ch5交流電機3

1、47 單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 特點：特點： 1. 為為小容量小容量的電動機，從幾瓦到幾百瓦；的電動機，從幾瓦到幾百瓦； . 2. 由由單相單相交流電源供電的旋轉(zhuǎn)電機；交流電源供電的旋轉(zhuǎn)電機； 3. 具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運行可靠等一系列優(yōu)點。具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運行可靠等一系列優(yōu)點。 所以單相異步電動機被廣泛用于所以單相異步電動機被廣泛用于電風扇電風扇、洗衣機洗衣機、冰箱冰箱、吸塵吸塵器器、醫(yī)療器械醫(yī)療器械及及自動控制裝置自動控制裝置中。中。一、一、 單相異步電動機的磁場單相異步電動機的磁場 單相異步電動機的定子繞組為單相，轉(zhuǎn)子一般為鼠籠式單

2、相異步電動機的定子繞組為單相，轉(zhuǎn)子一般為鼠籠式 。 當接入單相交流電源時，它在定、轉(zhuǎn)子氣隙中產(chǎn)生一個脈動磁當接入單相交流電源時，它在定、轉(zhuǎn)子氣隙中產(chǎn)生一個脈動磁場。場。 由上可見：由上可見： 此磁場在空間并不旋轉(zhuǎn)，此磁場在空間并不旋轉(zhuǎn)，只是磁通或磁感應強度的大小只是磁通或磁感應強度的大小隨時間作正弦變化，隨時間作正弦變化， 即即 tsinBBm 在電機系統(tǒng)中，常把磁通大小隨時間做正弦變化的磁場稱在電機系統(tǒng)中，常把磁通大小隨時間做正弦變化的磁場稱脈動脈動磁場磁場，其磁場曲線如下，其磁場曲線如下 可以證明，一個空間軸線固定而大小按正弦規(guī)律變化的脈動磁可以證明，一個空間軸線固定而大小按正弦規(guī)律變化的

3、脈動磁場（用磁感應強度場（用磁感應強度B表示），可以分解成兩個轉(zhuǎn)速相等而方向相反表示），可以分解成兩個轉(zhuǎn)速相等而方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)磁場 和和 ，如圖（，如圖（b）所示，磁感應強度的大小為：）所示，磁感應強度的大小為：1mB2mB221/BBBmmm 兩個旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速為：兩個旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速為： pfn600 兩個旋轉(zhuǎn)磁場分別作用于鼠籠式轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個方向相反的轉(zhuǎn)兩個旋轉(zhuǎn)磁場分別作用于鼠籠式轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個方向相反的轉(zhuǎn)矩矩 若此時用手拔動它，轉(zhuǎn)子便順著拔動方向轉(zhuǎn)動起來，最后達到若此時用手拔動它，轉(zhuǎn)子便順著拔動方向轉(zhuǎn)動起來，最后達到穩(wěn)定運行狀態(tài)。穩(wěn)定運行狀態(tài)。 單相單相 異步電動機沒有

4、異步電動機沒有啟動能力啟動能力，但一經(jīng)推動后，它卻能轉(zhuǎn)動起，但一經(jīng)推動后，它卻能轉(zhuǎn)動起來。來。 10000000200122SnnnnnnnnnnSnnnS反向正向 由此可得出結(jié)論：由此可得出結(jié)論： （1）在脈動磁場作用下的單相異步電動機沒有啟動能力，即啟）在脈動磁場作用下的單相異步電動機沒有啟動能力，即啟動轉(zhuǎn)矩為零；動轉(zhuǎn)矩為零； （2）單相異步電動機一旦啟動，它能自行加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)，）單相異步電動機一旦啟動，它能自行加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)，其旋轉(zhuǎn)方向不固定，完全取決于啟動時的旋轉(zhuǎn)方向。其旋轉(zhuǎn)方向不固定，完全取決于啟動時的旋轉(zhuǎn)方向。 因此，要解決單相異步電動機的應用問題，首先必須解決它的因此，

5、要解決單相異步電動機的應用問題，首先必須解決它的啟動轉(zhuǎn)矩問題。啟動轉(zhuǎn)矩問題。 二、單相異步電動機的啟動方法二、單相異步電動機的啟動方法 單相異步電動機在啟動時若能產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，就可以建立單相異步電動機在啟動時若能產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，就可以建立啟動轉(zhuǎn)矩而自行啟動，下面介紹常見的單相異步電動機。啟動轉(zhuǎn)矩而自行啟動，下面介紹常見的單相異步電動機。 1.電容分相式異步電動機電容分相式異步電動機 當選擇參數(shù)使當選擇參數(shù)使BY繞組中的電流在相位上超前繞組中的電流在相位上超前AX繞組中的電流繞組中的電流900時，通電后能在定、轉(zhuǎn)子氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場時，通電后能在定、轉(zhuǎn)子氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場 在此旋轉(zhuǎn)

6、磁場作用下，鼠籠轉(zhuǎn)子將跟著旋轉(zhuǎn)磁場一起旋轉(zhuǎn)。在此旋轉(zhuǎn)磁場作用下，鼠籠轉(zhuǎn)子將跟著旋轉(zhuǎn)磁場一起旋轉(zhuǎn)。 若在啟動繞組若在啟動繞組BY支路中，接入支路中，接入一離心開關一離心開關QC，如圖所示。電動機，如圖所示。電動機啟動后，當轉(zhuǎn)速達到額定值附近時，啟動后，當轉(zhuǎn)速達到額定值附近時，借離心力的作用，將借離心力的作用，將QC打開，此后打開，此后電動機就成為單相運行了，此種結(jié)電動機就成為單相運行了，此種結(jié)構(gòu)型式的電動機，稱為構(gòu)型式的電動機，稱為電容分相啟電容分相啟動式動式電動機。也可不用離心開關，電動機。也可不用離心開關，即在運行時并不切斷電容支路，稱即在運行時并不切斷電容支路，稱為電容分相運行式電動機。為

7、電容分相運行式電動機。離心開關移相電容 值得指出，欲使電動機反值得指出，欲使電動機反轉(zhuǎn)，不能像三相異步電動機那轉(zhuǎn)，不能像三相異步電動機那樣掉換兩根電源線來實現(xiàn)，必樣掉換兩根電源線來實現(xiàn)，必須以須以掉換電容器掉換電容器C的串聯(lián)位置的串聯(lián)位置來實現(xiàn)來實現(xiàn)，即改變，即改變QB的接通位置，的接通位置，就可改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，從就可改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，從而實現(xiàn)電動機的反轉(zhuǎn)。而實現(xiàn)電動機的反轉(zhuǎn)。洗衣機洗衣機中的電動機，就是靠定時器中中的電動機，就是靠定時器中的自動轉(zhuǎn)換開關來實現(xiàn)這種切的自動轉(zhuǎn)換開關來實現(xiàn)這種切換的換的。2. 罩極式異步電動機向罩極部分移動磁場。產(chǎn)生一個由未罩極一個角度遲后12罩極銅環(huán)罩極銅

8、環(huán)注意：罩極電動機的轉(zhuǎn)向不可改變。48 同步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理同步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一、同步電動機的基本結(jié)構(gòu)一、同步電動機的基本結(jié)構(gòu) 適用于大功率高電壓的場合氣隙不均勻（低速電動機1000r/min以下）氣隙均勻（高速電動機）直流勵磁（電刷、集電環(huán)）二、同步電動機的工作原理和運行特性二、同步電動機的工作原理和運行特性 1工作原理工作原理 電樞繞組通以對稱三相交流電流后，氣隙中便產(chǎn)生一電樞旋轉(zhuǎn)電樞繞組通以對稱三相交流電流后，氣隙中便產(chǎn)生一電樞旋轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)速度為同步轉(zhuǎn)速磁場，其旋轉(zhuǎn)速度為同步轉(zhuǎn)速pfn600 在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通以直流電流后，在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通以直流電流后，同一空

9、氣隙中，又出現(xiàn)一個大小和極性固同一空氣隙中，又出現(xiàn)一個大小和極性固定、極對數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場相同的直流勵定、極對數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場相同的直流勵磁磁場。這兩個磁場的相互作用，使轉(zhuǎn)子磁磁場。這兩個磁場的相互作用，使轉(zhuǎn)子被電樞旋轉(zhuǎn)磁場拖著以同步轉(zhuǎn)速一起旋轉(zhuǎn)，被電樞旋轉(zhuǎn)磁場拖著以同步轉(zhuǎn)速一起旋轉(zhuǎn)，即即“同步同步”電動機也由此而得名。電動機也由此而得名。 2機械特性機械特性 在電源頻率在電源頻率f 與電動機轉(zhuǎn)子極對數(shù)與電動機轉(zhuǎn)子極對數(shù)p為一定的情況下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)為一定的情況下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為一常數(shù)，速為一常數(shù)，n=n0，因此同步電動機具有恒定轉(zhuǎn)速的特性，它的運，因此同步電動機具有恒定轉(zhuǎn)速的特性，它的運轉(zhuǎn)速度是不

10、隨負載轉(zhuǎn)矩而變化的。轉(zhuǎn)速度是不隨負載轉(zhuǎn)矩而變化的。 三、同步電動機的啟動三、同步電動機的啟動 同步電動機雖具有同步電動機雖具有功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)的優(yōu)點的優(yōu)點,但卻沒有像異步電但卻沒有像異步電動機那樣得到廣泛應用，這不僅是由于它的結(jié)構(gòu)復雜、價格貴，而動機那樣得到廣泛應用，這不僅是由于它的結(jié)構(gòu)復雜、價格貴，而且它的啟動困難。且它的啟動困難。 1、 異步啟動法異步啟動法 為了啟動同步電動機，可以采用異步啟動法，即在轉(zhuǎn)子磁極的為了啟動同步電動機，可以采用異步啟動法，即在轉(zhuǎn)子磁極的極掌上裝有和鼠籠繞組相似的啟動繞組。極掌上裝有和鼠籠繞組相似的啟動繞組。由于慣性轉(zhuǎn)子產(chǎn)生擺動 啟動時先不加入直

11、流磁場，只在定子上加上三相對稱電壓以啟動時先不加入直流磁場，只在定子上加上三相對稱電壓以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 等轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，再在勵磁繞組中通入直流勵磁電流，等轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，再在勵磁繞組中通入直流勵磁電流，產(chǎn)生固定磁極的磁場，在定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場的相互作用下，產(chǎn)生固定磁極的磁場，在定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場的相互作用下，便可把轉(zhuǎn)子拉入同步。便可把轉(zhuǎn)子拉入同步。cos調(diào) 啟動步驟如下：啟動步驟如下： 1）勵磁電路的轉(zhuǎn)換開關）勵磁電路的轉(zhuǎn)換開關QB投合到投合到1的位置，使勵磁繞組與直的位置，使勵磁繞組與直流電源斷開，直接通過變阻器構(gòu)成閉合回路以免啟動時勵磁繞組受流電源斷開，直接

12、通過變阻器構(gòu)成閉合回路以免啟動時勵磁繞組受旋轉(zhuǎn)磁場的作用產(chǎn)生較高的感應電勢，發(fā)生危險；旋轉(zhuǎn)磁場的作用產(chǎn)生較高的感應電勢，發(fā)生危險； 2）按鼠籠式異步電動機的方法啟動，給同步電動機的定子繞）按鼠籠式異步電動機的方法啟動，給同步電動機的定子繞組加上額定電壓組加上額定電壓,使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高到接近同步轉(zhuǎn)速。必要時可采用降使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高到接近同步轉(zhuǎn)速。必要時可采用降壓啟動；壓啟動； 3）將勵磁電路轉(zhuǎn)換開關）將勵磁電路轉(zhuǎn)換開關QB投合到投合到2的位置，勵磁繞組與直流的位置，勵磁繞組與直流電源接通，轉(zhuǎn)子上形成固定磁極，并很快被旋轉(zhuǎn)磁場拖入同步；電源接通，轉(zhuǎn)子上形成固定磁極，并很快被旋轉(zhuǎn)磁場拖入同步； 4）用變

13、阻器調(diào)節(jié)勵磁電流，使同步電動機的功率因數(shù)調(diào)節(jié)到）用變阻器調(diào)節(jié)勵磁電流，使同步電動機的功率因數(shù)調(diào)節(jié)到要求數(shù)值。要求數(shù)值。 四、同步電動機的特點和應用場合四、同步電動機的特點和應用場合 同步電動機具有運行速度恒定、功率因數(shù)可調(diào)、運行效率高等同步電動機具有運行速度恒定、功率因數(shù)可調(diào)、運行效率高等特點。特點。 因此，在低速和大功率的場合，如大流量低水頭的泵，面粉廠因此，在低速和大功率的場合，如大流量低水頭的泵，面粉廠的主轉(zhuǎn)動軸、橡膠磨和攪拌機、破碎機、切碎機、造紙工業(yè)中的紙的主轉(zhuǎn)動軸、橡膠磨和攪拌機、破碎機、切碎機、造紙工業(yè)中的紙漿研磨機、勻漿機、壓縮機、直流發(fā)電機、軋鋼機等都都是采用同漿研磨機、勻漿機、壓縮機、直流發(fā)電機、軋鋼機等都都是采用同步電動機來傳動的。步電動機來傳動的。2.2.變頻啟動法變頻啟動