三相異步電動(dòng)機(jī)改單相

1、三相異步電動(dòng)機(jī)改單相三相異步電動(dòng)機(jī)改單相的原理和方法三相異步電動(dòng)機(jī)由于構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低、維修使用方便、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn) , 被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。三相電動(dòng)機(jī)的電源應(yīng)是三相電源, 但實(shí)際上常會(huì)遇到只有單相 電源的問(wèn)題 , 特別是在家用電器上用的都是單相電動(dòng)機(jī), 壞了以后想用三相電動(dòng)機(jī)代替 , 就必須做適當(dāng)?shù)母慕? 以使三相電動(dòng)機(jī)適應(yīng)于單相電源而正常工作 , 下面具 體談其接線方法。一、改接原理三相異步電機(jī)是利用三相互隔120?角度的平衡電流, 通過(guò)定子繞組時(shí)產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng), 以驅(qū)使電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工作的。在談到三相異步電機(jī)改單相使用之前 , 先要說(shuō)明單相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)建立問(wèn)題 , 單

2、相電動(dòng)機(jī)只有在建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后才能夠起動(dòng)。它之所以沒(méi)有初始起動(dòng)轉(zhuǎn)距, 是因?yàn)樵趩蜗嗬@組中建立起的磁場(chǎng)不是旋轉(zhuǎn)的 , 而是脈動(dòng)的 , 換句話說(shuō) , 它對(duì)定子來(lái)講是不動(dòng)的。在這種情況下 , 定子的脈動(dòng)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)的電流相互作用是不能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的 , 因?yàn)闆](méi)有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng), 所以就不能使電機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。但是電動(dòng)機(jī)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)繞組的位置有空間角度差 , 若設(shè)法再產(chǎn)生一不同相的電流, 使兩相電流在時(shí)間上有一定的相位差 , 才能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) , 使電機(jī)起動(dòng)。因此單相電動(dòng)機(jī)的定子除了有工作繞組外 , 還必須有起動(dòng)繞組。根據(jù)此原理 , 可利用三相異步電機(jī)定子的三相繞組, 將其中一相繞組線圈采用 電容或電感移相的方法,

3、使兩相通過(guò)不同的電流, 這樣就能建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) , 使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)三相異步電機(jī)改為單相電源使用時(shí), 其功率僅是原來(lái)的 2/3 。二、改接方法要把三相電機(jī)使用在單相電源上，可將三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中的任意二相繞組線圈首先串聯(lián)，再與另一相繞組并聯(lián)接入電源。這時(shí)，兩個(gè)繞組里的磁通量在空 間上雖然有相位差，但因工作繞組和起動(dòng)繞組都是接在同一電源上，如按時(shí)間來(lái)講， 電流是相同的。因此，只有在起動(dòng)繞組上串聯(lián)一只電容器、電感線圈或電阻，才能使電流有相位差。在接法上為了增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可用一臺(tái)自耦變壓器將單相電源的電 壓由220V升到380V,示意圖如圖1所示。 （圖1）一般小型電動(dòng)機(jī)均為Y接，對(duì)Y接的三

4、相異步電動(dòng)機(jī)用此種方法接線，應(yīng)將用入電容C的繞組接線端子接在自耦變壓器起頭端子上，如需改變轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向，可按圖2接線。料刎器樓物我橙（圖2）如果不升高電壓，接在220V的電源也可用此圖示。因?yàn)樵瓉?lái)接三相 380V電源電壓的繞組，現(xiàn)在用于220V電源，電壓太低了，所以轉(zhuǎn)矩太低。cI 1*1推跳應(yīng)聯(lián)帝絳冠取接（圖3）Ct drq422QW 繞翔fit接接淺板版接（圖4）圖3接線轉(zhuǎn)矩太低，若增大力矩可將移相電容申入二相繞組連在一起的線圈中 ， 用此繞組為起動(dòng)繞組，單只線圈直接接在220V電源上，見(jiàn)圖4。圖3、圖4如果需要 改變轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向，可將起動(dòng)繞組或運(yùn)轉(zhuǎn)繞組的頭尾換一下就可。兩個(gè)繞組串聯(lián)后的磁矩

5、（其中一相反用）是由兩個(gè)夾角互為60?磁矩合成的（如圖 5）,其磁矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于由兩個(gè)夾角互為120?合成的磁矩（如圖6兩繞組順用）,所以圖 5接線的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圖6接線的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（圖5）姚銅聯(lián)接 接續(xù)板聯(lián)接（圖6）在起動(dòng)繞組上接入電阻R（圖7）的數(shù)值應(yīng)當(dāng)與定子繞組相電阻接近，并且應(yīng)當(dāng)能夠承受起動(dòng)電流，這種接法起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的0.10.12 倍。發(fā)維聯(lián)接d r 0接線板駿接（圖7）三、移相電容的選擇工作電容C=1950 Ie/Ue x cos?。ㄎ⒎ǎ?Ie、Ue cos小 是電動(dòng)機(jī)原來(lái)的額定 電流、額定電壓及功率因數(shù)。一般工作電容用在單相電源上的三相異步電機(jī)時(shí)（220V）,每100W用

6、46微法電容即可。起動(dòng)電容可根據(jù)起動(dòng)的負(fù)載大小而選擇。通常是工作電容的14倍。當(dāng)電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的75%80附，應(yīng)當(dāng)斷開(kāi)起動(dòng)電容，否則電動(dòng)機(jī)易燒壞。正確選擇電容的容量使二相繞組的電流 I1、I2相等，且等于額定電流Ie,即I1=I2=Ie。若要求起動(dòng)力矩大些，可增加一個(gè)起動(dòng)電容，并接在運(yùn)轉(zhuǎn)電容上，當(dāng)起動(dòng) 正常時(shí)，斷開(kāi)起動(dòng)電容。三相異步電動(dòng)機(jī)用于單相電源的改接意義較大, 方便易行 , 但由于單相電源一般 容量較小，所以適用于1kW以下小電機(jī)。三相異步電機(jī)工作原理三相異步電機(jī)的工作方式，電機(jī)定子上有三相對(duì)稱(chēng)的交流繞組，三相對(duì)稱(chēng)交流繞組通入三相對(duì)稱(chēng)交流電流時(shí)，將在電機(jī)氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子繞組

7、的導(dǎo)體處于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線，并產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，判斷感應(yīng)電勢(shì)方向，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體通過(guò)端環(huán)自成閉路，并通過(guò)感應(yīng)電流。感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力， 電磁力作用在轉(zhuǎn)子上將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 三相異步電機(jī)工作原理 :一、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)( 一) 定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的原理旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) : 指磁場(chǎng)的軸線位置隨時(shí)間而旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。 在三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心中放置三組結(jié)構(gòu)完全相同的繞組U1U2 V1V2 W1W2各相繞組在空間互差120?電角度，向這三相繞組中通入對(duì)稱(chēng)的三相交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子的空氣隙中產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。以?xún)蓸O電機(jī)即2P=2為例說(shuō)明，對(duì)稱(chēng)的三相繞組 U1U2 V1V2 W1W假定

8、為集中繞組，三相繞組接成星形，并通以三相對(duì)稱(chēng)電流iA、 iB 、 iC 。如動(dòng)畫(huà)演示所示。假定電流的瞬時(shí)值為正時(shí)是從各繞組的首端流入，末端流出。電流流入端用“X”表示，電流流出端用“ ) ”表示。 wt=0 時(shí)， iA=0;iB為負(fù)值，即iB由末端V2流入，首端V1流出；iC為正值，即iC由首端 亞赫入，末端 W流出。電流流入端用“X”表示，電流流出端用“)”表示。利用右手螺旋定則可確定在 wt=0 瞬間由三相電流所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)方向，如動(dòng)畫(huà)演示所示?？梢?jiàn)合成磁場(chǎng)是一對(duì)磁極，磁場(chǎng)方向與縱軸線方向一致，上方是北極，下方是南極。wt=兀/2時(shí)，iA為正最大值，即iA由首端U1流入，末端U2流出；i

9、B為負(fù)值，即iB由末端V2流入，首端V1流出；iC為負(fù)值，即iC由W2流入，W1流出?？梢?jiàn)合成磁場(chǎng)方向以較wt=0 時(shí)按時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)90o。同理可畫(huà)出wt=兀,wt=3 tt /2 , wt= 2幾 時(shí)的合成磁場(chǎng)，可看出磁場(chǎng)的方向 逐步按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，共轉(zhuǎn)過(guò) 3600,即旋轉(zhuǎn)一周。綜上所述，在三相交流電動(dòng)機(jī)定子上布置有結(jié)構(gòu)完全相同在空間位置各相差 120o 電角度的三相繞組，分別通入三相交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子的空氣隙間所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是沿定子內(nèi)圓旋轉(zhuǎn)的，故稱(chēng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。（ 二 ） 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向U相、V相、Wf繞組的電流分別為iA、iB、iC。三相交流電的相序 A B C。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方

10、向?yàn)閁相一一V相一一W相（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）若U相、V相、 Wf目繞組的電流分別為iA、iC、iB（即任意調(diào)換電動(dòng)機(jī)兩相繞組所接交流電源的相 序）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)。綜上所述，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向決定于通入定子繞組中的三相交流電源的相序。只要任意調(diào)換電動(dòng)機(jī)兩相繞組所接交流電源的相序，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)即反轉(zhuǎn)。（ 三 ） 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度兩極三相異步電動(dòng)機(jī)（即2P=2）定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)三相交流電變化一周后，其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也正好旋轉(zhuǎn)一周。 故在兩極電動(dòng)機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度，即 n1=60f1=3000轉(zhuǎn) 分。四極三相異步電動(dòng)機(jī)（即2P=4）定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)

11、三相交流電變化一周后，其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)只旋轉(zhuǎn)了半圈。 故在四極電動(dòng)機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度的一半，即 n1= 60 f1/2 =1500轉(zhuǎn)/分。綜上所述，當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組為 p 對(duì)磁極時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為 n1= 60f1/p式中 n1: 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速（又稱(chēng)同步轉(zhuǎn)速） ，轉(zhuǎn) /分f1: 三相交流電源的頻率，赫; p: 磁極對(duì)數(shù)。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理問(wèn)題 : 為什么稱(chēng)“異步”電動(dòng)機(jī),正常情況下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速即同步轉(zhuǎn)速m，若門(mén)=n1 ，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體間將不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)為零。 n和 n1 總存在差異，異步電動(dòng)機(jī)的名稱(chēng)由

12、此而來(lái)。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組并不直接與電源相接，而是依靠電磁感應(yīng)的原理產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，故又可稱(chēng)為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。 三、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率分析 n 和 n1 間的關(guān)系 :1、當(dāng)n=0,轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)轉(zhuǎn)速n1,n= n1為最大，故轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流最大。2、當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n 增加時(shí)，則 n1,n 開(kāi)始下降，故轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流下降。3、當(dāng)n= n1 ，則 n1,n=0 ，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，故轉(zhuǎn)子中 沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)差率：同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差對(duì)同步轉(zhuǎn)速之比值，用 S表示。S 是恒量異步電動(dòng)機(jī)性能的一個(gè)重要參數(shù)，分析幾個(gè)特定工作狀態(tài)下的 S 值。1、電動(dòng)機(jī)靜止或在

13、啟動(dòng)的瞬間， n=0， S=1。S 很小。3 、電動(dòng)機(jī)額定2、電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，需克服的阻力很小，故轉(zhuǎn)速很高，負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率S約為0.010.07。4、電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)0, S, 1。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理簡(jiǎn)單說(shuō)應(yīng)該是:當(dāng)向三相定子繞組中通過(guò)入對(duì)稱(chēng)的三相交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以 n1 轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開(kāi)始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（ 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則判定） 。由于導(dǎo)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)

14、體在定子磁場(chǎng)中受到電磁力的作用 （ 力的方向用左手定則判定） 。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)。 通過(guò)上述分析可以總結(jié)出電動(dòng)機(jī)工作原理為 : 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組（ 各相差 120 度電角度 ） ，通入三相交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流 （ 轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路） ，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。單相電動(dòng)機(jī)工作原理單相電動(dòng)機(jī)由定子和鼠籠式轉(zhuǎn)子組成，定子上嵌有主繞組和副繞組，主、副繞組在空間上互成 90 度電角度。副繞組

15、串聯(lián)了一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)電容器后與主繞組并聯(lián)接人電路。當(dāng)主、副繞組通入單相交流電時(shí)，主繞組產(chǎn)生脈動(dòng)磁場(chǎng)，副繞組在電容器的作用下，產(chǎn)生與主繞組相位超前約 90 度電角度的脈動(dòng)磁場(chǎng)。這兩個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)合成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，推動(dòng)轉(zhuǎn)子啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。三相異步電動(dòng)機(jī)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有何區(qū)別異步電機(jī) （ 感應(yīng)電機(jī) ） 的工作原理是通過(guò)定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電 流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子中并不直接產(chǎn)生磁場(chǎng)。因此，沒(méi)有這個(gè)差值，即轉(zhuǎn)差率，就沒(méi)有轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定是小于同步速的 （轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流） ，也因此叫做異步電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（ 稱(chēng)為“步距角” ） ，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的 ; 同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差 （ 精度為100%）的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制。現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)