单相异步电动机上课用

1、6.1,单相异步电动机,单相异步电动机的构造与三相笼型异步电动机相似,它的,转子也是鼠笼型,主要区别在于定子绕组,单相异步电动机的定子上放置有空间位置相差,90,电角,度的两相绕组,一相为,主绕组（工作绕组,另一相为,辅助绕组,启动绕组,单相异步电动机采用单相电源供电,功率比较小,从几瓦到,几百瓦,它广泛应用于家用电器（如电风扇、电冰箱、空调,洗衣机、吸尘器等）、医疗器械和小型机械中,6. 1. 1,单相,单绕组,异步电动机的工作原理,假设定子只放置有主绕组（工作绕组,当工作绕组通入单,相交流电流时,产生的磁动势是一个脉振磁动势,F,如下图所,示,单相定子绕组通入单相交流电,产生脉动磁场,脉振

2、磁动势,F,可以分解为两个,幅值相等（等于脉振磁动,势幅值的一半），同步转速相同,旋转方向相反的,圆形旋转磁,动势,即,F,F,F,_,如图,6 - 1,所示。其中,F,的转向与电动,机转向相同,称为正向旋转磁动势,F,_,的转向与电动机转向,相反,称为反向旋转磁动势,单相异步电动机的转子在脉振磁动势作用下产生的电磁转,矩,就等于正向旋转磁动势,F,和反向旋转磁动势,F,_,分别作用,下产生的电磁转矩,T,和,T,_,的叠加,在单相异步电动机中,正向旋转磁,动势,F,作用下产生的电磁转矩为,T,机械特性为,n,f,T,反向旋转磁动,势作用下产生的电磁转矩为,T,_,机械,特性为,n,f,T,_

3、 ),两条机械特性曲线,是对称的,合成电磁转矩为,T,T,T,_,合成机械特性为,n,f,T,如图,6,2,所示,图,6 - 2,单相单绕组异步电动机的,机械特性曲线,由图,6,2,可知,合成机械特性为一条过坐标原点的曲线,由该曲线可以看出单相异步电动机具有下列特点,1,当转速,n,0,启动）时,电磁转矩,T,0,这表明只有主绕组,通电时,电动机无启动转矩,不能自行启动,图,6 - 2,单相单绕组异步电动机的,机械特性曲线,2,当转速,n,0,时,电磁转矩,T,0,当,n,0,时,T,0,这表明如果由于其他原因,如外力作用,使电动机正转或反转,且电磁转,矩大于负载转矩,电动机就能在电磁转矩的,

4、作用下进入稳定区域稳定运行,综上所述,单相异步电动机定子上若只有,主绕组（工作绕组,电动机则无启动转矩,不能自行启动,但是可以运行,因此需要解,决单相异步电动机的启动问题,以上分析表明,单相异步电动机的关键问题是如何启动,解决启动的条件是电动机产生椭圆形或圆形旋转磁动势,可以证明：当两相绕组通入相位不同的两相交流电流时,将产生一个椭圆形的旋转磁动势和旋转磁场；而两相对称绕,组通入两相对称交流电流时,将产生一个圆形的旋转磁动势和,旋转磁场,因此单相异步电动机必须有一个辅助绕组,启动绕组,6. 1. 2,单相异步电动机的主要类型和启动方法,根据启动方法的不同,单相异步电动机分为电阻启动分相,式、电

5、容启动分相式、电容运转分相式和罩极式,1,电阻启动分相式单相异步电动机,电阻启动分相式单相异步电动机的工作原理图如图,6 - 3,所示。图中,1,为,主绕组（工作绕组,2,为辅助绕组（启动绕组,3,为转子导体,启动绕组的电阻比工作绕组大,启动绕组的电抗比工作绕组小,当这两个绕组并联接到电源上时,启,动绕组的电流,超前于工作绕组的电流,一个角度,如图,6 - 3,所示,v,I,u,I,u,I,u,I,v,I,v,I,因此由它们产生的椭圆形旋转磁动,势,能使单相异步电动机自行启动,启动时,椭圆形旋转磁场的转向,是从电流超前相的绕组轴线转向电流滞,后相的绕组轴线。启动后,待转速达到,75,80,同步

6、转速时,将开关,Q2,断,开,这时单相异步电动机实质上是两相启动单相运转,改变转向的方法,是把工作绕组或启动绕组中的任何一个绕组接电源的,两出线端对调,2,电容启动分相式单相异步电动机,电容启动分相式单相异步电动机的工作原理图如图,6 - 4,所示。这种电,动机在结构上和电阻分相式相似,区别只是在启动绕组中串入一个电容器,启动绕组中的电流,超前于电源电压,工作绕组中的电流,滞后于电源,电压,v,I,U,u,I,U,若电容大小选得恰当,就可以,使,和,的相位差接近,90,电角,度,在电动机中建立一个接近于圆,形的旋转磁场,所以这种电动机可,获得较大的启动转矩,启动性能和,运行性能优于电阻启动分相

7、式电,动机,适合于启动力矩要求较高的,设备。电动机,启动后将启动绕组,断开,v,I,v,I,v,I,u,I,u,I,u,I,3,电容运转分相式单相异步电动机,电容运转分相式单相异步电动机在结构和原理上,与电容启动分相式电动机完全一样,只是启动绕组和电,容器都设计为长期工作状态,工作绕组与启动绕组在运,转时都起作用。电容运转式单相异步电动机实际上是,两相异步电动机,它的,运行特性较好,功率因数、效率,和过载能力都比电容启动和电阻启动的异步电动机要,好,4,罩极式单相异步电动机,单相罩极式异步电动机的定子为硅钢片叠成的凸极式，工,作绕组套在凸极的极身上。每个极的极靴上开有一个槽，槽内,放置有短路铜

8、环，铜环罩住整个极面的三分之一左右,如图,所示。转子均采用笼形结构,短路环,当工作绕组接入单相交流电,源后，磁极内即产生一脉振磁场,脉振磁场的交变，使短路环产生,感应电势和感应电流，根据楞次,定律可知，环内将出现一个阻碍,原来磁场变化的新磁场，从而使,短路,环内的合成磁场,变化总是在,相位上,滞后,于,环外脉振磁场,的变,化。可以把环内、环外的磁场设,想为两相有相位差的电流所形成,这样分相的结果，使气隙中出现,椭圆形旋转磁场,优点：结构简单,制造方便,缺点：旋转方向只能从未罩部分转向,被罩极部分，不能实现正反转,6. 1. 3,单相异步电动机的应用,目前绝大部分,台风扇和吊风扇,均采用,电容运

9、转单相异步,电动机,拖动。为了达到控制其风量和风速的要求,大多带有调,速装置,而且均采用改变定子电压的方法来实现调速,其调速原,理可参见图,6 - 6,图,6 - 6,是台风扇的调,速电路。利用电抗器的不,同抽头,用转换开关或琴键,开关就可获得快、中、慢,三种不同的转速。电抗器,的抽头越多,获得的转速就,越多,电冰箱,电路主要由压缩机电动机、启动器、温控器、热保护器等组成,压缩机电动机一般均采用,电阻启动单相异步电动机,少量也有采用电容启,动的,因此它的启动绕组只在启动时接通电源,启动后必须立即从电源上,切除,这通常由启动器来完成。图,6 - 7,是普通单门电冰箱电路,当温控器触点接通时,电动

10、机,开始启动,启动后启动器的线圈通,电才能将衔铁吸下,启动器触点断,开,切断启动绕组电路,电动机正常,运转。经过一定时间后,温控器触,点断开,电动机便停止运转。热保,护器作为电动机的过载保护。灯开,关由冰箱门进行控制,当门打开时,灯开关闭合接通照明灯电路,洗衣机,电路主要由电动机和定时控制器两大部分组成,电动机均为,电,容运转式单相异步电动机,对于需要正反转的洗衣机电动机,工作绕组和,启动绕组完全一样,只要改变电容器与两绕组的串接顺序,电动机就能实现,正反转。图,6 - 9,是单缸洗衣机控制电路,K,1,K,2,K,3,是发条式,定时器的触点,由它们来控制,洗涤时间和正反转,S,1,是选,择弱强洗的转换开关,借助于,定时器,K,2,或,K,3,通断时间长,短的不同,可控制强洗或弱洗,有关强洗、中洗和弱洗的工作情况如下,强洗,波轮单向连续转动，洗涤时产生强烈的涡流冲刷衣物。波轮转动时,间的长短由定时器控制，最长不超过,15,分钟。适用于洗涤较脏的工作服、床,单及粗厚衣物,中洗,波轮以自动间歇正反向转动，产生中等涡流冲刷衣物进行洗涤。正,或反转,25,30,秒，间歇,3,5,秒。适用于洗涤棉麻织物、化纤混纺衣物,弱洗,波轮以自动间歇正反向转动