《相異步電動(dòng)機(jī)》課件

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1、第6章單相異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)容提要單相異步電動(dòng)機(jī)是利用單相交流電源供電的一種小容量交流電動(dòng)機(jī)，功率約在8W～750W之間。單相異步電動(dòng)機(jī)具有所需電源方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉,維修方便等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于如冰箱、電扇、洗衣機(jī)等家用電器及醫(yī)療器械中。但與同容量的三相異步電動(dòng)機(jī)相比，單相異步電動(dòng)機(jī)的體積較大、運(yùn)行性能較差、效率較低。單相異步電動(dòng)機(jī)有多種類型，目前應(yīng)用較多的有電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極式電動(dòng)機(jī)，下面僅就這兩種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行介紹。6.1電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)6.1.1電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上與三相籠形異步電動(dòng)機(jī)類似，轉(zhuǎn)子繞組也為一籠

2、形轉(zhuǎn)子。定子上嵌有兩個(gè)在空間相差90°的單相繞組，一個(gè)單相繞組用于運(yùn)行，稱為工作繞組；另一個(gè)單相繞組用于啟動(dòng)，稱為啟動(dòng)繞組，為了能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在啟動(dòng)繞組中還串聯(lián)了一個(gè)電容器，其結(jié)構(gòu)如圖6.1所示。圖6.1單相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖6.1.2電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)的接線如圖6.2所示。當(dāng)在電動(dòng)機(jī)上加單相交流電壓U時(shí)，由于工作繞組為感性負(fù)載，故工作繞組流過(guò)的電流將滯后于電源電壓一定角度θA；而啟動(dòng)繞組中串聯(lián)有電容器后，只要適當(dāng)選擇電容器的容量大小，可以做到使流過(guò)啟動(dòng)繞組的電流超前電源電壓一定角度θB，并且使得，其相位和波形見(jiàn)圖6.3所示。設(shè)這兩

3、個(gè)繞組中的電流分別為這兩個(gè)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間分布的情況，可以根據(jù)這兩個(gè)電流隨時(shí)間變化而變化的情況得出。在圖6.4中，假設(shè)1及2分別為兩個(gè)繞組的首端、1/及2/分別為兩個(gè)繞組的末端；規(guī)定電流瞬時(shí)值為正時(shí)，電流從繞組首端流入，以符號(hào)“×”作為標(biāo)記，反之以符號(hào)“.”作為標(biāo)記。當(dāng)時(shí)，。按規(guī)定標(biāo)出繞組首、末端符號(hào)標(biāo)記，即2、2’分別用“.”、“×”標(biāo)記，如圖6.4（a）所示，根據(jù)右手螺旋定則，可判斷出兩個(gè)單相電流所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)方向是水平向右的。同理，當(dāng)時(shí)，可確定合成磁場(chǎng)方向如圖6.4(b)、(c)、(d)、(e)所示。從圖6.4看出，當(dāng)瞬時(shí)電流隨時(shí)間變化一周時(shí)，合成磁場(chǎng)在空間

4、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一圈?？梢?jiàn)，氣隙中的合成磁場(chǎng)是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，單相異步電動(dòng)機(jī)獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)。與三相異步電動(dòng)機(jī)相似，只要交換啟動(dòng)繞組或工作繞組兩端與電源的連接便可改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向。圖6.4電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生如果定子的兩個(gè)單相繞組中有一個(gè)繞組斷開(kāi)或電容器斷開(kāi)，電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)不會(huì)獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)。因?yàn)?，在單相繞組中通入單相變電流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變的脈振磁場(chǎng)，這個(gè)交變的脈振磁場(chǎng)可以分解為兩個(gè)振幅相等、速率相同、旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分別在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的兩個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩大小相等、方向相反，不能使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。但是，如果用外力使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子向某個(gè)方向轉(zhuǎn)

5、動(dòng)一下，就打破了原有的磁場(chǎng)平衡，如果外力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩比電動(dòng)機(jī)的阻轉(zhuǎn)矩大，則轉(zhuǎn)子朝外力方向旋轉(zhuǎn)。電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)行后，啟動(dòng)繞組可以切除，也可以不切除，分別稱為電容啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。在啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求較低的場(chǎng)合，啟動(dòng)繞組常常只串聯(lián)電阻而不串聯(lián)電容器,這種單相異步電動(dòng)機(jī)稱為電阻分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。單相異步電動(dòng)機(jī)3．調(diào)速：方法有變頻調(diào)速（成本高少用）、晶閘管調(diào)速、串電抗器調(diào)速和抽頭法調(diào)速等。（1）串電抗器調(diào)速在電源線路中串電抗器起分壓作用，通過(guò)調(diào)速開(kāi)關(guān)選擇匝數(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易調(diào)整調(diào)速比，缺點(diǎn)：耗材多，體積大。串電抗器調(diào)速接線圖（2）抽頭法調(diào)

6、速：將電抗器和電機(jī)制造在一起，在定子鐵心上嵌入一個(gè)中間繞組，通過(guò)調(diào)速開(kāi)關(guān)改變電動(dòng)機(jī)氣隙磁場(chǎng)的大小及橢圓度，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。接線形式有T形和L形，如圖所示。該法用料省，耗電少，但是繞組嵌線和接線比較復(fù)雜。單相異步電動(dòng)機(jī)（3）晶閘管調(diào)速利用改變晶閘管的導(dǎo)通角，來(lái)實(shí)現(xiàn)加在單相異步電動(dòng)機(jī)上的交流電壓的大小，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，這種方法能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生一些電磁干擾。目前常用于吊式風(fēng)扇的調(diào)速上。6.２罩極式電動(dòng)機(jī)罩極式電動(dòng)機(jī)的定子上安裝有一對(duì)凸出的磁極，磁極上套有一個(gè)單相繞組。磁極的極靴表面開(kāi)有凹槽，將磁極分成大、小不等的兩部分。較小的部分套有短路環(huán)，稱為罩住部分，如

7、圖6.7所示。圖6.7罩極式電動(dòng)機(jī)移行磁場(chǎng)的產(chǎn)生當(dāng)定子繞組通入單相交流電流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生交變的脈振磁場(chǎng)。由于罩住部分穿過(guò)交變磁通時(shí)，在短路環(huán)中感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)阻礙磁通變化的電流，使實(shí)際穿過(guò)罩住部分的磁通在相位上滯后于穿過(guò)未罩部分的磁通。脈振磁通先后通過(guò)未罩部分和罩住部分，形成了一個(gè)由未罩部分向罩住部分移行的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，使轉(zhuǎn)子順移行磁場(chǎng)的移行方向旋轉(zhuǎn)。由于移行磁場(chǎng)的移行方向不能改變，因此轉(zhuǎn)子總是從未罩部分向罩住部分旋轉(zhuǎn)。罩極式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不能改變。2