单相电容运转异步电机工作原理及故障ppt课件

单相电容器运转异步电动机的动作原理和故障分析，1，1，单相异步电动机的定义和识别说明，1，单相异步电动机是由单相电源供电的电动机，但是电动机的定子中不仅存在单相绕组，由空间上90相位角不同的2组绕组构成，两者都产生旋转磁场2、以YD(S)Kaa-bc所代表的意义y-异步D(S)单(双)轴k-空调用aa表示电力名义值、b表示极数的c或设计编号或者其他意义YDK24-6T为例，说明设计编号t、电力名义值24W、极数6极的单向拉伸空调用异步电动机。 2、2、单相异步电机的基本结构，1、固定部分-由定子铁心、定子绕组和支架(壳体)组成。 定子铁心是电动机磁路的一部分，一般由0.5mm的硅钢板层叠而成，片与片之间绝缘，减少涡流损耗。 定子绕组一般是卷绕高强度聚酯漆包线而成。 支架(或壳体)一般是对A3钢板进行冲压而成的，大马达(单相)是钢板卷轴后与铝端盖卡合而成的，三相马达一般是铸铁支架。 2、旋转部分-转子：由转子铁心、转子绕组(纯铝)、旋转轴(45#碳钢)构成。 3、3、单相电容器运转异步电动机的动作原理、单相电容器运转异步电动机与三相电动机的区别：三相电动机的绕组在空间上为120电角，单相异步电动机为90电角，参照右图、4，在单相电动机中单相绕组产生脉冲振荡磁场，因此电动机没有起动转矩，无法起动， 如右图所示，为了使i=Icost、5单相电动机具有起动转矩而旋转，必须使其分相，但一般来说，单相电动机分相采用1、电阻分相2、电容器分相3、罩极分相空调用单相异步电动机大部分采用第二方式， 为了在运行单相电动机的同时独立起动，必须在电动机定子铁心上嵌入轴线在空间上相隔90电角的两相绕组，其中的一相绕组被称为主绕组(用m表示)。 另一相称为副绕组或启动绕组(用a表示)。 副绕组串联连接移相元件的电容器，形成实际的二相电源。 原理是，在单相电动机中，定子的主、副两相绕组完全对称，两相绕组与两相对称电源连接时，与第4页三相电动机的图相同，产生空间旋转的圆形旋转磁力和磁场。 6、7、对称二相绕组中通过对称二相电流产生的旋转磁力与三相电动机产生的旋转磁力相同。 其转速与电源频率和电机极数有关：即n=260f/p。 在此，关于“f”:电源频率(hz)p”:电动机极对数“n”:磁场旋转速度，即电动机同步旋转速度(r/min )，当电动机中的磁场以n速度旋转时，旋转磁场中的转子引线切断磁力线而产生感应电位和感应电流，感应电流在磁场的作用下产生电磁力和电磁转矩，从而产生一定的旋转一般来说，电机转速n不等于旋转磁场转速n。 n=n时，由于转子导向件的相对旋转磁场是静止的，导向件不会产生感应电位和感应电流，因此电动机不会产生电磁转矩，电动机的转速自然下降。 由于转子速度始终低于旋转磁场速度，因此将这种电动机称为“单相异步电动机”。8、4、电容器运转单相异步电动机如上所述，由于在单相绕组中产生的是脉动振动磁力，因此单相电动机的起动转矩为零，即电动机不能自行起动，单相电动机能够自行起动，必须像三相异步电动机那样，在电动机内部产生旋转磁场。 产生旋转磁场的最简单的方法是在两相绕组中流过相位不同的二相电流。因此，单相异步电动机需要2组绕组，1组为动作绕组，另1组为副绕组或起动绕组，动作绕组或主绕组m与副绕组a的轴线在空间上仅分离90电角度，副绕组必须串联连接适当的电容器c (电容器的选择不适当时为电动机系统另一方面，容量变大或变小，反相磁场变强，输出功率的减少性能变差，磁场有可能从圆形或圆形变为椭圆形)。 由于在副绕组上串联连接有电容器，因此副绕组的电流比主绕组的电流超前相位，从单相电流分解为具有时间相位差的二相电流m和a (实际上的二相电流)，电动机的二相绕组能够产生圆形或椭圆形的旋转磁场。 9、多数情况下，由于两相绕组始终不对称，谐波分量多，因此单相异步电动机的性能始终比三相异步电动机差得多。 高次谐波对电动机的影响主要有3个方面：1.增加电动机的附加损耗；2 .引起电动机振动，产生噪音；3 .产生附加转矩，电动机起动困难(位置大，位置小，位置不能清晰起动，减少方法之一是滑靴这是我们看到的转子槽倾斜的原因之一)、10、6、电动机的调速方法和原理、作为单相异步电动机的调速方法有三种： (1)变极调速； (2)降压调速(3)抽头调速。 变极调速(概要)单相电机分为倍极调速和非倍极调速两种。 倍极调速电动机的一般定子中只有一组绕组，改变绕组端部的结合方法，得到不同的极对数，达到调整旋转磁场的转速。 在极数较大的变极调速中，在定子槽中设置两组极数不同的独立绕组，实际上相当于极数不同的单速电动机的组合，其原理和性能与一般的单相异步电动机相同。 11、降压调速的降压调速方法很多，例如串联电抗器(吊扇)、串联电容器、自耦变压器和串联晶闸管调压调速。 空调中最常用的调压调速是晶闸管(模具)调压调速。 晶闸管调速是改变晶闸管导通角的方法，改变了电机端电压的波形，改变了电机端电压的有效值。 在晶闸管导通角1=180的情况下，电动机端子电压为额定值，在1180的情况下，电压波形为下图的实线部分，电动机端子电压有效值小于额定值，1越小，电压越低，下图：12，模制PG电动机为晶闸管降压调速。 在塑料PG电机中，绕组的工作原理与抽头电机一致，但不同之处在于塑料PG电机的输入电压并非直接与电源连接，而是经由电子控制部的输出端子向电机施加电压，能够调整其电子控制部的输出电压。 其电路图参考图3，利用调速器或电动机的输出转矩与电动机输入电压几乎一次关系，改变电动机输入电压以改变电动机的输出转矩，从而调节电动机的转速，其原理如下所示：13，14 当电动机的转子旋转一周时，磁环也旋转一周，磁环与PG板的霍尔元件相对应，六极磁环向PG板的OUTPUT (白)脚输出三个脉冲，二极磁环输出一个脉冲对于电子控制来说，设定了规定的旋转速度值，与从PG块采样来的旋转速度值相比，在旋转速度低的情况下提高电子控制部的输出电压(晶闸管导通角变大)，在旋转速度高的情况下降低电子控制部的输出电压(晶闸管导通角变小)，从而提供PG信号的反馈由于电子控制的输出电压不会高于其输入电压，因此设计时请勿使电机达到高风档的转速时，电子控制的电压高于动作的额定电压。 我国额定电压为220VAC时，设计时的电子控制电压一般设计为180VAC200VAC左右。如果该参数值的设定过低，则电动机材料浪费，电子控制被破坏后电动机达到市网电压，如果该电动机温度升高，该参数值的设定过高，则市网电压降低的情况下，有可能无法达到设定的额定转速，影响空调的能力，进行15、抽头调速(步进调速) 此时，在定子槽中设置主绕组、副绕组以及调速绕组，通过改变调速绕组与主、副绕组的连接方式，调整气隙磁场的大小和椭圆度，达到调速的目的。 一般的电容器运转单相电动机的主绕组和副绕组嵌入不同的槽中，绕组和铁心之间被聚酯纤维无纺布(DMDM或DMD )隔开，在空间上电角度一般不同90度。 副绕组在串联连接一个工作电容器后，与主绕组和电源连接。 当电机通电时，主绕组和副绕组在气隙中都形成一个方向上具有振幅强度的旋转磁场。 其方向与主、副绕组所在的空间位置等有关，决定电机旋转方向的振幅强度与主副绕组的参数设计有关，决定电机输出转矩的大小。 该旋转磁场与转子的轿厢转子相互作用，使电机向一定方向旋转。 若调换主副绕组的空间位置，则旋转磁场的旋转方向相反，该相反方向的旋转磁场与转子相互作用，电动机的旋转也相反。 16、抽头调速分为t型抽头调速和l型抽头调速。 l型抽头的调速分为主绕组抽头L-1型和副绕组抽头L-2型。 目前最常用的是t型抽头调速和副绕组抽头L-2型调速。 原理电路图见下t型抽头调速的优点：中、低速运行绕组温度上升低的缺点：电机高级效率低，主绕组易于形成匝间短路(参见企业技术标准13设计实例的DC03.043-001“YDK29-8E匝间短路实例分析”)。 l型抽头调速的优点：电动机高级效力高，绕组难以形成匝间短路的缺点：中低速运行绕组的温度上升。17、7、电机的主要参数，哪个调速都有优缺点，选择哪一个，在设计时不仅要考虑到达到哪个结果，还要考虑到电机的经济性，一般来说l型比较经济。 a )无负载输入电流：电机为额定动作电压、额定电源频率、额定电容器下、无负载运行(轴上输出为零)时，流过电机的电流称为无负载电流。 单位： a或mA。 b )无负载输入功率：电机为额定动作电压、额定电源频率、额定电容器下、无负载运行(轴上输出功率为零)时输入电机的功率。 该部分功耗主要表现在磁场储能、恒定、转子绕组铜耗和铝耗中，交变磁通在铁芯耗、通风、轴承摩擦中产生机械损耗。 单位： w (瓦)、18、c )负载输入电流：电机在额定动作电压、额定电源频率、额定电容器、带额定负载时以额定转速运行，输入电机的电流。 单位： a或mA。 d )额定负载输出功率：电机以额定电压、额定电源频率、额定电容器、带额定负载的额定转速运行时，轴伸输出的有效功率。 单位： w (瓦特) e温度上升：电机在额定试验条件下运行，内部绕组和铁心部分的温度相对于试验环境温度上升的值。 目前常用的温升测量方法是绕组电阻法。 f )噪音：电机噪音分为机械噪音和电磁噪音。 机械噪音通常由电机组装不良、转子摩擦、轴承噪音等形成。 电磁噪声通常由于固定、转子气隙不均匀或磁场过于饱和而产生，固定、转子气隙不均匀受组件同轴度的影响较大，磁场受设计的大功率电动机材料过度限制而产生。 噪音用分贝dB表示。 19、8、空调常见的技术问题和解决方法，a )整机噪声和振动：电机噪声值在某一频带存在峰值，该噪声峰值频带接近或匹配整机的固有频率，从而形成谐振、谐振和整机噪声。机械整体的预防和解决方案：在电动机确认阶段，使电动机噪声的峰值频带偏离机械整体的固有频率(这通常是不能一次发送样本的原因之一，我们通常遵循的是影响系统中电动机的部件，例如托架和风车的风叶等变化)， 机器整体应进行噪声等测试)在电动机、空调板零件上加上阻尼橡胶，调整风叶形状，提高电动机支架的刚性(如04年今年3月汕头发生大量71S振动和噪声后，电动机支架加固后，上述现象全部消失)， 在电机安装脚上放入橡胶垫，调整空调金属板部件的形状、厚度，调整电机极数定子的槽卡合定子直径、定子气隙、转子滑槽度、铁心长轴承距离等。 20、b )转速不一致：风叶变化(按厂家分类模型)、蒸发器芯片距离变化、风道变化、测试环境变化(温度、湿度)、电机工艺变动的原因(铝、定子端部高度控制、绕组模具变化、气隙变化、硅钢板材料变化等)。 c )电磁音：定子椭圆，同轴度大，轴承距离过大，端盖强度不足，磁路设计不对称。 d )轴承音：组装过程中轴承破损，轴承润滑脂音、轴承与轴承室的配合松动。 e )擦音：固定转子的摩擦、偏移、异物、漆瘤、风车风叶的变形和旋转轴的弯曲等。 f )转速低：转子导轨和端环截面过小，固定转子气隙大，g )温度上升：铁芯长度低，搪瓷线截面小(即铁、铜消耗过大)，散热不良； 21、h )电机冒烟： (1)子绕组匝间的短路(2)焊接线不良导致接触电阻过大，电机发热(3)电容器被破坏，电路的容量性成分消失，电机单相运转(实际上电机无法运转，处于锁定状态)。 I )电机的带电：电机内部或者引线的绝缘不良j )电机转速降低，电机部分的绕组匝间短路的电容器容量的衰减转子断开： k )电机失速(保护)或者不旋转的霍尔元件的故障晶闸管破坏。 霍尔元件正常时，信号也有反馈，但晶闸管被破坏，电压不能调整的转子挂在异物上，电动机通电或烧毁，22、9，什么样的参数变化有可能引起电动机成本的增加， 在优化了电动机设计的状态下，1、负载不变化的情况下，要求提高转速(即提高功率)的MP/VM :转矩p :转速v:2、负载不变化的情况下，要求降低温度上升、23、10、影响温度上升的要素、1 .气隙(g=0.2-0.5) 一般来说0.25到0.35 )越小，高次谐波泄漏电阻越大，最大转矩和起动转矩降低的同时，噪声增大，效率降低，温度上升变高2 .增加槽数的槽数变多，电动机的泄漏电阻减少，最大转矩和起动转矩增加，效率增加绕组分散，绕组与铁心接触的散热面积增加，温度上升降低3 .如果固定转子槽的配合不适当，则增大的附加转矩(使起动性能恶化，无法起