單相交流電機的工作原理

1、單相交流電機的工作原理一、單相交流電動機只有一個繞組，轉(zhuǎn)子是鼠籠式的。當(dāng)單相正弦電流通過定子繞組時，電動機就會產(chǎn)生一個交變磁場，這個磁場的強弱和方向隨時間作正弦規(guī)律變化，但在空間方位上是固定的，所以又稱這個磁場是交變脈動磁場。這個交變脈動磁場可分解為兩個以相同轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向互為相反的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時，這兩個旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生兩個大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)矩，使得合成轉(zhuǎn)矩為零，所以電動機無法旋轉(zhuǎn)。當(dāng)我們用外力使電動機向某一方向旋轉(zhuǎn)時（如順時針方向旋轉(zhuǎn)），這時轉(zhuǎn)子與順時針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場間的切割磁力線運動變小；轉(zhuǎn)子與逆時針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場間的切割磁力線運動變大。這樣平衡就打破了，轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生

2、的總的電磁轉(zhuǎn)矩將不再是零，轉(zhuǎn)子將順著推動方向旋轉(zhuǎn)起來。要使單相電動機能自動旋轉(zhuǎn)起來，我們可在定子中加上一個起動繞組，起動繞組與主繞組在空間上相差90度，起動繞組要串接一個合適的電容，使得與主繞組的電流在相位上近似相差90度，即所謂的分相原理。這樣兩個在時間上相差90度的電流通入兩個在空間上相差90度的繞組，將會在空間上產(chǎn)生（兩相）旋轉(zhuǎn)磁場，在這個旋轉(zhuǎn)磁場作用下，轉(zhuǎn)子就能自動起動，起動后，待轉(zhuǎn)速升到一定時，借助于一個安裝在轉(zhuǎn)子上的離心開關(guān)或其他自動控制裝置將起動繞組斷開，正常工作時只有主繞組工作。因此，起動繞組可以做成短時工作方式。但有很多時候，起動繞組并不斷開，我們稱這種電動機為電容式單相電動

3、機，要改變這種電動機的轉(zhuǎn)向，可由改變電容器串接的位置來實現(xiàn)。在單相電動機中，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的另一種方法稱為罩極法，又稱單相罩極式電動機。此種電動機定子做成凸極式的，有兩極和四極兩種。每個磁極在1/3-1/4全極面處開有小槽，把磁極分成兩個部分，在小的部分上套裝上一個短路銅環(huán)，好象把這部分磁極罩起來一樣，所以叫罩極式電動機。單相繞組套裝在整個磁極上，每個極的線圈是串聯(lián)的，連接時必須使其產(chǎn)生的極性依次按N、S、N、S排列。當(dāng)定子繞組通電后，在磁極中產(chǎn)生主磁通，根據(jù)楞次定律，其中穿過短路銅環(huán)的主磁通在銅環(huán)內(nèi)產(chǎn)生一個在相位上滯后90度的感應(yīng)電流，此電流產(chǎn)生的磁通在相位上也滯后于主磁通，它的作用與電容式電

4、動機的起動繞組相當(dāng)，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場使電動機轉(zhuǎn)動起來。二、220V交流單相電機起動方式大概分一下幾種：第一種，分相起動式，如圖1所示，系由輔助起動繞組來輔助啟動，其起動轉(zhuǎn)矩不大。運轉(zhuǎn)速率大致保持定值。主要應(yīng)用于電風(fēng)扇,空調(diào)風(fēng)扇電動機，洗衣機等電機。第二種，電機靜止時離心開關(guān)是接通的，給電后起動電容參與起動工作，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到額定值的70%至80%時離心開關(guān)便會自動跳開，起動電容完成任務(wù)，并被斷開。起動繞組不參與運行工作，而電動機以運行繞組線圈繼續(xù)動作，如圖2。第三種，電機靜止時離心開關(guān)是接通的，給電后起動電容參與起動工作，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到額定值的70%至80%時離心開關(guān)便會自動跳開，起動電容完成

5、任務(wù)，并被斷開。而運行電容串接到起動繞組參與運行工作。這種接法一般用在空氣壓縮機，切割機，木工機床等負載大而不穩(wěn)定的地方。如圖3。帶有離心開關(guān)的電機，如果電機不能在很短時間內(nèi)啟動成功，那么繞組線圈將會很快燒毀。電容值：雙值電容電機，起動電容容量大，運行電容容量小，耐壓一般大于400V。三、正反轉(zhuǎn)控制：圖4是帶正反轉(zhuǎn)開關(guān)的接線圖，通常這種電機的起動繞組與運行繞組的電阻值是一樣的，就是說電機的起動繞組與運行繞組是線徑與線圈數(shù)完全一致的。一般洗衣機用得到這種電機。這種正反轉(zhuǎn)控制方法簡單，不用復(fù)雜的轉(zhuǎn)換開關(guān)。圖1，圖2，圖3，正反轉(zhuǎn)控制，只需將1-2線對調(diào)或3-4線對調(diào)即可完成逆轉(zhuǎn)。對于圖1，圖2，圖

6、3，的起動與運行繞組的判斷，通常起動繞組比運行繞組直流電阻大很多，用萬用表可測出。一般運行繞組直流電阻為幾歐姆，而起動繞組的直流電阻為十幾歐姆到幾十歐姆。圖1 電容運轉(zhuǎn)型接線電路圖2 電容起動型接線電路 圖3 電容啟動運轉(zhuǎn)型接線電路（雙值電容器） 圖4 開關(guān)控制正反轉(zhuǎn)接線四、單相異步電動機常見故障分析單相異步電動機的許多故障，如機械構(gòu)件故障和繞組斷線、短路、接地等故障，無論在故障現(xiàn)象和處理方法上都和三相異步電動機相同。但由于單相異步電動機結(jié)構(gòu)上的特殊性，它的故障也與三相異步電動機有所不同，如啟動裝置故障、啟動繞組故障、電容器故障等。單相電容啟動異步電動機常見 故障及原因主要有： 故障1:電源正

7、常，通電后電機不能啟動。原因是:1 電機引線斷路；2 主繞組或副繞組開 路；3 離心開關(guān)觸點合不上；4 電容器開路；5 軸承卡?。?轉(zhuǎn)子與定子碰擦。 故障2:空載能啟動，或借助外力能啟動，但啟動慢且轉(zhuǎn)向不定。原因是:1 副繞組開路； 2 離心開關(guān)觸點接觸不良；3 啟動電容開路或損壞。 故障3:電機啟動后很快發(fā)熱甚至燒毀繞組。原因是:1 主繞組匝間短路或接地；2 主、副 繞組之間短路；3 啟動后離心開關(guān)觸點斷不開；4 主、副繞組相互接錯；5 定子與轉(zhuǎn)子摩擦。 故障4:電機轉(zhuǎn)速低，運轉(zhuǎn)無力。原因是:1 主繞組匝間輕微短路；2 運轉(zhuǎn)電容開路或容量 降低；3 軸承太緊；4 電源電壓低。 故障5:燒保險

8、絲。原因是:1 繞組嚴重短路或接地；2 引出線接地或相碰；3 電容擊穿短 路。 故障6:電機運轉(zhuǎn)時噪音太大。原因是:1 繞組漏電；2 離心開關(guān)損壞；3 軸承損壞或間隙 太大；4 電機內(nèi)進入異物。五、單相異步電動機常見故障分析單相異步電動機的許多故障，如機械構(gòu)件故障和繞組斷線、短路、接地等故障，無論在故障現(xiàn)象和處理方法上都和三相異步電動機相同。但由于單相異步電動機結(jié)構(gòu)上的特殊性，它的故障也與三相異步電動機有所不同，如啟動裝置故障、啟動繞組故障、電容器故障等。二、單相異步電動機常見故障的處理1.電動機通電后不轉(zhuǎn)，發(fā)出“嗡嗡|”聲，用外力推動后可正常旋轉(zhuǎn)的故障處理方法（1）用萬用表檢查啟動繞組是否斷

9、開。如在槽口處斷開，則只需一根相同規(guī)格的絕緣線把斷開處焊接，加以絕緣處理；如內(nèi)部斷線，則要更換繞組。（2）對單相電容異步電動機，檢查電容器是否損壞。如損壞，更換同規(guī)格的電容。判斷電容是否有擊穿、接地、開路或嚴重泄漏故障方法如下。將萬用表撥至x10k或x1k擋，用螺絲刀或?qū)Ь€短接電容兩端進行放電后，把萬用表兩表筆接電容出線端。表針擺動可能為一些情況。指針先大幅度擺向電阻零位，然后慢慢返回初始位置電容器完好。指針不動電容器有開路故障。指針擺到刻度盤上某較小阻值處，不再返回電容器泄漏電流較大。指針擺到電阻零位后不返回電容器內(nèi)部已擊穿短路。指針能正常擺動和返回，但第一次擺幅小電容器容量減小。把萬用表撥

10、至x100擋，用表筆測電容器兩端接線端對地電阻，若指示為零說明電容已接地。（3）對單相電阻式異步電動機，用萬用表檢查電阻元件是否損壞。如損壞，更換同規(guī)格的電阻。（4）對單相啟動式異步電動機，要檢查離心開關(guān)（或繼電器）。如觸點閉合不上，可能是有雜物進入，使銅觸片卡住而無法動作，也可能是彈簧拉力太松或損壞。處理方法是清除雜物或更換離心開關(guān)（或繼電器）。（5）對罩極電動機，檢查短路環(huán)是否斷開或脫焊，焊接或更換短路環(huán)。2.電動機通電話不轉(zhuǎn)，發(fā)出“嗡嗡”聲，外力推動也不能使之旋轉(zhuǎn)的故障處理方法（1）檢查電動機是否過載，若過載即減載。（2）檢查軸承是否損壞或卡住，修理或更換軸承。（3）檢查定子、轉(zhuǎn)子鐵芯是否相擦，若是軸承松動造成，應(yīng)更換軸承，否則應(yīng)銼去相擦部位，校正轉(zhuǎn)子軸線。（4）檢查主繞組和副繞組接線