單相異步電動(dòng)機(jī).docx

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1、第七節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)由單相電源供電的異步電動(dòng)機(jī)即為單相異步電動(dòng)機(jī)，其基本原理是建立在三相異步電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上的，但在結(jié)構(gòu)和特性方面有不少差別一由單相電源供電的異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行——單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其定子繞組僅一相供電，或者一相斷開(kāi)時(shí)的運(yùn)行，都是在單相電源供電時(shí)的實(shí)際情況，其接線(xiàn)圖如圖5-25所示。實(shí)質(zhì)上這就是單相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況。在“交流繞組磁動(dòng)勢(shì)”中已闡明，由單相交流電流i=Icosωt所建立的磁動(dòng)勢(shì)是一種脈振磁動(dòng)勢(shì)，若僅考慮其基波分量，其表達(dá)式為上式表明，一個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)可以分解為兩個(gè)幅值相等，且等于脈振磁動(dòng)勢(shì)幅值的一半，旋轉(zhuǎn)

2、速度相同但旋轉(zhuǎn)方向相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。一個(gè)稱(chēng)為正轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，向著X方向旋轉(zhuǎn)，用空間矢量F+表示，另一個(gè)稱(chēng)為反轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，向著x反方向旋轉(zhuǎn)，用空間矢量F-表示，如圖5-25所示。這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)分別產(chǎn)生正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)分別為+和-。正、反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同時(shí)在轉(zhuǎn)子繞組中分別感應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)和電流，從而產(chǎn)生使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩Tem+和Tem-。正轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩若為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，反轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩則為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此對(duì)正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而言，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率為s+=。正轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩Tem+與正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率s+的關(guān)系Tem+=f(s+)，和三相異步電動(dòng)機(jī)的一樣，如圖5-26中曲線(xiàn)1所示

3、。但對(duì)反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而言，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率應(yīng)為反轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩Tem-與反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率s-的關(guān)系Tem-=f(s-)=f(2-s+),其曲線(xiàn)形狀和Tem+=f(s+)完全一樣，不過(guò)Tem+為正值，而Tem-為負(fù)值，并且兩轉(zhuǎn)差率之間有的關(guān)系，如圖5-26中曲線(xiàn)2所示。曲線(xiàn)1和曲線(xiàn)2分別為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的曲線(xiàn)，它們相對(duì)于原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)，電動(dòng)機(jī)的合成電磁轉(zhuǎn)矩為。因此在單相電源供電下，異步電動(dòng)機(jī)或者是單相異步電動(dòng)機(jī)的曲線(xiàn)為，如圖5-26中曲線(xiàn)3所示。從圖5-26所示的曲線(xiàn)可看出，單相異步電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)特性：1）電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，n=0，即時(shí)，合成轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)無(wú)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。1）若用外力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)

4、向正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，即或不為“1”時(shí)，合成電磁轉(zhuǎn)矩不等于零，去掉外力，電動(dòng)機(jī)會(huì)被加速到接近同步轉(zhuǎn)速，換句話(huà)說(shuō)，單相異步電動(dòng)機(jī)雖無(wú)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但一經(jīng)起動(dòng)，就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)而不停止。這些特性還可以用把脈振磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的道理去分析。由于單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是籠型的，結(jié)構(gòu)上對(duì)稱(chēng)，不論轉(zhuǎn)子處于什么位置，從電磁效應(yīng)考慮，都可以用定子磁動(dòng)勢(shì)及其垂直軸線(xiàn)（以下定子磁動(dòng)勢(shì)軸線(xiàn)稱(chēng)為直軸，用下標(biāo)“d”表示，與定子磁動(dòng)勢(shì)軸線(xiàn)垂直的軸線(xiàn)稱(chēng)為交軸，用下標(biāo)“q”表示）上各有兩根導(dǎo)條的轉(zhuǎn)子去代替n跟導(dǎo)條均勻分布的實(shí)際籠型轉(zhuǎn)子，如圖5-27所示。當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，脈振磁動(dòng)勢(shì)所建立的脈振磁場(chǎng)

5、僅在q軸上導(dǎo)條組成的線(xiàn)圈內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)與電流，其正方向在圖5-27中表明，導(dǎo)條組成的線(xiàn)圈不與脈振磁場(chǎng)交鏈，其中無(wú)電動(dòng)勢(shì)和電流。這時(shí)，單相異步電動(dòng)機(jī)好像一臺(tái)二次側(cè)短路的單相變壓器，作用在導(dǎo)條上的電磁力互相抵消，不能形成電磁轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。和變壓器一樣，其合成磁動(dòng)勢(shì)仍為脈振磁動(dòng)勢(shì)，磁動(dòng)勢(shì)的方向不變。如果用外力拖動(dòng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，由于不論轉(zhuǎn)子處于什么位置，轉(zhuǎn)子上導(dǎo)條組成的等效線(xiàn)圈總是在d、q軸上，而q軸線(xiàn)圈切割脈振磁場(chǎng)，在其中感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)及電流；d軸線(xiàn)圈因處于磁場(chǎng)中性線(xiàn)上不切割磁場(chǎng)，故其中無(wú)電動(dòng)勢(shì)和電流。所以當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)以后，電動(dòng)機(jī)內(nèi)的電磁情況有了變

6、化。設(shè)脈振磁場(chǎng)按正弦分布，即，則每極脈振磁通為式中------極距------定子鐵心長(zhǎng)度------脈振磁場(chǎng)的幅值除在d軸線(xiàn)圈中感應(yīng)產(chǎn)生所謂變壓器電動(dòng)勢(shì)以外，還在q軸線(xiàn)圈中感應(yīng)產(chǎn)生速度電動(dòng)勢(shì)，這兩種電動(dòng)勢(shì)分別為式中，--------等效線(xiàn)圈的匝數(shù)式中，---------等效線(xiàn)圈2---2的匝數(shù)q軸上僅有一個(gè)線(xiàn)圈，線(xiàn)圈好像電抗器，所以對(duì)線(xiàn)圈中電流的阻抗，可以認(rèn)為是一種純感抗，則滯后于90電角度，而與同相位[見(jiàn)（式5-67）]。因此，以及由建立的脈振磁動(dòng)勢(shì)在時(shí)間上滯后于和建立的定子脈振磁動(dòng)勢(shì)90電角度（不計(jì)鐵心損耗）。單相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其中存在著空間和時(shí)

7、間上均相差90電角度的兩種脈振磁動(dòng)勢(shì)，其表達(dá)式可寫(xiě)為式中、------------直、交軸脈振磁動(dòng)勢(shì)的幅值。合成磁動(dòng)勢(shì)為從旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)理論可知，將兩個(gè)在空間上和時(shí)間上均相差90的兩個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)合成，如脈振磁動(dòng)勢(shì)的幅值相等，即，則為正轉(zhuǎn)圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。如兩磁動(dòng)勢(shì)幅值不等，即，若，則，即正轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)幅值大于反轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)幅值。若用矢量圖去描述式（5-69）所表達(dá)的合成磁動(dòng)勢(shì)，如圖5-28所表示，圖中為正轉(zhuǎn)（逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的矢量，為反轉(zhuǎn)（順時(shí)針）旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的矢量。當(dāng)=0時(shí)，重合，選等幾個(gè)特定瞬間，將合成，結(jié)果得出的合成磁動(dòng)勢(shì)為正線(xiàn)分布，幅值變動(dòng)，非恒速旋轉(zhuǎn)的一種磁動(dòng)

8、勢(shì)，其矢量矢端的軌跡為一橢圓。合成磁動(dòng)勢(shì)的最大幅值（橢圓的長(zhǎng)軸）為