模块三 其他类型电机的运行与应用

模块三

其他类型电机的运行与应用3.1直流电动机的运行与应用

变压器的运行与应用3.2

单相异步电动机的故障分析及排除3.33.4特种电机及其应用3.1项目1直流电动机的运行与应用

3.1.1任务1直流电动机的检查与试验

3.1.2任务2直流电动机的拖动与实现

441.知识学习——直流电机的基本知识1)直流电动机模型直流电源电刷换向器电枢绕组电枢绕组NSIIabcdU+–电刷换向片转动方向磁极552）直流电动机的基本工作原理保证磁极下的电流方向不变（直流电）

NSIIabcdU+–左手定则换向器的作用662）直流电动机的基本工作原理保证磁极下的电流方向不变（直流电）

NSIIabcdU+–左手定则换向器的作用773)直流电机的结构与分类主磁极：由主极铁心、励磁绕组组成；产生工作磁场。(1)直流电动机的结构①定子组成：作用：产生磁场、支撑作用机座、主磁极、换向极、端盖、轴承、和电刷等。机座磁极励磁绕组直流电动机结构图转子换向器8机座：固定与支撑作用，另外也是磁路的一部分。换向极：由铁心、绕组组成。换向极绕组与电枢绕组串联。改善电机的换向性能，防止产生电弧火花。电刷装置：

接通外电路与电枢绕组。和换向器一起将绕组内交流电转换为外部直流电。99电枢铁心、绕组、换向器和转轴等电枢铁心由0.35—0.5mm厚的硅钢片叠制而成。电枢绕组由绝缘导线绕制的电枢线圈组成换向器转子②转子（电枢）组成：1010

由许多鸽形尾的换向片排列成一个圆筒，片间用V形云母绝缘。和电刷配合将直流电引入或引出的装置。换向器由绝缘材料相隔的铜片做成，并固定在轴上。1111(2)直流电动机的分类他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。M他励UfIfIaUM并励UIfM串励UM复励U根据励磁线圈和转子绕组的联接关系12124)直流电机铭牌数据1、额定容量（功率）PN

（单位：KW）

直流电动机PN=UNINりN

（输出机械能）直流发电机PN=UNIN

（输出电能）りN

：额定效率，在带额定负载运行是，输出机械功率与输入功率之比。2、额定电压UN

（单位：V）

在额定情况下，电刷两端输出（发电机）或输入（电动机）的电压。3、额定电流IN

（单位：A）

在额定情况下，电刷流入或流出的电流。4、额定转速nN

（单位：r/min）

在额定功率、额定电压、额定电流时电机的转速。5、额定励磁电流IfN

（单位：A）6、铭牌上没有的额定值：额定转矩TN

其中TN=9.55PN/nN

2.任务实施（1）检查项目检修后欲投入运行的电机，所有的紧固元件应拧紧，转子转动应灵活。此外还应检查下列项目：1）检查出线是否正确，接线是否与端子的标号一致，电机内部的接线是否有碰触转动的部件。2）检查换向器的表面。3）检查刷握。4）检查刷握的下边缘与换向器表面的距离、电刷在刷握中装配的尺寸要求、电刷与换向片的吻合接触面积。5）电刷压力弹簧的压力。6）检查电机气隙的不均匀度。2.任务实施(2)试验项目1）绝缘电阻测2）绕组直流电阻的测量3）确定电刷中性线

常采用的方法有以下三种：（1）感应法。（2）正反转发电机法。（3）正反转电动机法。4）耐压试验5）空载试验6）负载试验

7）超速试验1515（一）定义

指一定条件下，电动机的转速与电磁转矩之间的关系：

n=f(Tem)

理想空载转速:n0=U/Ce

Φ（二）表达式U=IaRa+Ea=IaRa+CeΦnTem=CTΦIa3.问题研讨——直流电动机有哪些机械特性？1616（三）固有机械特性当时的机械特性称为固有机械特性。

由于电枢电阻很小，特性曲线斜率很小，电机运行比较稳定

当T=TN时，n=nN

当n=0时，即电动机起动时，电磁转矩Tem=Ts硬特性额定工作点起动转矩定义17171、电枢串电阻时的人为机械特性

当改变或或得到的机械特性称为人为机械特性。（四）人为机械特性2、降低电枢电压时的人为机械特性

18183、减弱励磁磁通时的人为特性

保持不变，只改变励磁回路调节电阻Rf

的人为特性他励直流电动机起动和运行过程中，绝不允许励磁回路断开。

注意：

Φ2<Φ1<ΦN4.任务拓展（1）查阅资料查找直流电机的结构特点对其在生产实践中的应用有何影响？（2）分析直流电机不能正常旋转的主要原因有哪些？（3）对他励直流电动机进行空载试车，分别改变电枢电压、电枢回路电阻和励磁回路电阻，测量电动机稳定运行后的电枢电流和空载转速值，试寻找其变化规律。20203.1.2任务2直流电动机的拖动与实现1.知识学习——直流电动机的拖动1)直流电动机的起动起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为

为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压起动。将引起电网电压下降，使电动机的换向恶化；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机直流电机不允许直接起动起动时由于转速n=0，电枢电动势Ea=0，而且电枢电阻Ra很小危害所以起动电流很大2121（1）电枢回路串电阻起动三级电阻起动时电动机的电路原理图12222（2）降压起动

起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动电流随电源电压的降低而正比减小。

降压起动需专用电源，设备投资较大，但它起动平稳，起动过程能量损耗小，因此得到广泛应用。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上，保证按需要的加速度升速。

起动结束时，以额定电源电压运行。(3)直流电动机的反转由电磁转矩公式可知改变直流电动机转向的方法有两个：①保持电枢绕组两端极性不变，将励磁绕组反接；②保持励磁绕组极性不变，将电枢绕组反接。24242)直流电动机的调速在改变电动机参数进行调速的方法。从一种稳定状态到达另一个稳定状态

改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，调速前后，电动机工作在不同的机械特性上。调压调速；电枢串电阻调速；调磁调速。调速方法：电气调速实质如果机械特性不变，因负载变化而引起转速的变化，则不能称为调速2525(1）电枢回路串电阻调速nTemTLRan0nNA0A’Bn1Ra+Rs1未串电阻时的工作点串电阻Rs1后,工作点由A→A’→B在电枢中串入电阻，n0不变，即电机的特性曲线变软。原理：U=IaRa+Ea=IaRa+CeΦn2626(2)降低电源电压调速TemTLAA’B调速压前工作点A降压瞬间工作点稳定后工作点

降压调速过程与电枢串电阻调速过程相似由机械特性方程知：调电枢电压U，n0变化，斜率不变。原理:U=IaRa+Ea=IaRa+CeΦn2727(3)减弱磁通调速A’B调节磁场前工作点弱磁瞬间工作点A→A‘弱磁稳定后的工作点原理：TemTLAU=IaRa+Ea=IaRa+CeΦn磁通减弱，电枢电流增大，电磁转矩变大，转速上升。28283)直流电动机的制动制动的目的：使电动机减速或停车。限制电动机转速的升高。（如电车下坡）制动的方式：机械（抱闸）制动电气制动：T与n反向2929（1）能耗制动

方法：由电磁转矩TemB反相,为制动性质,电机处于制动状态。电动制动能耗制动运行时，电动机靠将生产机械的机械能转换成电能，消耗在制动电阻上。断开电源，接制动电阻RB

原理：3030（2）反接制动方法第一：电源反接制动电动制动电枢回路串入制动电阻RB

后，接上极性相反的电源电压

反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从而产生很强的制动作用。电枢回路内产生反向电流

原理：

可见,反接制动时,从电源输入的电功率和从轴上输入的机械功率转变成的电功率一起消耗在电枢回路制动电阻上。3131第二：倒拉反转反接制动先减速到n＝0，然后在重物倒拉下反转，n反向。制动时在电路串入一个大电阻。nT+-+-Ea+nT--Ea+方法原理反接制动适用于低速下放重物。3232第三：回馈制动

电动机拖动机车下坡时，会出现n>n0情况。方法原理此时Ea>U，Ia反向，Tem反向，由驱动变为制动。电动机输出电能，处于发电状态——回馈制动状态2.任务实施（1）直流电动机的二级起动控制设计及实现QS1QS2图3-29他励直流电动机串二级电阻起动控制KT1、KT2为时间继电器KM2、KM3为短接起动电阻接触器。2.任务实施（2）直流电动机调速控制设计及实现1)电阻R1、R2作为起动、调速电阻，由接触器KM2、KM3控制是否短接;2)KT1、KT2为时间继电器;3)VD、R作为励磁绕组放电回路。4)KI1为过电流继电器，串接在电枢回路中，作为直流电动机的短路和过载保护；5)KI2为欠电流继电器，串接在励磁绕组回路中，作为直流电动机失磁和弱磁保护。图3-30他励直流电动机电枢回路串电阻起动与调速控制电路KI2KI1+QS1QS22.任务实施（3）能耗制动控制设计及实现KM1为电源接触器KM2、KM3为起动接触器KI1为过电流继电器KI2为欠电流继电器KV为电压继电器KT1、KT2为时间继电器图3-28他励直流电动机单向运行能耗制动电路图（4）反接制动控制控制设计及实现2.任务实施（4）反接制动控制控制设计及实现图3-29并励直流电动机正反转起动和电枢反接制动控制原理图3737故障现象可能原因处理方法电动机不能起动1．无电源2．电刷接触不良3．励磁回路断路4．过载5．启动电流太小1．检查线路是否完好，启动器连接是否准确，保险丝是否熔断2．检查刷握弹簧是否松弛或改善接触面3．检查变阻器及磁场绕组是否断路，更换绕组4．减少负载5．检查所用启动器是否合适3.问题研讨——

直流电机如何进行常见故障的处理？3838故障现象可能原因处理方法

电枢冒烟1．长时间过载2．换向器或电枢短路3．负载短路4．电动机端电压过高5．电动机直接启动或反向运转过于频繁6．定、转子相擦1．立即恢复正常负载2．查找短路的部位，进行修复3．检查线路是否有短路4．恢复电压至正常值5．使用适当的启动器，避免频繁的反复运转6．检查相擦的原因，进行修复3939故障现象可能原因处理方法电动机转速不正常1．电动机转速过高，且有剧烈火花2．电刷不在正常位置3．电枢及磁场绕组4．串励电动机轻载或空载运转5．串励磁场绕组接反6．磁场回路电阻过大1．检查磁场绕组与启动器连接是否良好，是否接错，磁场绕组或调速器内部是否断路2．所刻记号调整刷杆座位置3．查是否短路4．增加负载5．纠正接线6．检查磁场变阻器和励磁绕组电阻，并检查接触是否良好4.任务拓展（1）总结直流电动机不能正常旋转的主要原因有哪些？（2）分析电机冒烟的主要原因的哪些？（3）查阅资料总结直流调速技术的发展趋势以及在生产实践中的应用。3.2项目2变压器的运行与应用3.2.1任务1小型变压器的重绕修理3.2.2任务2三相变压器的并联运行3.2.3任务3特种变压器的使用423.2.1任务1小型变压器的重绕修理

1.知识学习——变压器的基本认识421）变压器的构造及其分类

高压测油枕散热管主箱体

变压器是一种利用电磁原理工作的静止装置。低压测变换（升高或降低）电压。

43单相

心式43①铁心：提供磁路，分为心式结构和壳式结构两种；单相

壳式44铁心拼片式结构444545有同心式和交叠式一次（原方）绕组，二次（付方）绕组②绕组：建立磁场③附件油箱：散热，绝缘，保护铁心和绕组不受外力和潮气浸蚀。油枕：储油，减少油箱内油和空气的接触。气体继电器：瓦斯保护。绝缘套管：引出线。分接开关：调整变压比462）变压器的分类461）按相数的不同：单相变压器、三相变压器；2）按绕组数目不同：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器；3）按冷却方式不同：油浸式变压器、充气式变压器和干式变压器。4）按用途不同：电力变压器、特种变压器、仪用互感器、试验用的高压变压器等。473）变压器的基本工作原理47注意：ΦN2N1Φσ1绕组：一次绕组匝数N1；二次绕组匝数N2变比K:K＝N1

/N2一次侧要加交变电压。工作原理：一次绕组通电，产生变化磁通，交链到二次侧，在二次侧感应出电势。只能改变交流电压或电流的大小，不改变频率E2.U1.I1.E1.484）变压器的铭牌数据48(4)额定频率f型号额定值SL7—200/30：三相，铝线，第7次设计－200KVA容量，高压30KV(1)额定容量Sn（KVA）(2)额定电压U1N／U2N是指变压器空载时，各绕组端电压值，对三相变压器指的是线电压。(3)额定电流I1N／I2N指变压器的视在功率，高低压侧相同。50Hz指变压器允许长期通过的电流。2.任务实施(1)记录原始数据1）铭牌数据

包括型号，容量，相数，一、二次侧电压，联接组，绝缘等级。2）绕组数据

包括导线型号、规格，绕组匝数，绕组尺寸，绕组引出线规格及长度，绕组重量。(2)拆卸铁心

(3)制作模心及骨架

(4)绕制绕组

(5)绝缘处理

(6)铁心装配503.问题研讨——分析和计算变压器的运行性能的试验有哪些？

50（一）变压器的空载运行一次侧电流：

i0

叫空载电流（或励磁电流）E1=-j4.44fN1Φm.E2=-j4.44fN2Φm.电流、电势与磁通间符合右手螺旋电流与电压的正方向一致参考方向：+--+-++-二次侧空载：所以i2=0，U2=E2

U1=-E1..

.

..变压比：

51（二）变压器的负载运行51E'2=kE2 U2'=kU2 I2'=I2/k，

r2'=k2r2 x2'=k2x2等效关系图3-12变压器的简化等值电路变压器的简化等值电路

等效电路52（三）变压器的运行特性52反映二次侧端电压随负载变化的程度。与三个因素有关：1、变压器负载电流大小；2、与负载的性质；3、与变压器的阻抗参数。当一次侧端电压与功率因数均为常数，变压器二次侧绕组的端电压随负载电流的变化关系。即U2=f(I2)。（一）电压变化率（二）变压器的外特性外特性的变化与负载的性质有关。53（四）单相变压器的空载与短路试验531、变压器的空载实验测量空载电流I0，空载损耗（铁损）P0，计算励磁阻抗Zm，电压比K。试验目的：就是为了测量变压器的几个重要参数。Zm=U/I0rm=P0/I02xm2=Zm2-rm2将低压绕组接额定电源，高压绕组开路。（1）实验目的：（2）实验方法：（3）参数计算5454高压绕组通过调压器接到交流电源上，低压绕组短路，并接入有关测量电表。Zsh=Ush/Ishrsh=Psh/Ish2xsh2=Zsh2-rsh22、变压器的短路实验（1）实验目的：测定短路阻抗Zk（2）实验方法：注意：一次测电压要从零开始调起，一次电流表指示达到额定值为止。（3）参数计算4.任务拓展（1）参观电力变压器生产使用单位，研讨变压器生产工艺及应用情况。（2）查资料说明近年来变压器相关技术发展的主要趋势。（3）如何选用变压器？（4）制作小型变压器线包骨架

1）要求制作50VA左右的控制变压器线包骨架，硅钢片可用GE1B-22型，铁心叠厚41mm。2）制作步骤及工艺要点见表3-2所列，试将制作过程所用数据及有关情况一并记入表中。563.2.2任务2三相变压器的并联运行⒈变压器首端和末端的标志绕组名称单相变压器三相变压器中性点首端末端首端末端一次绕组U1AU2XU1、V2、W1A、B、CU2、V2、W2X、Y、ZN二次绕组u1au2xu1、v1、w1a、b、cu2、v2、w2x、y、zn第三绕组u1mamu2mxmU1m、V1m、W1mam、bm、cmU2m、V2m、W2mxm、ym、cmNm56（一）变压器的联结组别的基本概念1.知识学习——三相变压器的磁路和联结组5757同相变压器原、副方绕组感应电势正、负极性相同的端子,

用*或.来表示反映变压器高、低压侧绕组的连接方式，以及在正相序电源时，高、低压侧绕组对应线电势的相位关系。同名端：联结组别的时钟表示法把高压侧电势作为时钟的分针，指向12点位置，再把低压线电势作为作为时钟的时针，其指向的数字就是变压器的连接组标号。连接组别：

同极性端同标志时，一、二次绕组的电动势同相位。

同极性端异标志时，一、二次绕组的电动势反相位。****EA.Ea.****EA.Ea.I/I-12I/I-62、单相变压器的极性和同名端5959三相变压器的连接组标号不仅与绕组的绕向和首、末端标志有关，而且还与三相绕组的连接方式有关。（二）三相变压器的联结组别由于三相绕组可以采用不同联接，使得三相变压器一次、二次绕组的线电势出现不同的相位差。60变压器4种基本连接形式：“Y，y”、“D，y”、“Y，d”和“D，d”。

我国标准的变压器联结组别：Y,yn0；Y，d11；YN，d11；YN，y0；Y，y0。1、三相变压器联结组别的标号及含义大写字母表示一次侧（或原边）的接线方式，小写字母表示二次侧（或副边）的接线方式。Y（或y）为星形接线，D（或d）为三角形接线。采用时钟表示法，用来表示一、二次侧线电势的相位关系。接法：相位关系：例如：Dyn－11D表示一次绕组为三角型接线，y表示二次测绕组星型接线，n表示引出中性线，11表示二次测绕组的相角滞后一次绕组330度6161三相变压器Y，y接法连接组别：Y，y0

2、三相变压器的联结组别的判别EAB.Eab.EA

.

EB

.

EC

.

Ea

.

Ec

.

Eb

.

6262三相变压器Y，d接法连接组别：Y，d11

EA

.

EB

.

EC

.

Ea

.

Eb

.

Ec

.

EAB.Eab.Eab.6363⒈组式变压器三相磁路彼此无关联。其优点是：对特大容量的变压器容易制造、运输。但其铁芯用料多，占地面积大，只适用于超高压、特大容量的场合。⒉心式变压器三相磁路彼此有关联。广泛用于大、中、小容量的变压器电力系统中。优点：节省材料，体积小，效率高，维护方便。（三）三相变压器的铁心643、三相变压器磁路系统的演变64UA.

.

.

UBUc三相对称ФB.

ФC.

ФA.

三相对称ФA.

ФB.

ФC.

++2.任务实施

1）理解三相变压器并联运行的含义所谓变压器的并联运行，就是将两台或两台以上变压器的一次绕组接到同一电源上，二次绕组接到公共母线上，共同给负载供电（2）分析变压器并联运行情况673.问题研讨——要达到理想运行情况，三相变压器并联运行要达到哪些条件？

671）变比相等如果变比不等，在二台变压器二侧产生压差，产生环流。68683）短路阻抗标么值相等各台变压器所分担的负载电流大小与其短路阻抗标么值成反比。4）阻抗电压相等各台变压器所分担的负载才能相同。2）连接组别相同连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差300，由于变压器的短路阻抗很小,这么大的电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁绕组所以联接组别不同绝不允许并联。4.任务拓展（1）在实际应用中，变压器联接组的作用是什么？查资料说明变压器有多少种联接组？其中国家标准规定使用的有哪些？（2）总结采用变压器并联运行方式的使用场合以及注意事项。70

把普通双绕组变压器的高、低压绕组串联连接，便构成一台自耦变压器。正方向规定与双绕组变压器相同。703.2.3任务3特种变压器的使用1.知识学习——自耦变压器71作为双绕组变压器使用时：

k=U1N/U2N=E1/E2

≈

N1/N2SN=U1NI1N=U2NI2N作为自耦变压器变压器使用时（绕组串联）：

71体积小、造价低，而且铜耗和铁耗也小，因而效率高。自耦变压器的变比：因两绕组既有磁的联系，又有电的直接联系，包括两部分：感应功率；传导功率自耦变压器容量：自耦变压器的特点：=k+172

能够对高电压和大电流进行测量用的变压器，并使测量回路与被测量回路隔开，以保证测量人员的安全721.知识学习——仪用互感器作用分类电流互感器和电压互感器73

一次绕组并联在被测的高压线路上，二次绕组与电压表、功率表的电压线圈等构成闭合回路。731）电压互感器原理将高电压降为低电压（一般额定值为100V）供电给测量仪表和继电器的电压线圈。接法①二次侧不允许短路，否则会产生很大的短路电流，烧坏互感器的绕组；②二次侧应可靠接地；③二次侧接入的阻抗不得小于规定值，以减小误差。测量精度分0.5、1.0和3.0级。

注意：74一次绕组匝数为一匝或几匝，而副绕组匝数很多，所接的电流表等负载的阻抗很小电流互感器实际上相当于一台处于短路状态升压变压器。

742）电流互感器将电路中流过的大电流变换成小电流（额定值为5A或1A）供电给测量仪表和继电器的电流线圈原理接法一次绕组串在被测的高压线路中，二次绕组与电流表、功率表的电流线圈等构成闭合回路。电流互感器常用精度等级有：

0.2、0.5、1.0、3.0和10。75②为确保工作人员安全，电压互感器的副绕组以及铁芯应可靠接地；③为确保测量精度，电流互感器的副边所接负载阻抗不应超过允许值。75注意：①二次侧决不允许开路。若I2=0时，被测线路中的大电流I1全部成为励磁电流，使铁芯严重过热，副边感应高电压，损坏电流互感器，并危及人员和其它设备安全76电流互感器实物76使用仪器铭牌值测量步骤数据记录电压互感器额定变比:

电流互感器额定变比:

2.任务实施使用仪用互感器进行相关参数的测量，并将测量步骤和测量数据填写在表3-3中。表3-3仪用互感器的使用训练记录783.问题研讨——变压器的常见故障有哪些？如何处理？故障现象

造成原因处理方法电源接通后无电压输出1)一次侧绕组断路或引出线脱焊2)二次侧绕组断路或引出线脱焊1)拆换修理一次侧绕组或焊牢引出线接头2)拆换修理二次侧绕组或焊牢引出线接头

温升过高或冒烟

1)绕组匝间短路或一、二次侧绕组间短路2)绕组匝间或层间绝缘老化3)铁心硅钢片间绝缘太差4)铁心叠厚不足5)负载过重

1)拆换绕组或修理短路部分2)重新绝缘或更换导线重绕3)拆下铁心，对硅钢片重新涂绝缘漆4)加厚铁心或重做骨架、重绕绕组5)减轻负载7879故障现象造成原因处理方法空载电流偏大1)一、二次绕组匝数不足2)一、二次绕组局部匝间短路3)铁心叠厚不足4)铁心质量太差1)增加一、二次侧绕组匝数2)拆开绕组，修理局部短路部分3)加厚铁心或重做骨架、重绕绕组4)更换或加厚铁心运行中噪声过高1)铁心硅钢片未插紧或未压紧2)铁心硅钢片不符合设计要求3)负载过重或电源电压过高4)绕组短路

1)插紧铁心硅钢片或压紧铁心2)更换质量较高的同规格硅钢片3)减轻负载或降低电源电压4)查找短路部位，进行修复

7980故障现象造成原因处理方法二次侧电压下降1)电源电压过低或负载过重2)二次侧绕组匝间短路或对地短路3)绕组对地绝缘老化4)绕组受潮1)增加电源电压，使其达到额定值或降低负载2)查找短路部位，进行修复3)重新绝缘或更换绕组4)对绕组进行干燥处理铁心或底板带电1)一次侧或二次侧绕组对地短路或一、二次侧绕组匝间短路2)绕组对地绝缘老化3)引出线头碰触铁心或底板4)绕组受潮或底板感应带电1)加强对地绝缘或拆换修理绕组2)重新绝缘或更换绕组3)排除引出线头与铁心或底板的短路点4)对绕组进行干燥处理或将变压器置于环境干燥场合使用804.任务拓展查资料说明旋转变压器、整流变压器、磁性调压器等特种变压器的特点和用途。3.3项目3单相异步电动机的故障分析及排除831）单相交流电产生的磁场(a)(b)单相交流电流产生的脉振磁场(a)正半周(b)负半周

单相异步电动机的单相定子绕组中流过单相交变电流时，产生的不是旋转磁场。1.知识学习——单相异步电动机的机械特性是一种空间位置固定而幅值在正负最大值之间变化的磁场

脉振磁场：NNSS84脉振磁场的实质

一个固定不动的脉振磁场可分解成两个转速相同、转向相反的旋转磁场产生两个方向相反、大小相等的电磁转矩，相互抵消，转子静止不动。852）单相异步电动机的机械特性与三相异步电动机一样的两个方向相反的机械特性的合成1）当转速n=0时，无起动转矩，不能起动，即“不推不转”；2）当n>0，T>0，机械特性在第Ⅰ象限，即“正推正转”；3）当n<0，T<0，机械特性在第Ⅲ象限，即“反推反转”。单相异步电动机没有起动转矩，无法正常起动T-TST+T合特点：注意：863）单相异步电动机的起动方法定子铁心上空间位置相差90°电角度安放两相对称绕组：

主绕组（工作绕组），是副绕组（起动绕组）。（1）单相分相式异步电动机两相绕组中分别通入相位差为90°的两相对称电流iA=ImsinwtIB=Imsin(wt+900)iA=0IB=Im>0iA>0IB>0iA=Im>0IB=0结构：电源：磁场：NSNSSN87

将两相对称交流电流通入两相对称绕组中，也能产生圆形旋转磁场只要交换启动绕组或工作绕组两端与电源的连接。

单相电动机所谓“单相”，是相对外部电源而言的，在内部实则为两相!结论：旋转磁场的反向：

如果对称条件破坏，将产生椭圆形旋转磁场注意：88①电阻分相式单相异步电动机可以建立旋转磁场，电动机便可起动，此种方法称为电阻分相起动。电阻分相起动单相异步电动机原理.IB.IA.U转子ABK.IA.IB.U有主绕组A，副绕组B电阻较大，两相绕组中流过相位不同的两相电流因两相电流属于不对称电流，建立的是椭圆形旋转磁场电动机的起动转矩较小，只能用于轻载起动的场合。89②电容分相单相异步电动机在副绕组B的回路中串接电容器C，正确选择电容值，使其与主绕组的电流大小相等，相位差90°

电容分相起动单相异步电动机原理转子ABKC.IA.U.IB.U.IB.IA0可用于满载起动的场合

建立圆形旋转磁场，产生较大的起动转矩90③罩极式单相异步电动机定子做成凸极铁心，套有工作绕组。每个磁极对应的一侧开有一个小槽，槽中套装短路铜环，罩住小部分铁心。ΦAΦB单相罩极式异步电动机短路环结构简单、制造方便；起动转矩较小，多用在小型电风扇、录音机等设备中。为什么称为罩极？工作原理工作绕组产生脉振磁场。环内应楞次定律会产生一相位落后的新磁场，起到分相的作用。特点注意转向总是从磁极的未罩部分指向罩极部分，转向不能改变。2.项目实施

对单相电容式异步电动机的常见故障进行分析与排除，并完成表3-5电容式电动机检修训练记录923.问题研讨——三相异步电动机的单相运行1）三相异步电动机在起动前有一相断路，能否起动？

2）在运行过程中有一相断路，能否继续运行？3）有时遇到有三相电动机，而只有单相电源，怎么使其转起来？

有一相断路UVW三相改为两相（单相）UV4.项目拓展

（1）查阅资料了解单相异步电动机的调速方法。

（2）查阅资料总结家用电风扇的常见故障和检修方法。

3.4专题

特种电机及其应用

3.4.1交流测速发电机

3.4.2交流伺服电动机

3.4.3步进电动机

3.4.4毫米压电微电机

953.4.1交流测速发电机

测速发电机是自动控制系统中的测量元件，其任务是将机械转速信号转换为与转速成正比的电压信号，在自动控制系统中有着广泛的应用。调节器放大器电动机控制对象测速机给定96

与交流伺服电动机的结构相似，交流测速发电机也有定子和转子。定子铁心上嵌放着空间位置相差90°电角度的两个绕组，其中一个为励磁绕组，外接恒定的交流电压；另一个为输出绕组，转子旋转时，输出绕组两端可产生与转速成正比的输出电压。输出电压信号完全反映了转速信号的大小和转向。转子多采用空心杯形转子，由高电阻率的非磁性材料制成，如硅锰青铜，杯形转子可看成是一个由无数根并联导条组成的笼型转子。图2交流测速发电机原理图(a).U1.U2＝0.Φ1.Φ2(b)n.U1.U2.Φ1.Φ23.4.1交流测速发电机973.4.2交流伺服电动机

交流伺服电动机构造交流伺服电动机是一种两相异步电动机，其定子铁心线槽中嵌放着两套空间位置相差90°电角度的绕组，如图1所示。

绕组f接恒压交流电源，称为励磁绕组；绕组k接控制电压信号，用以控制电机转速，称为控制绕组，控制信号通常由放大器放大后输出给控制绕组。转子的类型有两种，一种是笼型，与普通笼型转子相似；另一种是空心杯形转子。图1交流伺服电动机原理图转子kCf.Uk.U.Uf98

交流伺服电动机原理

图1中的励磁绕组f与电容C串联，与单相异步电动机相似，电容C起分相作用。适当选择电容值，可使励磁电压Uf相位超前电源电压U，而控制电压Uk与电源电压U的频率和相位相同。这样，控制电压与励磁电压之间存在相位差，相应地，控制电流与励磁电流之间也存在相位差。于是，在时间上有相位差的控制电流和励磁电流，分别流经在空间上有相位差的控制绕组和励磁绕组，便会建立一个旋转磁场，使转子产生电磁转矩并旋转。99交流伺服电动机自转现象

从伺服的角度讲，控制电压为零时，转子应该停转，但若不采取措施，此时的伺服电动机同单相异步电动机一样，会在单相励磁电流产生的脉振磁场作用下继续旋转。为避免这种自转现象，通常要增大转子回路的电阻，使控制电压消失后的电磁转矩变成制动转矩，以致转子停转，故交流伺服电动机都具有很大的转子电阻，具体分析可参阅相关控制电机的资料。1003.4.3反应式步进电动机

步进电动机是自动控制系统中的一种执行元件，其任务是将脉冲电信号转换为相应的角位移或直线位移，即向步进电动机的控制绕组输入一个脉冲电信号，电动机就转动一个角度或前进一步。步进电动机能快速起动、制动、反转，可直接将数字脉冲信号转换为角位移，故很适合微型计算机控制，在数控机床、绘图机、自动记录仪表等设备中有广泛的应用。微型步进电动机混合式步进电动机101步进电动机构造步进电动机包括定子和转子两部分。定子有六个均匀分布的磁极，每两个相对的磁极上绕有一相控制绕组。转子是一个带齿的铁心，转子没有绕组。图3中的转子可看作是一个两齿的铁心，实际的转子铁心外圆周有很多小齿。三相反应式步进电动机原理图ABCC′B′A′102步进电动机原理

当只有A相控制绕组通电时，A相磁极产生电磁吸力，使转子转到两齿与A相绕组轴线对齐的位置。如果通电状态不变，转子的位置也不会变，即转子在此位置上有自锁能力。当A相绕组断电，B相绕组通电时，B相磁极产生电磁吸力，会将距离它们最近的转子齿吸引过去。于是，转子沿