機(jī)床電氣控制技術(shù)與技能 3.2 單相異步電動(dòng)機(jī) 學(xué)習(xí)課件

任務(wù)二單相異步電動(dòng)機(jī)知識(shí)鏈接一單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)1．單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)單相異步電動(dòng)機(jī)外形如圖3-2-1（a）所示，其結(jié)構(gòu)原理和三相異步電動(dòng)機(jī)大體相似，即它的轉(zhuǎn)子為籠型結(jié)構(gòu)，定子采用在定子鐵心槽內(nèi)嵌放單相定子繞組，如圖3-2-1（b）所示。

（a）外形圖(b)結(jié)構(gòu)圖圖3-2-1單相異步電動(dòng)機(jī)的外形與結(jié)構(gòu)

2．單相異步電動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)在單相定子繞組中通入單相交流電后，產(chǎn)生的磁場(chǎng)不是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，而是脈動(dòng)磁場(chǎng)。一個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)可以分解為兩個(gè)大小相等、方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，單相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T等于在正、反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分別作用下產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T+和T-之疊加。3．單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)常用的方法是在電動(dòng)機(jī)中增加一相啟動(dòng)繞組，且與工作繞組對(duì)稱（匝數(shù)相等、空間互差900），通入相位差900的兩相交流電時(shí)，則可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，如圖3-2-2所示，轉(zhuǎn)子自行起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)一旦轉(zhuǎn)動(dòng)，切除起動(dòng)繞組后仍可以繼續(xù)運(yùn)行。

任務(wù)二單相異步電動(dòng)機(jī)知識(shí)鏈接二單相異步電動(dòng)機(jī)的分類單相異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)分相的方法，可分為單相電阻起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)、單相電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)、單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)、單相電容起動(dòng)與運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)和單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)等，詳見表3-2-1。

知識(shí)鏈接三單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)與調(diào)速1、反轉(zhuǎn)要使單相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)必須使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)，一般是把工作繞組或起動(dòng)繞組的首端和末端與電源的接線對(duì)調(diào)，有的電容運(yùn)行單相電動(dòng)機(jī)采用將電容器從一組繞組中改接到另一組繞組中的方法實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。

任務(wù)二單相異步電動(dòng)機(jī)表3-2-1單相異步電動(dòng)機(jī)的分類

類別外形圖電路圖工作原理特點(diǎn)應(yīng)用范圍單相電阻起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)繞組通過一個(gè)起動(dòng)開關(guān)和工作繞組并接到單相電源上，起動(dòng)繞組電流超前工作繞組電流一個(gè)電角度，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，獲得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速達(dá)到80%左右額定值后，起動(dòng)開關(guān)自動(dòng)斷開起動(dòng)繞組，實(shí)現(xiàn)單相運(yùn)行。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大（一般為額定轉(zhuǎn)矩的1.2～2倍），但起動(dòng)電流較大應(yīng)用于電冰箱的壓縮機(jī)中單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)繞組中串入一個(gè)電容器構(gòu)成，起動(dòng)繞組的電流超前于工作繞組電流一定的電角度。當(dāng)電容量合適時(shí)，可使相位差接近900.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流量小，起動(dòng)性能好適用于各種滿載起動(dòng)機(jī)械，如小型空氣壓縮機(jī)，木工機(jī)械等單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)將單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)中的起動(dòng)開關(guān)去掉，起動(dòng)繞組的導(dǎo)線加粗，起動(dòng)繞組和電容不僅在起動(dòng)時(shí)起作用，運(yùn)行時(shí)也起作用，實(shí)際上是兩相電動(dòng)機(jī)，適當(dāng)選擇電容器的容量，可使兩電流相位差接近90°電容量較小，但結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低，工作可靠，運(yùn)行性能好用于電風(fēng)扇、空調(diào)、電子儀表等用電設(shè)備中單相電容起動(dòng)與運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)繞組中采用了兩個(gè)并聯(lián)的電容器，容量較大的電容器串一個(gè)起動(dòng)開關(guān)。起動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電容同時(shí)作用，轉(zhuǎn)速上升到一定程度時(shí)，開關(guān)自動(dòng)斷開，只有小電容器參與運(yùn)行結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，但起動(dòng)與運(yùn)行性能都有改善用于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，功率因數(shù)較高的設(shè)備上，如電冰箱、水泵、小型機(jī)車等單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)當(dāng)罩極式電動(dòng)機(jī)和定子繞組通入單相交流電后，在定子繞組與短路銅環(huán)的共同作用下，磁極之間形成一個(gè)連續(xù)移動(dòng)的磁場(chǎng)，好似旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一樣，從而使籠型轉(zhuǎn)子受力而旋轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低，維護(hù)方便。缺點(diǎn)是起動(dòng)和運(yùn)行性能較差用于小功率空載起動(dòng)的場(chǎng)合，如計(jì)算機(jī)的散熱風(fēng)扇、各種微型電扇任務(wù)二單相異步電動(dòng)機(jī)2、調(diào)速單相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)一樣，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是較困難的。對(duì)容量較小的通風(fēng)機(jī)類負(fù)載，如吊扇、臺(tái)扇等，一般采用電容運(yùn)行單相異步電動(dòng)機(jī)，為了達(dá)到控制其風(fēng)量和風(fēng)速的目的，大多帶有調(diào)速裝置，而且大多采用改變定子繞組電壓的方法來調(diào)速。常用的調(diào)速方法見表3-3-2所示。

方法類別電路圖工作原理特點(diǎn)串電抗器調(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；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。調(diào)速較靈活，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(dòng)性能差。采用PTC元件調(diào)速微風(fēng)--電扇轉(zhuǎn)速在500r/min以下送出的風(fēng)，如果采用一般的調(diào)速方法，風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)在這樣低的轉(zhuǎn)速下很難起動(dòng)。電路利用常溫下PTC電阻很小，電動(dòng)機(jī)在微風(fēng)檔直接起動(dòng)，起動(dòng)后PTC阻值增大，使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入微風(fēng)檔運(yùn)行。可以實(shí)現(xiàn)微風(fēng)的送出晶閘管調(diào)速通過改變晶閘管的導(dǎo)通角來改變電動(dòng)機(jī)的電壓波形，從而改變電壓的有效值以達(dá)到調(diào)速的目的。電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速、節(jié)能效果好，可以做到無機(jī)調(diào)速，但會(huì)產(chǎn)生一些電磁干擾，大量用于風(fēng)扇調(diào)速。任務(wù)二單相異步電動(dòng)機(jī)知識(shí)鏈接四單相異步電動(dòng)機(jī)的使用與檢修表3-3-3給出各種故障可能的原因及檢查排除方法。任務(wù)二單相異步電動(dòng)機(jī)任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)實(shí)施器材1、單相異步電動(dòng)機(jī)一臺(tái)/組2、兆歐表、鉗形電流表、轉(zhuǎn)速表及萬用表各一只/組3、螺釘旋具、鋼板尺、活扳手、尖嘴鉗各一把/組4、實(shí)訓(xùn)臺(tái)一臺(tái)/組二、任務(wù)實(shí)施步驟1、單相異步電動(dòng)機(jī)的認(rèn)識(shí)操作步驟1：記錄銘牌操作要求：認(rèn)真觀察任務(wù)所用電動(dòng)機(jī)的外形及銘牌，并記錄銘牌信息，填寫表3-2-4.

表3-2-4單相異步電動(dòng)機(jī)銘牌記錄表

型號(hào)額定功率額定電壓額定電流額定轉(zhuǎn)速額定頻率標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)噪聲級(jí)接法絕緣等級(jí)防護(hù)等級(jí)工作制生產(chǎn)廠名出廠編號(hào)生產(chǎn)日期重量操作步驟2：測(cè)量中心高及底座操作要求：用直尺測(cè)量電動(dòng)機(jī)的中心端至底腳平面的高度，測(cè)量電動(dòng)機(jī)底座的長、寬尺寸，核對(duì)測(cè)量值是否與銘牌信息一致，填寫表3-2-5。

表3-2-5單相異步電動(dòng)機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)表

軸中心高底座長度底座寬度實(shí)際轉(zhuǎn)速實(shí)際電流正轉(zhuǎn)控制正轉(zhuǎn)控制反轉(zhuǎn)控制反轉(zhuǎn)控制任務(wù)實(shí)施2、單相異步電動(dòng)機(jī)單相旋轉(zhuǎn)控制操作步驟1：正轉(zhuǎn)控制操作要求：將電動(dòng)機(jī)按照正轉(zhuǎn)接線方式連線，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，觀察電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，用手持式轉(zhuǎn)速表測(cè)量電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速，用鉗形電流表測(cè)量電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作電流，認(rèn)真讀書并記錄。核對(duì)轉(zhuǎn)速測(cè)量值、電流測(cè)量值是否與銘牌信息一致。操作步驟2：反轉(zhuǎn)控制操作要求：將電動(dòng)機(jī)按照反轉(zhuǎn)接線方式連線，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，觀察電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，用手持式轉(zhuǎn)速表測(cè)量電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速，用鉗形電流表測(cè)量電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作電流，認(rèn)真讀書并記錄。核對(duì)轉(zhuǎn)速測(cè)量值、電流測(cè)量值是否與銘牌信息一致。

任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)表項(xiàng)目內(nèi)容評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)配分得分記錄銘牌1、會(huì)認(rèn)識(shí)銘牌信息5分2、銘牌信息記錄準(zhǔn)確、全面5分10分測(cè)量中心高及底座尺寸測(cè)量中心高方法是否正確，測(cè)量值是否準(zhǔn)確5分測(cè)量底座尺寸方法是否正確、測(cè)量值是否準(zhǔn)確5分會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)比較和驗(yàn)證10分20分正轉(zhuǎn)控制1、接線方法是否正確10分2、是否按規(guī)定方向旋轉(zhuǎn)10分3、會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)比較和驗(yàn)證10分30分反轉(zhuǎn)控制1、接線方法是否正確