第三节单相异步电动机

1、 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL【学习任务学习任务】 了解单相异步电动机的结构、特点及其起动、反转和 调速的基本方法； 了解单相异步电动机的维护常识。 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL什么是单相异步交流电动机？ 采用单相交流电源供电的电动机称为单相采用单相交流电源供电的电动机称为单相异步电动机。异步电动机。单相异步交流电动机的应用： 通常广泛应用在小容量的场合，如家用电通常广泛应用在小容量的场合，如家用电器（电风扇、电冰箱、洗衣机等）、空调设备、器（电风扇、电冰

2、箱、洗衣机等）、空调设备、电动工具（如油泵、砂轮机）、医疗器械及轻电动工具（如油泵、砂轮机）、医疗器械及轻工设备中。工设备中。 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL洗衣机电机油烟机电机电动车电机家用空调电机 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL 优点：结构简单，成本低廉，噪音小。优点：结构简单，成本低廉，噪音小。 缺点：与同容量三相感应电动机相比较，体积较大，功率缺点：与同容量三相感应电动机相比较，体积较大，功率因数及过载能力都较低。因数及过载能力都较低。 故单相感应电动

3、机只能作成小容量：故单相感应电动机只能作成小容量： 微型：几瓦微型：几瓦750瓦；瓦； 小型：小型：550瓦瓦3700瓦。瓦。 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL端盖图图520520单相异步电动机的结构单相异步电动机的结构 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL一、单相异步电动机的结构一、单相异步电动机的结构(1)机座：一般用铸铁制作，起固定与支承的作用。机座：一般用铸铁制

4、作，起固定与支承的作用。(2)铁心：铁心包括定子铁心和转子铁心，是用来构成电动机铁心：铁心包括定子铁心和转子铁心，是用来构成电动机的磁路。铁心用的磁路。铁心用0.35 mm和和0.5 mm厚的硅钢片叠压而成。厚的硅钢片叠压而成。(3)绕组：单相异步电动机定子绕组通常做成两相：主绕组绕组：单相异步电动机定子绕组通常做成两相：主绕组(工工作绕组作绕组)和副绕组和副绕组(起动绕组起动绕组)。两种绕组的中轴线错开一定的。两种绕组的中轴线错开一定的电角度，目的是为了改善起动性能和运行性能。定子绕组采电角度，目的是为了改善起动性能和运行性能。定子绕组采用高强度聚酯漆包线绕制，转子绕组一般采用笼型绕组，常用

5、高强度聚酯漆包线绕制，转子绕组一般采用笼型绕组，常用铝压铸而成。用铝压铸而成。(4)起动开关：除了电容运转电动机外，在起动过程中，当转起动开关：除了电容运转电动机外，在起动过程中，当转子转速达到同步转速的子转速达到同步转速的80左右时，常借助于起动开关，切左右时，常借助于起动开关，切除起动绕组或起动电容器。除起动绕组或起动电容器。 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL 离心开关是一种常用的起动开关，一般安装在离心开关是一种常用的起动开关，一般安装在电动机端盖边的转子上。当电动机转子静止或转速电动机端盖边的转子上。当电动机转子静止或转

6、速较低时，离心开关的触点在弹簧的压力下处于接通较低时，离心开关的触点在弹簧的压力下处于接通位置；当电动机转速达到一定值后，离心开关中重位置；当电动机转速达到一定值后，离心开关中重球产生的离心力大于弹簧的弹力，则重球带动触点球产生的离心力大于弹簧的弹力，则重球带动触点向右移动，触点断开。如图所示向右移动，触点断开。如图所示。一、单相异步电动机的结构一、单相异步电动机的结构接起动绕组 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL单相异步电动机的定子绕组通入的是单相交流电，单相异步电动机的定子绕组通入的是单相交流电，只能产生一个大小和方向按正旋规

7、律成周期性变化，只能产生一个大小和方向按正旋规律成周期性变化，但磁场轴线不变的脉动磁场。但磁场轴线不变的脉动磁场。脉动磁场是不旋转的，如图所示。脉动磁场是不旋转的，如图所示。二、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL二、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动定子定子定子定子绕组绕组转子转子AA NSAA NS 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL二、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动 .F鼠笼式转子鼠笼式转子导条

8、及电流导条及电流当定子当定子绕组产生的绕组产生的合成磁场增合成磁场增加时，根据加时，根据右手螺旋定右手螺旋定则和左手定则和左手定则，可知转则，可知转子导条左、子导条左、右受力大小右受力大小相等方向相相等方向相反，所以没反，所以没有起动转矩有起动转矩。AA（1）自身没有起动转矩）自身没有起动转矩（2）转子借助其它力量转动后，外力去除）转子借助其它力量转动后，外力去除 后仍按原方向继续转动。后仍按原方向继续转动。 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL为了解决单相异步电动机的起动问题，常用的方法为了解决单相异步电动机的起动问题，常用的方法

9、是在电动机中增加一相是在电动机中增加一相起动绕组起动绕组。如果。如果工作绕组工作绕组与与起动绕组起动绕组对称，即匝数相等，空间互差对称，即匝数相等，空间互差9090。，通入，通入相位差相位差9090。的两相交流电时，则可产生旋转磁场，的两相交流电时，则可产生旋转磁场，转子便能自行起动。转动后的单相异步电动机，切转子便能自行起动。转动后的单相异步电动机，切除起动绕组后仍可以继续运行。除起动绕组后仍可以继续运行。 以上起动方法称为单相异步电动机的以上起动方法称为单相异步电动机的分相起动分相起动，即把单相交流电变为两相交流电，从而在单相异步即把单相交流电变为两相交流电，从而在单相异步电动机内部建立一

10、个旋转磁场。电动机内部建立一个旋转磁场。二、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机iAABBA iB设两相电流为设两相电流为tIi sinAmA )90sin(BmB tIi 两相电流两相电流正弦波形如图所示正弦波形如图所示iBiAmIit O起动绕组起动绕组二、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动工作绕组工作绕组 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL 45t 0 t ABBAo0

11、 t ABBA 90t 0 t ABBA两相旋转磁场两相旋转磁场450900iBiAmIit O 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL了解决单相异步电动机不能自行启动的问题，往往采用了解决单相异步电动机不能自行启动的问题，往往采用在单相电动机的定子绕组中嵌放两套绕组，分别为主在单相电动机的定子绕组中嵌放两套绕组，分别为主绕绕组组和和启动绕组启动绕组，在，在启动绕组启动绕组中又采用中又采用串入电阻串入电阻或或电容电容使使两个绕组中的电流在时间上有一定的两个绕组中的电流在时间上有一定的相位差相位差，就可以产，就可以产生旋转磁场。因此单相

12、电动机在类型上可分为：生旋转磁场。因此单相电动机在类型上可分为：二、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动单相异步电动机的分类单相异步电动机的分类 罩罩极极式式电电动动机机电电容容起起动动运运转转式式电电容容运运转转式式电电容容式式起起动动电电阻阻式式起起动动分分相相式式电电动动机机单单相相异异步步电电动动机机 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL二、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动1）电路构成）电路构成1、电阻起动式异步电动机、电阻起动式异步电动机图示为单相电阻起动式异步电动机的原理图。图中图示为单相电阻起动式异

13、步电动机的原理图。图中“1” 为主绕组，匝数为主绕组，匝数比启动绕组多，主要呈感性。比启动绕组多，主要呈感性。 “2” 为启动绕组，匝数较少、导线较细，相为启动绕组，匝数较少、导线较细，相对于主绕组呈阻性。由电流、电压矢量图可以看出，工作时启动绕组中的电对于主绕组呈阻性。由电流、电压矢量图可以看出，工作时启动绕组中的电流流I2 超前于工作绕组的电流超前于工作绕组的电流 I1 一个一个角，两者之间有一定的相位差，从而角，两者之间有一定的相位差，从而可以形成旋转磁场可以形成旋转磁场, 产生起动转矩。产生起动转矩。 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC

14、 SCHOOL二、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动2）特点）特点起动绕组一般是按短时工作设计起动绕组一般是按短时工作设计, 因此串有一个起动因此串有一个起动开关开关S , 当转速上升到一定程度时当转速上升到一定程度时, 开关自动断开起动绕开关自动断开起动绕组组, 由工作绕组维持运行。由于由工作绕组维持运行。由于 角不大角不大, 因此电阻起动因此电阻起动式电动机的起动转矩较小。式电动机的起动转矩较小。3）应用）应用适用于空载或轻载起动的场合。如电冰箱的压缩机中适用于空载或轻载起动的场合。如电冰箱的压缩机中1、电阻起动式异步电动机、电阻起动式异步电动机 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭

15、技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL二、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动1）电路构成电路构成2、电容起动式异步电动机、电容起动式异步电动机图示为单相电容起动式电动机的原理图。电动机的启动绕组中串联了一图示为单相电容起动式电动机的原理图。电动机的启动绕组中串联了一个电容器，选择合适的电容量，可使工作绕组与启动绕组的电流相位差接近个电容器，选择合适的电容量，可使工作绕组与启动绕组的电流相位差接近90 ，产生近似于圆形的旋转磁场。，产生近似于圆形的旋转磁场。 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL二

16、、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动2）特点特点具有较大的启动转矩，且启动电流较小，因而这种电动机的起具有较大的启动转矩，且启动电流较小，因而这种电动机的起动性能较好。电容启动式电动机的起动绕组也是按短时工作设计，动性能较好。电容启动式电动机的起动绕组也是按短时工作设计，因此串有一个起动开关因此串有一个起动开关 S , 当转速上升到一定程度时当转速上升到一定程度时, 开关自动断开开关自动断开起动绕组起动绕组, 由工作绕组维持运行。由工作绕组维持运行。2、电容起动式异步电动机、电容起动式异步电动机3）应用）应用适用于各种满载起动的机械，如小型空气压缩机、木工机械等。适用于各种满载起动的

17、机械，如小型空气压缩机、木工机械等。 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL二、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动1）电路构成电路构成3、电容运转式异步电动机、电容运转式异步电动机 图示为单相电容运转式电动机的原理图。与电容启动式电动机相比较，图示为单相电容运转式电动机的原理图。与电容启动式电动机相比较，其启动绕组中不串起动开关其启动绕组中不串起动开关 S，因此启动绕组和启动电容器在电动机启动后因此启动绕组和启动电容器在电动机启动后也参与运行，因此称为电容运转式电动机。也参与运行，因此称为电容运转式电动机。 鄂尔多斯煤炭技工

18、学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL二、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动2）特点特点这种电动机运行时输出功率大、功率因数高、过载能力强、噪声低、振这种电动机运行时输出功率大、功率因数高、过载能力强、噪声低、振动小。其缺点是起动性能不如电容起动式电动机好。动小。其缺点是起动性能不如电容起动式电动机好。3）应用）应用广泛应用于各种小功率的电动类日用电器中，如电风扇、洗衣机等。广泛应用于各种小功率的电动类日用电器中，如电风扇、洗衣机等。3、电容运转式异步电动机、电容运转式异步电动机 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL

19、 POLYTECHNIC SCHOOL二、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动 为了使电动机的起动和运行性能都比较好，可以在启动绕组中串联两个为了使电动机的起动和运行性能都比较好，可以在启动绕组中串联两个相互并联的电容器，其中相互并联的电容器，其中 C1与启动开关与启动开关 S 串联。电动机启动时，两个电容串联。电动机启动时，两个电容器都参与工作；启动结束，由器都参与工作；启动结束，由 S 断开启动电容器，只有断开启动电容器，只有 C2 参与运行，这样参与运行，这样电动机的启动与运行性能都能得到保障。电动机的启动与运行性能都能得到保障。4、电容起动运转式异步电动机、电容起动运转式异步电

20、动机 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL 罩极式电动机的转子是笼型的罩极式电动机的转子是笼型的, 定子有凸极式和隐极式两种。图为凸极定子有凸极式和隐极式两种。图为凸极式罩极电动机结构示意图。在凸出的定子磁极约式罩极电动机结构示意图。在凸出的定子磁极约 1/3 处开一小槽处开一小槽, 套入罩极套入罩极线线圈圈( (一个短路铜环一个短路铜环) ) , 作为副绕组作为副绕组, 凸极上的另一个线圈作为主绕组。当定凸极上的另一个线圈作为主绕组。当定子绕组通入单相交流电流时子绕组通入单相交流电流时, 所产生的脉动磁场可分为两部分，一部分磁通所

21、产生的脉动磁场可分为两部分，一部分磁通不穿过短路环不穿过短路环, 另一部分穿过短路环另一部分穿过短路环, 由于短路环在变化的磁场中产生感应电由于短路环在变化的磁场中产生感应电流流, 使使2 滞后于滞后于1 , 这种相位差相当于磁场未罩的部分向被罩的部分连续这种相位差相当于磁场未罩的部分向被罩的部分连续移动移动, 磁场的中心线始终是由磁极的未罩部分移向被罩部分。这种移动磁场磁场的中心线始终是由磁极的未罩部分移向被罩部分。这种移动磁场实际上是椭圆度很大的旋转磁场实际上是椭圆度很大的旋转磁场, 使电动机产生起动转矩自行起动并运行。使电动机产生起动转矩自行起动并运行。5、罩极式电动机、罩极式电动机 二

22、、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL二、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动5、罩极式电动机、罩极式电动机 罩极式单相异步电动机起动转矩较小，转向罩极式单相异步电动机起动转矩较小，转向不能改变，常用于电风扇、吹风机中不能改变，常用于电风扇、吹风机中 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOLi 1 2定子绕组定子绕组鼠笼式转子鼠笼式转子短路环短路环极掌极掌(极靴极靴)二、单相异步电动机的启动二、单相异步电动机的启动5、罩极

23、式电动机、罩极式电动机 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL 三、三、 单相异步电动机的反转和调速单相异步电动机的反转和调速1、单相异步电动机的反转、单相异步电动机的反转2、单相异步电动机的调速、单相异步电动机的调速 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL1、单相异步电动机的反转、单相异步电动机的反转 1）分相式电动机的反转）分相式电动机的反转 单项异步电动机的反转单项异步电动机的反转改变单相异步电动机的起动绕组或工作绕组的电流方向。就可以改变单改变单相异步电动机的起动绕组

24、或工作绕组的电流方向。就可以改变单相异步电动机的转向，电路原理如图所示。相异步电动机的转向，电路原理如图所示。 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL 2罩极式电动机反转罩极式电动机反转 单项异步电动机的反转单项异步电动机的反转罩极式电动机的转向由定子磁极的结构决定的，故运行时无法改变，只罩极式电动机的转向由定子磁极的结构决定的，故运行时无法改变，只有把定子绕组铁心从机座中抽出来，反相后再装。或在定子槽中增加一套主有把定子绕组铁心从机座中抽出来，反相后再装。或在定子槽中增加一套主绕组或罩极线圈。绕组或罩极线圈。1、单相异步电动机的反转

25、、单相异步电动机的反转 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL2、单相异步电动机的调速、单相异步电动机的调速1调速原理和方法调速原理和方法 单相异步电动机的调速单相异步电动机的调速通过改变电源电压或电动机结构参数的方法，从而改变电动机转速的过通过改变电源电压或电动机结构参数的方法，从而改变电动机转速的过程，称为调速。常用的调速方法有两种：第一是外电路降压法，；第二种是程，称为调速。常用的调速方法有两种：第一是外电路降压法，；第二种是通过改变定子绕组的匝数调速。通过改变定子绕组的匝数调速。2外电路降压调速外电路降压调速（1）串联电抗法，

26、如图。）串联电抗法，如图。 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL2、单相异步电动机的调速、单相异步电动机的调速将电动机主、副绕组并联后再与电抗器串联。调速开关接高速档，电机将电动机主、副绕组并联后再与电抗器串联。调速开关接高速档，电机绕组直接接电源，转速最高；调速开关接中、低速档，电机绕组串联不同的绕组直接接电源，转速最高；调速开关接中、低速档，电机绕组串联不同的电抗器，总电抗增大，转速降低。电抗器，总电抗增大，转速降低。 单相异步电动机的调速单相异步电动机的调速用此方法调速比较灵活，电路结构简单，维修方便，但需要专用电抗器，用此方

27、法调速比较灵活，电路结构简单，维修方便，但需要专用电抗器，成本高，耗能大，低速起动性能差。成本高，耗能大，低速起动性能差。 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL2、单相异步电动机的调速、单相异步电动机的调速（2）晶闸管调压调速）晶闸管调压调速 单相异步电动机的调速单相异步电动机的调速晶闸管调压调速是通过改变晶闸管的导通角来改变电动机的电压波形，晶闸管调压调速是通过改变晶闸管的导通角来改变电动机的电压波形，从而改变电压的有效值已达到调速的目的。从而改变电压的有效值已达到调速的目的。 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS

28、COAL POLYTECHNIC SCHOOL2、单相异步电动机的调速、单相异步电动机的调速图示为吊扇使用的双向晶闸管调压调速电路。图示为吊扇使用的双向晶闸管调压调速电路。 单相异步电动机的调速单相异步电动机的调速 鄂尔多斯煤炭技工学校鄂尔多斯煤炭技工学校ERDOS COAL POLYTECHNIC SCHOOL2、单相异步电动机的调速、单相异步电动机的调速（3）绕组抽头法调速）绕组抽头法调速 单相异步电动机的调速单相异步电动机的调速绕组抽头法调速，实际上是把电抗器调速法的电抗嵌入定子槽中，通过绕组抽头法调速，实际上是把电抗器调速法的电抗嵌入定子槽中，通过改变中间绕组与主、副绕组的连接方式，来调整磁场的大小和椭圆度，从而改变中间绕组与主、副绕组的连接方式，来调整磁场的大小和椭圆度，从而调节电动机的转速。采用这种方法调速，节省了电抗器，成本低、功耗小、调节电动机的转速。采用这种方法调速，节省了电抗器，成本低、功耗小、性能好，但工艺较复杂。实际应用中有性能好，但工艺较复杂。实际应用中有 L 型和型和 T 型绕组抽头调