第三節(jié)單相異步電動機

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

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

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，噪音小。缺點：與同容量三相感應(yīng)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(yīng)電動機只能作成小容量：微型：幾瓦～750瓦；小型：550瓦～3700瓦。一、單相異步電動機的結(jié)構(gòu)端蓋

圖5—20單相異步電動機的結(jié)構(gòu)

一、單相異步電動機的結(jié)構(gòu)(1)機座：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，是用來構(gòu)成電動機的磁路。鐵心用0.35mm和0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。(3)繞組：單相異步電動機定子繞組通常做成兩相：主繞組(工作繞組)和副繞組(起動繞組)。兩種繞組的中軸線錯開一定的電角度，目的是為了改善起動性能和運行性能。定子繞組采用高強度聚酯漆包線繞制，轉(zhuǎn)子繞組一般采用籠型繞組，常用鋁壓鑄而成。(4)起動開關(guān)：除了電容運轉(zhuǎn)電動機外，在起動過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速的80％左右時，常借助于起動開關(guān)，切除起動繞組或起動電容器。

離心開關(guān)是一種常用的起動開關(guān)，一般安裝在電動機端蓋邊的轉(zhuǎn)子上。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)子靜止或轉(zhuǎn)速較低時，離心開關(guān)的觸點在彈簧的壓力下處于接通位置；當(dāng)電動機轉(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，則重球帶動觸點向右移動，觸點斷開。如圖所示。一、單相異步電動機的結(jié)構(gòu)

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

當(dāng)定子繞組產(chǎn)生的合成磁場增加時，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，所以沒有起動轉(zhuǎn)矩。AA'（1）自身沒有起動轉(zhuǎn)矩（2）轉(zhuǎn)子借助其它力量轉(zhuǎn)動后，外力去除

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

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

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

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

2）．特點

起動繞組一般是按短時工作設(shè)計,因此串有一個起動開關(guān)S,當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到一定程度時,開關(guān)自動斷開起動繞組,由工作繞組維持運行。由于

角不大,因此電阻起動式電動機的起動轉(zhuǎn)矩較小。

3）．應(yīng)用適用于空載或輕載起動的場合。如電冰箱的壓縮機中1、電阻起動式異步電動機二、單相異步電動機的啟動

1）．電路構(gòu)成2、電容起動式異步電動機

圖示為單相電容起動式電動機的原理圖。電動機的啟動繞組中串聯(lián)了一個電容器，選擇合適的電容量，可使工作繞組與啟動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。

二、單相異步電動機的啟動

2）．特點具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩，且啟動電流較小，因而這種電動機的起動性能較好。電容啟動式電動機的起動繞組也是按短時工作設(shè)計，因此串有一個起動開關(guān)S,當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到一定程度時,開關(guān)自動斷開起動繞組,由工作繞組維持運行。2、電容起動式異步電動機

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

1）．電路構(gòu)成3、電容運轉(zhuǎn)式異步電動機圖示為單相電容運轉(zhuǎn)式電動機的原理圖。與電容啟動式電動機相比較，其啟動繞組中不串起動開關(guān)S，因此啟動繞組和啟動電容器在電動機啟動后也參與運行，因此稱為電容運轉(zhuǎn)式電動機。二、單相異步電動機的啟動

2）．特點這種電動機運行時輸出功率大、功率因數(shù)高、過載能力強、噪聲低、振動小。其缺點是起動性能不如電容起動式電動機好。

3）．應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種小功率的電動類日用電器中，如電風(fēng)扇、洗衣機等。3、電容運轉(zhuǎn)式異步電動機二、單相異步電動機的啟動

為了使電動機的起動和運行性能都比較好，可以在啟動繞組中串聯(lián)兩個相互并聯(lián)的電容器，其中C1與啟動開關(guān)S串聯(lián)。電動機啟動時，兩個電容器都參與工作；啟動結(jié)束，由S斷開啟動電容器，只有C2參與運行，這樣電動機的啟動與運行性能都能得到保障。4、電容起動運轉(zhuǎn)式異步電動機

罩極式電動機的轉(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機結(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(一個短路銅環(huán)),作為副繞組,凸極上的另一個線圈作為主繞組。當(dāng)定子繞組通入單相交流電流時,所產(chǎn)生的脈動磁場可分為兩部分，一部分磁通不穿過短路環(huán),另一部分穿過短路環(huán),由于短路環(huán)在變化的磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流,使Φ2

滯后于Φ1,這種相位差相當(dāng)于磁場未罩的部分向被罩的部分連續(xù)移動,磁場的中心線始終是由磁極的未罩部分移向被罩部分。這種移動磁場實際上是橢圓度很大的旋轉(zhuǎn)磁場,使電動機產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩自行起動并運行。5、罩極式電動機二、單相異步電動機的啟動二、單相異步電動機的啟動5、罩極式電動機罩極式單相異步電動機起動轉(zhuǎn)矩較小，轉(zhuǎn)向不能改變，常用于電風(fēng)扇、吹風(fēng)機中~~i12定子繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子短路環(huán)極掌(極靴)二、單相異步電動機的啟動5、罩極式電動機

三、單相異步電動機的反轉(zhuǎn)和調(diào)速1、單相異步電動機的反轉(zhuǎn)2、單相異步電動機的調(diào)速1、單相異步電動機的反轉(zhuǎn)

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

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

1．調(diào)速原理和方法單相異步電動機的調(diào)速通過改變電源電壓或電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法，從而改變電動機轉(zhuǎn)速的過程，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、單相異步電動機的調(diào)速

將電動機主、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。單相異步電動機的調(diào)速用此方法調(diào)速比較靈活，電路結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，但需要專用電抗器，成本高，耗能大，低速起動性能差。2、單相異步電動機的調(diào)速（2）晶閘管調(diào)壓調(diào)速單相異步電動機的調(diào)速晶閘管調(diào)壓調(diào)速是通過改變晶閘管的導(dǎo)通角來改變電動機的電壓波形，從而改變電壓的有效值已達(dá)到調(diào)速的目的。2、單相異步電動機的調(diào)速圖示為吊扇使用的雙向晶閘管調(diào)壓調(diào)速電路。單相異步電動機的調(diào)速2、單相異步電動機的調(diào)速（3）．繞組抽頭法調(diào)速單相異步電動機的調(diào)速

繞組抽頭法調(diào)速，實際上是把電抗器調(diào)速法的電抗嵌入定子槽中，通過改變中間繞組與主、副繞組的連接方式，來調(diào)整磁場的大小和橢圓度，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(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、單相異步電動機的調(diào)速單相異步電動機的調(diào)速

1）L型繞組的抽頭調(diào)速2、單相異步電動機的調(diào)速二、單相異步電動機的調(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、單相異步電動機的使用及典型故障處理

使用單相異步電動機時，應(yīng)注意：(1)電動機轉(zhuǎn)速是否正常。(2)電動機的負(fù)載是否過大，能否