电机课件第七章

1、第七单元第七单元 单相异步电动机单相异步电动机 l单相异步电动机是利用单相电源供电的一种小容量交单相异步电动机是利用单相电源供电的一种小容量交 流电动机。流电动机。 l优点：优点：结构简单，运行可靠，维修方便，可直接结构简单，运行可靠，维修方便，可直接 接接220V电源。电源。 l应用：应用：计算机风扇、洗衣机、冰箱、小型车床计算机风扇、洗衣机、冰箱、小型车床 l缺点：缺点：与同容量三相电机比，体积大，运行性能与同容量三相电机比，体积大，运行性能 差，效率低，所以一般只做成小型和微型，一般差，效率低，所以一般只做成小型和微型，一般 为几瓦到几百瓦之间。为几瓦到几百瓦之间。 单相异步电动机的感性

2、认识单相异步电动机的感性认识 课题一课题一 单相异步电动机原理、结单相异步电动机原理、结 构和分类构和分类 主要内容： 一、脉动磁场的分布和合成 二、单相异步电动机分类 三、单相罩极式异步电动机 四、单相电阻启动异步电动机 五、单相电容运行异步电动机 六、单相电容启动异步电动机 七、双值电容单相异步电动机 八、单相异步电动机的启动开关 一、脉动磁场的分布和合成一、脉动磁场的分布和合成 l当单相交流电通入单相定子绕 组时，就会在绕组轴线方向上 产生一个大小和方向交变的磁 场，称为脉动磁场。 l脉动磁场：空间位置不变，磁 感应强度B的幅值在时间上随交 流电流按正弦规律变化。磁场 不会旋转，不切割磁

3、力线，也 就不会产生启动转矩。 l所以单相异步电动机是不会自 行启动的。 为了便于分析，把这个脉动磁场分解为大小相等、为了便于分析，把这个脉动磁场分解为大小相等、 方向相反的两个旋转磁场。如下图所示方向相反的两个旋转磁场。如下图所示; t8t7t6t5t4 t3t2t1 B t BBB B1 B1 B1 B1 B1 B1 B1 B1 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B B B B=0 B=0 B t7t6 t5t4 t2t1t3 t0 两个旋转磁场作用于笼形转子的导体中产生两个方向相反的两个旋转磁场作用于笼形转子的导体中产生两个方向相反的 电磁转矩电磁转矩T1和和T2合成后得到

4、单相异步电动机的机械特性。合成后得到单相异步电动机的机械特性。 其中，其中，T1由由B1产生（正向转矩）产生（正向转矩） T2由由B2产生（反向转矩）产生（反向转矩） 单相异步电动机一相绕组通电的 机械特性有如下特点; 当n=0时，T1=-T2，无启动转 矩，所以不能自行启动即 “不推不转” 当n0时，则T0；机械特性 在第一象限，即“正推正转” 当n0时，则T0；机械特性 在第三象限，即“反推反转” T2 T1 二、单相异步电动机分类二、单相异步电动机分类 为了获得单相异步电动机的启动转矩，常在定子 绕组上放两套绕组，空间位置上差90度， 一套工作绕组（主绕组）长期工作。 一套启动绕组（副绕

5、组）产生启动转矩固定电 动机转向。 根据启动方向分以下几类： 电阻分相式电阻启动单相异步电动机“YU” 电容分相式电容运行单相异步电动机“YY” 电容启动单相异步电动机“YL” 双值电容单相异步电动机“YL” 罩极式单相罩极式异步电动机“YJ” 三、单相罩极式异步电动机三、单相罩极式异步电动机 l结构特点: 定子铁心由厚0.5mm的硅 钢片叠压而成，每个磁极 的1/3处开有小槽在极柱上 有铜制的短路环，励磁绕 组套在整个磁极上，结构 如图示： l定子绕组内通入单相交流电时，磁场变化如下：定子绕组内通入单相交流电时，磁场变化如下： 电流i从0增加上时，磁通增加，根据楞次 定律短路环中产生感应电流

6、，将阻止磁通 的变化，所以罩住部分磁通较疏，未罩部 分磁通较密。 当电流i达到最大时，电流基本不变化，磁 通最大，但磁通也基本不变化，铜环中基 本没有感应电流，铜环对磁场无影响，这 时磁极中的磁场均匀分布。 当电流从最大值下降时，磁通也下降，楞 次定律知，铜环中的感应电流阻碍磁通减 小，所以这时，被罩部分磁通密，未罩部 分磁通疏。 从以上分析可以看出：从以上分析可以看出： 罩极电动机磁极的磁通达罩极电动机磁极的磁通达 分布在空间上是移动的，由分布在空间上是移动的，由 未罩部分向被罩部分移动，好似旋转磁场一样，使笼未罩部分向被罩部分移动，好似旋转磁场一样，使笼 型转子获得启动转矩，并且决定了电机

7、的转向是由未型转子获得启动转矩，并且决定了电机的转向是由未 罩部分向被罩部分移动。转向由内部决定，改变电源罩部分向被罩部分移动。转向由内部决定，改变电源 接线不能改变电动机的转向。接线不能改变电动机的转向。 l优点：结构简单，制造方便，成本低，运行时 噪声小，维护方便。 l缺点：启动性能和运行性能差，效率和功率因 数较低，方向不能改变。 l应用：小功率空载启动场合，如计算机的散热 器，仪表风扇，电唱机等。 罩极式异步电动机特点：罩极式异步电动机特点： 四、电阻启动异步电动机四、电阻启动异步电动机 l结构特点：工作绕组LZ匝数多、导线较粗， 可近似看成纯电感负载；启动绕组LF导线 较细，又串有启

8、动电阻R，可近似看成纯 电阻负载，通过电阻来分开两个支路电流 的相位。 l启动特点：节约了启动电容，启动时工作 绕组和启动绕组同时工作，当转速达到额 定值的80%左右时，启动开关断开，启动 绕组从电源上切断。它具有中等启动转 （一般为额定转矩的1.22.2倍），但启 动电流较大，实际上许多电动机的启动绕 组滑串联电阻，而是设法增加导线电阻， 从而使启动绕组本身就有较大的电阻。 l运行特点：工作绕组工作，它在电冰箱压 缩机中得到广泛的应用。 电路图 五、电容运行异步电动机五、电容运行异步电动机 l结构特点：定子铁心上嵌放两套绕组， 绕组的结构基本相同，空间位置上互 差90度，工作绕组LZ接近电感

9、性负载， 其电流相位落后电压接管90度，启动 绕组LF上串接电容器，合理选择电容 值，使串联支路电流超前工作绕组电 流约90度。 l启动特点：空间上有两个相差90度的 绕组，通入两绕组的电流在相位上相 差90度，两绕组产生的磁动势相等。 l运行特点：结构简单，使用维护方便， 堵转电流小，有较高的效率和功率因 数，但启动转矩较小，多用于电风扇， 吸尘器等。 电路图 六、单相电容启动异步电动机六、单相电容启动异步电动机 l结构特点：结构与单相运行电容电动机 相类似，但电容启动异步电动机的启动 绕组中将串联一个启动开关S。 l启动特点:当电动机转子静止或转速较 低时，启动开关S处于接通位置，启动 绕

10、组和工作绕组一起在单相电源上，获 得启动转矩。当电动机转速达到额定转 速的80%左右时，启动开关S断开，启 动绕组从电源上切断，此时单靠工作绕 组已有较大转矩，驱动负载运行。 l运行特点：具有较大启动转矩 （1.53.5倍的额定转矩 ），但启动电 流较大，适用于重载启动的机械。如小 型空压机，洗衣机，空调机。 电路图 七、双值电容单相异步电动机七、双值电容单相异步电动机 l结构特点：C1为启动电容，容量较大， C2为工作电容，容量较小，两只电容 器并联后与启动绕组串联。 l启动特点：启动时两只电容器都工作， 电动机有较大启动转矩，转速上升到 额定转速的80%左右后，启动开关S 将启动电容C1断

11、开，启动绕组上只串 联工作电容C2，电容量减少。 l运行特点：双值电容电动机有较大的 启动转矩（22.5倍额定转矩），又 有较高的效率和功率因数，它广泛应 用于小型机床设备中。 电路图 八、单相异步电动机的启动开关八、单相异步电动机的启动开关 l自行阅读并做相应总结。 第七单元第七单元 课题二课题二 单相异步电动机的绕组和嵌线单相异步电动机的绕组和嵌线 复习：复习：一、脉动磁场的分布和合成一、脉动磁场的分布和合成 二、单相异步电动机分类二、单相异步电动机分类 三、单相罩极式异步电动机三、单相罩极式异步电动机 四、分相式异步电动机四、分相式异步电动机 主要内容主要内容 l一、单相异步电机绕组概述

12、一、单相异步电机绕组概述 l二、绕组的基本术语二、绕组的基本术语 l三、电阻启动或电容启动电动机定子绕组三、电阻启动或电容启动电动机定子绕组 l四、电容运行电动机定子绕组四、电容运行电动机定子绕组 l五、正弦绕组简介五、正弦绕组简介 一、单相异步电机绕组概述一、单相异步电机绕组概述 l 单相异步电动机定子绕组分为：单相异步电动机定子绕组分为： 集中绕组集中绕组主要用于罩极式电动机主要用于罩极式电动机 分布绕组分布绕组 单层绕组单层绕组同心绕组同心绕组 链绕组链绕组 交叉绕组交叉绕组 双层绕组双层绕组 正弦绕组正弦绕组(工艺复杂但启动运行性能差工艺复杂但启动运行性能差) （主要用（主要用 于分相

13、式于分相式 异步电机）异步电机） （结构简单（结构简单 应用较多，应用较多， 但性能比双但性能比双 层的差层的差) 二、绕组的基本术语二、绕组的基本术语 l1、线圈、线圈组、绕组、线圈、线圈组、绕组 线圈线圈是用绝缘导线按一定形状、尺寸在绕线是用绝缘导线按一定形状、尺寸在绕线 模上绕制而成的，可由一匝或多匝组成。模上绕制而成的，可由一匝或多匝组成。 多个线圈按一定规则连接成一组就称为多个线圈按一定规则连接成一组就称为线圈线圈 组组（一般一个相带为一组）。（一般一个相带为一组）。 线圈组按一定规律连接在一起组成某相线圈组按一定规律连接在一起组成某相绕组绕组。 （三相异步电动机有三相绕组）（三相异

14、步电动机有三相绕组） l2、极距、极距 极距是指每一磁极所占圆周距离，一般多用定子上极距是指每一磁极所占圆周距离，一般多用定子上 的槽数来表示。的槽数来表示。 Z1定子铁心总槽数定子铁心总槽数 2P 磁极数磁极数 p z 2 1 l3、线圈节距、线圈节距y 一个线圈的两个有效边所跨定子圆周的距离称为一个线圈的两个有效边所跨定子圆周的距离称为 节距，一般也用定子槽数来表示。如某一线圈的节距，一般也用定子槽数来表示。如某一线圈的 一个有效边放在第一槽，另一个放在第六槽，则一个有效边放在第一槽，另一个放在第六槽，则 节距为节距为y=6-1=5 当当 时称为整节距，较常用。时称为整节距，较常用。 当当

15、 时称为短节距，可节省导线。时称为短节距，可节省导线。 当当 时称为长节距，浪费导线，一般不用。时称为长节距，浪费导线，一般不用。 y y y l4、机械角度和电角度、机械角度和电角度 机械角度机械角度一个圆周所占的角度。一个圆周所占的角度。 电角度电角度=p机械角度机械角度=p3600 l5、每极每相槽数、每极每相槽数 每一个极下每个相带所占的槽数。每一个极下每个相带所占的槽数。 m相数 相数 pm Z q 2 1 三、电阻启动或电容启动电动机三、电阻启动或电容启动电动机 定子绕组定子绕组 l特点特点: 采用同心式较多，工作绕组占总槽数的采用同心式较多，工作绕组占总槽数的2/3， 启动绕组占

16、总槽数的启动绕组占总槽数的1/3。 启动绕组匝数较少，一般为工作绕组匝数的启动绕组匝数较少，一般为工作绕组匝数的 1/31/2，而且导线面积通常为工作绕组的，而且导线面积通常为工作绕组的 1/31/2。 l绘制绕组展开图的步骤：绘制绕组展开图的步骤： 计算极距和每极每相槽数计算极距和每极每相槽数q 按按2p划分极数，按划分极数，按q槽划分相带槽划分相带 (LZ 1200相带；LF 600相带) 按照按照LZ1-LF1-LZ2-LF2的相序标明相带的相序标明相带 按相邻相带电流方向相反，画出所有槽内按相邻相带电流方向相反，画出所有槽内 线圈的有效边的电流参考方向。线圈的有效边的电流参考方向。（L

17、Z和和LF 分开画）分开画） 以极相为单位按参考电流方向分别连接各以极相为单位按参考电流方向分别连接各 组，标明出线端的首尾。组，标明出线端的首尾。 例例 7-1 电容启动单相异步电动机定子槽数电容启动单相异步电动机定子槽数Z=24， 极数极数2p=4，画出同心绕组的展开图。，画出同心绕组的展开图。 解解：计算极距和每极每相槽数：计算极距和每极每相槽数q1和和q2 工作绕组占工作绕组占2/3槽槽 所以所以 启动绕组占启动绕组占1/3槽槽 所以所以 说明说明:当当q不为整数时，称为分数槽，由于工艺不为整数时，称为分数槽，由于工艺 复杂，漏磁通大，应尽量避免。复杂，漏磁通大，应尽量避免。 6 4

18、24 2 p z 46 3 2 3 2 1q 26 3 1 3 1 2q 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 LZ2 (S2)(S1)(N2)(N1) LZ2LZ1 LF1LF1LF2 LZ1 LF2 单相电容启动异步电动机绕组展开图（同心式）单相电容启动异步电动机绕组展开图（同心式） LZ1 LZ2 LF1 LF2 四、电容运行电动机定子绕组四、电容运行电动机定子绕组 l特点特点: 因启动绕组长期接在电源上，为因启动绕组长期接在电源上，为 了产生理想的旋转磁场，启动绕组了产生理想的旋转磁场，启动绕组 和

19、工作绕组各占和工作绕组各占1/2槽，匝数和截槽，匝数和截 面积也相等或接近。面积也相等或接近。 例例 7-2 电容运行单相异步电动机定子槽数电容运行单相异步电动机定子槽数 z=24，要数，要数2p=4，试画出展开图，试画出展开图 解：计算极距解：计算极距 工作绕组槽数和启动绕组槽数工作绕组槽数和启动绕组槽数 绘制展开图绘制展开图 6 2 p z 3 2 1 21qq 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 (S2)(S1)(N2)(N1) LZ2LZ2LZ1LF1LF1LF2LZ1LF2 LZ1 LZ2 LF1 LF2 单相电容运行异步电动机