串聯(lián)。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電容器都參與工作；啟動(dòng)結(jié)束，由S斷開啟動(dòng)電容器，只有C2參與運(yùn)行，這樣電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與運(yùn)行性能都能得到保障。4、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)

罩極式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是籠型的,定子有凸極式和隱極式兩種。圖為凸極式罩極電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。在凸出的定子磁極約1/3處開一小槽,套入罩極線圈(一個(gè)短路銅環(huán)),作為副繞組,凸極上的另一個(gè)線圈作為主繞組。當(dāng)定子繞組通入單相交流電流時(shí),所產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)可分為兩部分，一部分磁通不穿過(guò)短路環(huán),另一部分穿過(guò)短路環(huán),由于短路環(huán)在變化的磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電流,使Φ2

滯后于Φ1,這種相位差相當(dāng)于磁場(chǎng)未罩的部分向被罩的部分連續(xù)移動(dòng),磁場(chǎng)的中心線始終是由磁極的未罩部分移向被罩部分。這種移動(dòng)磁場(chǎng)實(shí)際上是橢圓度很大的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩自行起動(dòng)并運(yùn)行。5、罩極式電動(dòng)機(jī)二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)5、罩極式電動(dòng)機(jī)罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，轉(zhuǎn)向不能改變，常用于電風(fēng)扇、吹風(fēng)機(jī)中~~i12定子繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子短路環(huán)極掌(極靴)二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)5、罩極式電動(dòng)機(jī)

三、單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)和調(diào)速1、單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)2、單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1、單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)

1）．分相式電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)單項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)改變單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)繞組或工作繞組的電流方向。就可以改變單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，電路原理如圖所示。

2．罩極式電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)單項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)罩極式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向由定子磁極的結(jié)構(gòu)決定的，故運(yùn)行時(shí)無(wú)法改變，只有把定子繞組鐵心從機(jī)座中抽出來(lái)，反相后再裝?；蛟诙ㄗ硬壑性黾右惶字骼@組或罩極線圈。1、單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)2、單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

1．調(diào)速原理和方法單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速通過(guò)改變電源電壓或電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法，從而改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的過(guò)程，稱為調(diào)速。常用的調(diào)速方法有兩種：第一是外電路降壓法，；第二種是通過(guò)改變定子繞組的匝數(shù)調(diào)速。

2．外電路降壓調(diào)速（1）串聯(lián)電抗法，如圖。2、單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

將電動(dòng)機(jī)主、副繞組并聯(lián)后再與電抗器串聯(lián)。調(diào)速開關(guān)接高速檔，電機(jī)繞組直接接電源，轉(zhuǎn)速最高；調(diào)速開關(guān)接中、低速檔，電機(jī)繞組串聯(lián)不同的電抗器，總電抗增大，轉(zhuǎn)速降低。單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速用此方法調(diào)速比較靈活，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，但需要專用電抗器，成本高，耗能大，低速起動(dòng)性能差。2、單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速（2）晶閘管調(diào)壓調(diào)速單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速晶閘管調(diào)壓調(diào)速是通過(guò)改變晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的電壓波形，從而改變電壓的有效值已達(dá)到調(diào)速的目的。2、單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速圖示為吊扇使用的雙向晶閘管調(diào)壓調(diào)速電路。單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速2、單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速（3）．繞組抽頭法調(diào)速單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

繞組抽頭法調(diào)速，實(shí)際上是把電抗器調(diào)速法的電抗嵌入定子槽中，通過(guò)改變中間繞組與主、副繞組的連接方式，來(lái)調(diào)整磁場(chǎng)的大小和橢圓度，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。采用這種方法調(diào)速，節(jié)省了電抗器，成本低、功耗小、性能好，但工藝較復(fù)雜。實(shí)際應(yīng)用中有L型和T型繞組抽頭調(diào)速兩種方法。2、單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

1）L型繞組的抽頭調(diào)速2、單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速二、單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

2）T型繞組的抽頭調(diào)速（4）．其他調(diào)速方法變頻調(diào)速、自耦變壓器調(diào)壓調(diào)速、串電容器調(diào)速和變極調(diào)速等。四、單相異步電動(dòng)機(jī)的使用及典型故障處理

使用單相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)注意：(1)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否正常。(2)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載是否過(guò)大，能否