單相異步電動機

單相異步電動機現(xiàn)在是1頁\一共有46頁\編輯于星期日洗衣機電機油煙機電機電動車電機家用空調電機下一頁上一頁什么是單相異步交流電動機現(xiàn)在是2頁\一共有46頁\編輯于星期日單相異步電動機的優(yōu)缺點

優(yōu)點：結構簡單，成本低廉，噪音小。缺點：與同容量三相感應電動機相比較，體積較大，功率因數(shù)及過載能力都較低。故單相感應電動機只能作成小容量：微型：幾瓦～750瓦；小型：550瓦～3700瓦。什么是單相異步交流電動機現(xiàn)在是3頁\一共有46頁\編輯于星期日

與三相感應電動機相似，包括定子和轉子兩大部分。轉子結構都是籠型的，定子鐵心由硅鋼片疊壓而成。定子鐵心上嵌有定子繞組。單相感應電動機正常工作時，一般只需要單相繞組即可，但單相繞組通以單相交流電時產生的磁場是脈動磁場，單相運行的電動機沒有起動轉矩。為使電動機能自行起動和改善運行性能，除工作繞組（又稱主繞組）外，在定子上還安裝一個輔助的起動繞組（又稱副繞組）。兩個繞組在空間相距900或一定的電角度。單相異步交流電動機的結構現(xiàn)在是4頁\一共有46頁\編輯于星期日單相異步交流電動機的結構現(xiàn)在是5頁\一共有46頁\編輯于星期日單相異步交流電動機的工作原理1、單相繞組的脈振磁場定子繞組：主繞組是一單相繞組mm：加一正弦交流電→氣隙→產生脈振磁場F0現(xiàn)在是6頁\一共有46頁\編輯于星期日脈動磁場：磁場大小及方向隨電流的變化而變化，但磁場的軸線卻固定不變。結論磁場只是脈動而不旋轉，電動機不起動。1）n=0，T＝0，無起動轉矩，不采取措施，電機不能自行起動。2）如果外力使電機轉動：n>0，T>0，正轉；n<0，T<0，反轉可以運行但不能起動。單相異步交流電動機的工作原理現(xiàn)在是7頁\一共有46頁\編輯于星期日單相異步電動機一、單相異步電動機的工作原理結構：定子放單相繞組（其中通220V單相交流電）轉子一般用鼠籠式。定子轉子定子繞組現(xiàn)在是8頁\一共有46頁\編輯于星期日220V~NS

當定子繞組產生的合成磁場增加時，根據(jù)右手螺旋定則和左手定則，可知轉子導條左、右受力大小相等方向相反，所以沒有起動轉矩。在電流正半周在電流負半周？現(xiàn)在是9頁\一共有46頁\編輯于星期日轉子借助其它力量轉動后，外力去除后仍按原方向繼續(xù)轉動。其原理分析如下：

定子繞組產生的脈動磁場（），可用正、反兩個旋轉磁場合成而等效。即：

+

-tm=

+

-=

m/2現(xiàn)在是10頁\一共有46頁\編輯于星期日脈動磁場的分解④④⑥⑥⑧⑧②②-

+③③⑦⑦⑨⑨⑤⑤①①

+

-

現(xiàn)在是11頁\一共有46頁\編輯于星期日正反向旋轉磁場的合成轉矩特性合成轉矩起動轉矩為零。（正向）（反向）正轉轉反現(xiàn)在是12頁\一共有46頁\編輯于星期日單相異步交流電動機的工作原理現(xiàn)在是13頁\一共有46頁\編輯于星期日分析：1）轉子靜止時，n=0,S=1，合成轉矩為0。單相感應電動機無起動轉矩，故單相異步電動機不能自行起動。三相異步電動機電源斷一相，相當于一臺單相異步電動機，故不能起動。2）當s≠1時，T≠0，且T無固定方向，取決于s的正負。一旦旋轉，轉向依外力方向而定，即在外力矩作用下，電機可朝外力方向旋轉。三相感應電動機運行中斷一相，電機仍能繼續(xù)運轉。3）由于存在負序轉矩，使合成轉矩減小，過載能力低，TF不變，n下降→S上升→I2`上升→I1上升→溫升增加。單相異步交流電動機的工作原理現(xiàn)在是14頁\一共有46頁\編輯于星期日分相式單相異步電動機起動的必要條件方法:定子具有空間不同相位的兩套繞組。兩套繞組中通入不同相位的交流電流。通?？扇煞N方法：副繞組中串入適當電阻。副繞組采用的導線比主繞組的截面細，匝數(shù)比主繞組少?，F(xiàn)在是15頁\一共有46頁\編輯于星期日電容分相式起動二、單相異步電動機的起動~KDCWSTW:主繞組（工作繞組）ST：啟動繞組K：離心開關AXA'X'WSTAXA'X'現(xiàn)在是16頁\一共有46頁\編輯于星期日~KDCWST接近90°電容分相式單相異步電動機起動原理現(xiàn)在是17頁\一共有46頁\編輯于星期日ABB'A'ABB'A'ABB'A'兩相旋轉磁場動畫450900iBiAO現(xiàn)在是18頁\一共有46頁\編輯于星期日啟動時開關K閉合，使兩繞組電流相位差約為90°，從而產生旋轉磁場，電機轉起來；轉動正常以后離心開關被甩開，啟動繞組被切斷，而電機仍按原方向繼續(xù)轉動。工作原理~KDCWSTAXA'X'現(xiàn)在是19頁\一共有46頁\編輯于星期日S???ABB'???iAiBA12~實現(xiàn)正反轉的電路

改變電容C的串聯(lián)位置，可使單相異步電動機反轉。

將開關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。這樣就改變了旋轉磁場的轉向，從而實現(xiàn)電動機的反轉。

電動機轉子轉動起來后，利用離心力將開關S斷開(S是離心開關)，使起動繞組B–B′斷電。M~現(xiàn)在是20頁\一共有46頁\編輯于星期日2罩極式單相異步電機~~i12定子繞組鼠籠式轉子短路環(huán)極掌(極靴)現(xiàn)在是21頁\一共有46頁\編輯于星期日

當電流i流過定子繞組時，產生了一部分磁通1，同時產生的另一部分磁通與短路環(huán)作用生成了磁通2。由于短路環(huán)中感應電流的阻礙作用，使得2在相位上滯后1，從而在電動機定子極掌上形成一個向短路環(huán)方向移動的磁場，使轉子獲得所需的起動轉矩。

現(xiàn)在是22頁\一共有46頁\編輯于星期日罩極式單相電機定子磁極轉子短路環(huán)

定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產生感應電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產生的磁通有了相位差，從而形成旋轉磁場，使轉子轉起來。

圖中電機的轉動方向：順時針旋轉。因為沒有短路環(huán)部分的磁通比有短路環(huán)部分的磁通領先?，F(xiàn)在是23頁\一共有46頁\編輯于星期日

單相異步電動機的功率小，主要制成小型電機。它的應用非常廣泛，如家用電器（洗衣機、電冰箱、電風扇）、電動工具（如手電鉆）、醫(yī)用器械、自動化儀表等。

三、單相電機的使用

三相異步電動機的單相運行

三相異步電動機在運行過程中，若其中一相和電源斷開，則變成單相運行。此時和單相電機一樣，電機仍會按原來方向運轉。但若負載不變，三相供電變?yōu)閱蜗喙╇姡娏鲗⒆兇螅瑢е码姍C過熱。使用中要特別注意這種現(xiàn)象；三相異步電動機若在啟動前有一相斷電，和單相電機一樣將不能啟動。此時只能聽到嗡嗡聲，長時間啟動不了，也會過熱，必須趕快排除故障?，F(xiàn)在是24頁\一共有46頁\編輯于星期日同步電機的主要結構與感應電機一樣，同步電機也是由定子及轉子兩大部分所組成，定子上有三相交流繞組；轉子上則有勵磁繞組，通入直流電流后，能產生磁場。定子：同步電機的定子有時也稱為電樞，由定子鐵芯、電樞三相繞組、機座和端蓋等部件所組成?，F(xiàn)在是25頁\一共有46頁\編輯于星期日同步電機的定子鐵芯是由硅鋼片沖制后疊裝而成。當大型同步電機沖片外圓的直徑大于1m時，由于材料標準尺寸的限制，必須做成扇形沖片，然后按圓周拼合起來疊裝而成。如圖所示：現(xiàn)在是26頁\一共有46頁\編輯于星期日轉子：同步電機的轉子有兩種結構型式，即凸極式和隱極式。這是根據(jù)定轉子之間的氣隙的分布情況來定義的。見圖：現(xiàn)在是27頁\一共有46頁\編輯于星期日1）凸極式：有上圖可見，轉子有明顯的突出的磁極，氣隙分布不均勻。2）隱極式：轉子作成圓柱形，氣隙均勻分布。區(qū)別：對于高速旋轉的同步電機，在轉子結構上，我們采用隱極式，而對于低速旋轉的電機，由于轉子的圓周速度較低，離心力較小，故采用制造簡單、勵磁繞組集中安放的凸極式結構。大型同步發(fā)電機通常用汽輪機或水輪機作為原動機來拖動，故前者稱為汽輪發(fā)電機，后者稱為水輪發(fā)電機。汽輪發(fā)電機：轉速高，采用隱極式。水論發(fā)電機：轉速低，采用凸極式。現(xiàn)在是28頁\一共有46頁\編輯于星期日12.2.3冷卻問題簡述：在中、小型電機中，都采用空氣作為冷卻介質。當電機的容量很大時，電機內部的損耗及發(fā)熱量迅速增加，冷卻問題顯得格外重要，此時必須加強通風或采用其他的冷卻方式。1）在大型汽輪發(fā)電機中，為了提高其冷卻效率，往往用氫氣冷卻，是氫氣與空氣混合后，有爆炸危險，必須有一套控制設備來保證外界空氣不會滲入到電機內部。目前在更大容量的發(fā)電機中，可以采用導線內部直接冷卻。例如采用空心導體（如圖），冷卻介質直接在導體中流通而把熱量帶走，這樣能更有效地降低電機的溫升。所采用的冷卻介質一般有氫氣及水等?，F(xiàn)在是29頁\一共有46頁\編輯于星期日同步電機的額定值同步電機的額定值有：1）額定電壓：是指在正常運行時，按照制造廠的規(guī)定，定子三相繞組上的線電壓。電壓的單位用V或kV表示。2）額定電流：流過定子繞組的線電流。3）額定功率：是指在正常運行時，電機的輸出功率?，F(xiàn)在是30頁\一共有46頁\編輯于星期日A：對于發(fā)電機而言：輸出的是電功率。B：對于電動機而言：輸出的是機械功率。單位是KW。4.相數(shù)m：一般m=3。5.額定頻率:我國額定工業(yè)頻率規(guī)定=50Hz.現(xiàn)在是31頁\一共有46頁\編輯于星期日6）額定轉速：額定轉速即為電機的同步速，在一定極數(shù)及頻率時，它的轉速是定值?，F(xiàn)在是32頁\一共有46頁\編輯于星期日交流電機分：同步電機----n=ns(ns為同步轉速）

異步電機----nns一、同步電機分類：旋轉電樞式：電樞旋轉，主極固定，因電樞功率不易由滑動部分送出，只適于較小容量發(fā)電機，實用少。旋轉磁極式：磁極旋轉，電樞固定，電樞功率由靜止部分送出，可傳送較大功率，實用廣，是同步發(fā)電機的基本結構型式。同步電機

同步電機的基本工作原理現(xiàn)在是33頁\一共有46頁\編輯于星期日旋轉磁極式隱極式轉子：不計齒槽時氣隙均勻；機械強度高，適用于高轉速；一般用于汽輪發(fā)電機；外形細長。凸極式轉子：氣隙不均勻，極弧下較小，極間較大；機械強度比隱極機低，適用于低轉速；一般用于水輪發(fā)電機，外形扁盤形。二、隱極同步電機（只有臥式支撐）1、隱極式轉子結構：隱極式轉子上沒有凸出的磁極，如圖6-1所示。沿著轉子本體圓周表面上，開有許多槽，槽中嵌放勵磁繞組。在轉子表面約1/3部分沒有開槽，構成所謂大齒，是磁極的中心區(qū)。勵磁繞組通入勵磁電流后，沿轉子圓周也會出現(xiàn)N極和S極。圖6-1隱極式轉子現(xiàn)在是34頁\一共有46頁\編輯于星期日2、隱極式轉子特點：在大容量高轉速汽輪發(fā)電機中，轉子圓周線速度極高，最大可達170米/秒。為了減小轉子本體及轉子上的各部件所承受的巨大離心力，大型汽輪發(fā)電機都做成細長的隱極式圓柱體轉子?？紤]到轉子冷卻和強度方面的要求，隱極式轉子的結構和加工工藝較為復雜。轉子長度/直徑=2.5~6.5，且容量愈大比值愈大。3、汽輪發(fā)電機

主要結構部件有：定子、轉子、端蓋和軸承。定子定子大體上與異步電機相同，定子鐵心由或其它厚度的電工鋼片疊成。圖6-2汽輪發(fā)電機現(xiàn)在是35頁\一共有46頁\編輯于星期日三、凸極同步電機（臥式、立式支撐）1支撐：臥式、立式支撐。立式水輪發(fā)電機據(jù)推力軸承的不同安放位置又分：懸式（推力軸承在轉子上部）、傘式。2、水輪發(fā)電機的特點是：極數(shù)多，直徑大，軸向長度短，整個轉子在外形上與汽輪發(fā)電機大不相同。大多數(shù)水輪發(fā)電機為立式。3、定子：水輪發(fā)電機的直徑很大，定子鐵心由扇形電工鋼片拼裝疊成。為了散熱的需要，定子鐵心中留有徑向通風溝。4、轉子：水輪發(fā)電機由于水輪機的轉速較低，要發(fā)出工頻電能，發(fā)電機的極數(shù)就比較多，做成凸極式轉子結構工藝上較為簡單。凸極式轉子上有明顯凸出的成對磁極和勵磁線圈，如圖所示。轉子鐵心：由厚度為1～3mm的鋼片疊成；磁極兩端有磁極壓板，用來壓緊磁極沖片和固定磁極繞組。有些發(fā)電機磁極的極靴上開有一些槽，槽內放上銅條，并用端環(huán)將所有銅條連在一起構成阻尼繞組，其作用是用來抑制短路電流和減弱現(xiàn)在是36頁\一共有46頁\編輯于星期日電機振蕩，在電動機中作為起動繞組用。勵磁繞組：勵磁線圈中通過直流勵磁電流后，每個磁極就出現(xiàn)一定的極性，相鄰磁極交替為N極和S極。圖凸極式轉子現(xiàn)在是37頁\一共有46頁\編輯于星期日同步電機的運行原理一、工作原理1、定子上：三相繞組，空間互差1200電角度，匝數(shù)相等轉子上：If,由轉子N極出來氣隙定子鐵心氣隙轉子S極原動機n逆時針恒速旋轉定子上導體切割磁力線產生e

現(xiàn)在是38頁\一共有46頁\編輯于星期日2.

同步電動機基本工作原理現(xiàn)在是39頁\一共有46頁\編輯于星期日電樞繞組通入三相交流電流后，氣隙中產生電樞旋轉磁場，其旋轉磁場的速度為同步速度：當轉子勵磁繞組通入直流電流后，在同一氣隙中，雙呈現(xiàn)出一個轉子磁場，其大小及極性固定，極對數(shù)與電樞旋轉磁場相同，為一恒定直流磁場，這兩個磁場相互作用（磁極吸引力作用），從而使轉子被電樞旋轉磁場拖著以相同的速度一起旋轉?，F(xiàn)在是40頁\一共有46頁\編輯于星期日同步電機的磁場：一部分是由定子電流提供的（輔助磁場）另一部分是轉子勵磁繞組提供的（稱主磁場）。由于轉子轉速與同步轉速相同，所以這兩個磁場在空間上是相對靜止的，氣隙磁場是這兩個磁場的合成。當輸入的三相交流電壓一定時，這個合成磁場也基本上是恒定的。所以改變轉子直流勵磁電流，使轉子磁通的大小相應改變，則定子磁通出會隨之改變，定子勵磁電流也要隨之作相應改變。功率因數(shù)也會隨之改變?，F(xiàn)在是41頁\一共有46頁\編輯于星期日調節(jié)轉子勵磁電流，同步電機的勵磁全部由轉子勵磁提供，電樞繞組不從交流電網中吸取無功勵磁電流，定子電流與外加電壓同相，同步電動機相當于一個純電阻負載