电路第14次.ppt

1、第5章 同步电机与控制电机,同步电机 单相异步电动机 伺服电动机 测速发电机 步进电动机,5-2 单相异步电机,单相异步电动机的工作原理和结构 单相异步电动机的机械特性 单相异步电动机的起动方法,单相异步电动机由单相电源供电，使用方便，广泛应用于家电、电动工具、医疗器械中。,一、概述,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，功率因数及过载能力都较低，即单相感应电动机只能作成小容量。 微型：几瓦750瓦； 小型：550瓦3700瓦。,1结构 定子上有一个单相工作绕组（主绕组），但为了能产生旋转磁场，还需要一个启动绕组（副绕组），并可根据情况串接电容等。转

2、子绕组与三相笼形异步电动机类似，也是一个笼形转子。,2、工作原理,单相异步电动机运行时定子绕组为一相绕组，当通入单相交流电后，在气隙中将产生一个随时间作正弦变化的脉振磁势。 此磁势可分解为两个旋转方向相反的圆形旋转磁势。大小均为脉振磁势最大幅值的一半，转速均为同步转速。,脉振磁场的分解,0,合成转矩,(正向),(反向),正反向旋转磁场的合成转矩,3、机械特性, 在n=0时，T=0，没有起动转矩。不能自行起动。必须借助辅助起动。 起动时，无固定方向，其转向由外力方向决定。 理想空载转速nn0，所以单相异步电动机的转差率略大于三相异步电动机的转差率 。,若用两相定子绕组，通入不同相位的两相交流电会

3、怎样？,问题深入,答：一般会产生椭圆形旋转磁势F。,F可以分解为两个圆形旋转磁势F+和F-，但F+F-，对应的转矩不再对称，合成转矩T=f(n)不通过原点。,在n=0时，T0，电动机具有正向起动转矩，起动后，n0，T0，电动机可以继续运行。,如果两绕组空间错开90度，通入的两相电流相位差为90度且幅值相等，则产生圆形旋转磁势，此时F=F+，F-=0；T=T+，T-=0，机械特性与三相异步电动机的情况相同，起动转矩也较大。,结论：起动的必要条件 (1) 定子具有空间不同位置的两套绕组； (2) 两相绕组通入不同相位的交流电流。,对策：必须采取措施将两相电流的相位分开，即“分相”，不同的分相方法对

4、应于不同的单相异步电动机。下面介绍一组分相式单相异步电机。,1）单相电阻起动异步电动机 将主绕组和副绕组设计成不一样。前者匝数多、导线粗；后者匝数少而导线细，即前者电抗大而电阻小；后者电抗小而电阻大。,起动时，S合上，主、副绕组通入被“分相”的电流，电动机起动，当转速达到75-80%同步转速时，S自动断开。电动机在主绕组的单独驱动下运行。,这种单相异步电动机两相电流相位相差不大，起动转矩较小，Tst=(1.1-1.8)TN。改变转向的方法：单独改变主或者副绕组的通电极性。,2）单相电容起动异步电动机 在副绕组中串接一个起动电容C，使得主、副绕组的阻抗不同，达到分相的目的。,优点：（1）配备合适

5、的电容器可以使两相绕组的电流相位差接近90度。 （2）这种电机的副绕组匝数不受限制，可以做成与主绕组一样，从而在起动时得到较为接近圆形的旋转磁势，提高起动转矩。,（3）起动电流较小，而起动转矩较大，适合于对起动转矩要求较高的负载。,3）单相电容运转异步电动机 没有开关，副绕组不仅参与起动，而且参与运行。,实际上是两相运行电机。运行时气隙磁势接近圆形。电机的运行性能较好，功率因数、效率、过载能力都比电阻分相或者电容分相起动的单相电动机好。,因为副绕组要按长期运行的标准设计，且由于阻抗随转速变化，圆形起动和圆形运行难以兼顾，所以该类电动机的起动性能不如电容分相起动单相异步电动机。,4）单相电容起动

6、与运转异步电动机 为了克服电容运转电动机不能兼顾圆形起动和圆形运转的缺憾，在副绕组中采用两个并联的电容器。C为长期运行电容器，Cs为起动电容器。,起动时，串联在副绕组的总电容为C+Cs，较大，可以产生较圆形的旋转磁势；转速达到一定值后，Cs被开关甩开，运行时的磁势也接近圆形。,这是该类单相电动机中最理想的一类。起动转矩、最大转矩、功率因数、效率都提高了；电机噪声较小。,二、罩极电动机,1、结构特点： 定子作成凸极式，由硅钢片叠压而成，工作绕组为集中绕组，套在定子磁极上，每个极靴表面1/31/4处开有一个小槽，放入罩极绕组（短路环），如下图：,2、工作原理,在时间上滞后 一个角度，而两个绕组在空

7、间也相隔一个角度，产生旋转磁场，转向由未罩极部分转向罩极部分。电机转向也由未罩极部分转向罩极部分。,3、改变转向的方法： 1） 定子上绕制两套起动绕组； 2） 将定、转子反向安装。 4、优缺点：起动转矩小，结构简单，不需要电容器。 5、应用：用于小容量电动机中。如应用于小型风扇、电动模型和电唱机中。,单相异步电动机的调速方法主要有变频调速、晶闸管调速、串电抗器调速和抽头法调速等。变频调速设备复杂、成本高、很少采用。 下面简单介绍目前较多采用的串电抗器调速、抽头法调速和晶闸管调速。,4单相异步电动机的调速,串电抗器调速接线图,在电动机的电源线路中串联起分压作用的电抗器，通过调速开关选择电抗器绕组

8、的匝数来调节电抗值，从而改变电动机两端的电压，达到调速的目的，如图所示。 串电抗器调速，其优点是结构简单，容易调整调速比，但消耗的材料多，调速器体积大。,（1）串电抗器调速,（a）T形接法 （b）L形接法,（2）抽头法调速 在电动机定子铁心上嵌入一个中间绕组(或称调速绕组)，通过调速开关改变电动机气隙磁场的大小及椭圆度，可达到调速的目的。根据接线不同，常用的有T形接法和L形接法，如图所示。 抽头法调速与串电抗器调速相比较，抽头法调速时用料省，耗电少，但是绕组嵌线和接线比较复杂。,利用改变晶闸管的导通角，来实现加在单相异步电动机上的交流电压的大小，从而达到调节电动机转速的目的，这种方法能实现无级

9、调速，缺点是会产生一些电磁干扰。目前常用于吊式风扇的调速上。,（3）晶闸管调速,电冰箱,1918年，世界上第一台开启压缩机式电冰箱诞生于美国。1926年，美国通用电气生产第一台封闭压缩机式电冰箱。1954年，中国第一台开启压缩机式电冰箱诞生于沈阳。1956年，第一台封闭压缩机式电冰箱诞生于天津。我国电冰箱的发展趋势与领先技术： 1）无氟（氟利昂）制冷 新制冷剂替代。 2）抗菌保健（加入抗菌剂）3）宽电压设计 165252V 4）蓄冷保温（如医用冰箱）5）冷触媒（新材料）除臭 6）速冻保险（强效制冷）7）左右双开门 8）降低噪声（屏蔽冷凝器、静音压缩机，最低37dB） 9）省电节能（加厚保温层、

10、密封设计，旋转压缩机） 10）微电脑智能化控制 一键到底,1,2,3,4,国产冰箱型号 B,1、类型 C 冷藏式 D 冷冻式 CD 冷藏兼冷冻式 2、容积 单位是L升。 3、冷却方式 直冷式（省去不写）间冷式 W 4、设计代号 如A，第一次设计,空调,1930年，世界上第一台房间空调器诞生于美国。 1960年，中国第一台空调器诞生于上海。 我国空调的发展趋势与领先技术： 1）智能变频 交流变频，根据室内外温差自动调 节，比普通空调节电30左右。 2）直流变频 采用永磁同步机 节能48左右。 3）无氟型 新制冷剂 4）健康型 负离子结合氧离子，“家庭氧吧” 触媒吸收污染空气，“空气清新器” 采用

11、过滤网（抗菌材料）除微尘颗粒 采用降噪技术，可达30dB,1,2,3,4,国产空调型号 K,1、气候类型 T1 43 可省去 2、结构 C整体式 F分体式 3、功能 冷风型（省去不写）热泵型R 电热型D 4、额定制冷量 取百位以上 ，单位W。 5、室内机组结构 落地式L 挂壁式G 6、室外机组结构 W 7、设计系列 BP 变频空调,5,6,7,洗衣机,1911年，世界上第一台电动洗衣机诞生于美国。 1957年，中国第一台电动洗衣机出现于科学研究领域。 我国洗衣机的发展趋势与领先技术： 1）气泡爆破 首场大气负压洗涤，洗净率和节水率提高。 2）双瀑布洗涤 形成循环 3）冲洗板洗涤 内壁造成搓衣板

12、型，避免与波轮摩擦。 4）多层立体喷射水流 洗净比提高50 5）智能喷泉洗涤 不打结、缠绕。 6）螺旋飓风洗涤 7）微电脑智能化控制 感知衣量和质地 自行设水位、时间 8）健康型 抗菌 9）大小波轮 更干净,1,2,3,4,国产洗衣机型号 X,1、自动化程度 普通型P 半自动B 全自动Q 2、洗涤方式 波轮式B 滚筒式G 搅拌式J 3、规格 洗涤容量10 如50就是指5Kg衣物。 4、设计类型 单桶不带脱水（省去） 双桶S,5,三相异步电动机的单相运行,1、单相运行的种类 起动时 通过单相电流，在电机中产生脉振磁场，无起动转矩，电动机就不能起动，电流很大，时间一长会烧坏电机。 运行中 由于负载不变，假定功率因数和效率不变，则输入功率也基本不变。可知单相时电流较三相工作时大。负载较轻，单