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1、泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系 单相异步电动机单相异步电动机一、概述一、概述 1 1、 应用情况应用情况广泛应用于家用电器（电风扇、电冰箱、洗衣机广泛应用于家用电器（电风扇、电冰箱、洗衣机等）、空调设备、电动工具、医疗器械及轻工设等）、空调设备、电动工具、医疗器械及轻工设备中。备中。泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系 2 2、 优缺点优缺点 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，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。体积较大，功率因数及过载能力都较低。故
2、单相感应电动机只能作成小容量：故单相感应电动机只能作成小容量： 微型：几瓦微型：几瓦750750瓦；瓦； 小型：小型：550550瓦瓦37003700瓦。瓦。泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系 3、 结构结构 与三相感应电动机相似，包括定子和转子两大部分。转子与三相感应电动机相似，包括定子和转子两大部分。转子结构都是笼型的，定子铁心由硅钢片叠压而成。定子铁心上嵌结构都是笼型的，定子铁心由硅钢片叠压而成。定子铁心上嵌有定子绕组。有定子绕组。 单相感应电动机正常工作时，一般只需要单相绕组即可，单相感应电动机正常工作时，一般只需要单相绕组即可，但单相绕组通以单相交流电时产生的磁场是
3、脉动磁场，单相运但单相绕组通以单相交流电时产生的磁场是脉动磁场，单相运行的电动机没有起动转矩。行的电动机没有起动转矩。 为使电动机能自行起动和改善运行性能，除工作绕组（又为使电动机能自行起动和改善运行性能，除工作绕组（又称主绕组）外，在定子上还安装一个辅助的起动绕组（又称副称主绕组）外，在定子上还安装一个辅助的起动绕组（又称副绕组）。两个绕组在空间相距绕组）。两个绕组在空间相距900或一定的电角度。或一定的电角度。泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系 二、基本工作原理二、基本工作原理1 1 、单相绕组通入单相交流电时的情况、单
4、相绕组通入单相交流电时的情况 单相交流绕组通入单相交流电流将产生脉动磁势，单相交流绕组通入单相交流电流将产生脉动磁势，一个脉动磁势可以分解为两个大小相等、转速相同、一个脉动磁势可以分解为两个大小相等、转速相同、转向相反的圆形旋转磁势。分别用转向相反的圆形旋转磁势。分别用F F+ +、F F- -表示，建立表示，建立起正转和反转磁场起正转和反转磁场+ +、- -，这两个磁场切割转子导，这两个磁场切割转子导体，产生感应电动势和感应电流，从而形成正反向电体，产生感应电动势和感应电流，从而形成正反向电磁转矩磁转矩TemTem+ +、TemTem- -，叠加后即为推动转子转动的合成，叠加后即为推动转子转
5、动的合成转矩转矩TemTem。泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系单相绕组磁动势一、整距集中绕组的基波磁动势 设一台两极交流电机，气隙是均匀的，将正弦交流电流 通入一个整距绕组U1、U2，线圈在某个瞬间磁动势分布下：ci泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系 泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系 矩形波脉振磁势的分解 按照富立叶级数分解的方法可以把矩形波分解为基波和一系列谐波； 根据高等数学的理论，基波幅值为： 高次谐波的幅值为：cccc1N9I. 0NI224F4Fcmcmcc1N0.9I1F1Fcmcm xtcossin x 3tcossin
6、- xtcossin)5cos3coscost ,315312t vFFFxfxfxf)(xFcmvcmcmcmcmcmc泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系 泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系 Fc（x，t）既是空间变量x的函数，又是时间变量t的函数；3、5、7次谐波的幅值分别为基波磁势分量的1/3、1/5、1/7 ，在总磁通中占有相当大的比重。这种谐波磁通势建立的磁场，将在定子、转子绕组中感应相应的谐波电势，恶化电机的运行性能，因此必须采用一定的措施来尽可能减少这种谐波电势，使各相绕组产生的磁通势在空间上成近似正弦分布。实际电机的定子绕组一般采用“分布”和
7、“短距”这两种措施结 论泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系 单相脉动磁动势u 整距分布绕组的磁动势u 一组双层短距分布绕组的基波磁动势u 相绕组的磁动势1111)(9 . 0qccqcmqmkIqNkqFF1111111)2(9 . 0)2(9 . 0)9 . 0(22wccyqccqccyqmpmkIqNkkIqNkIqNkFFcpPwpmaIIIpNkF119 . 0泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系 单相脉动磁动势的分解单相脉动磁动势的分解1111111122ppp+-ppf (x,t) F sincosxF sin(x)F sin(x)= f (x,
8、t)+ f (x,t)pttt即一个脉动磁动势可以分解成两个幅值大小相等的磁动势。即一个脉动磁动势可以分解成两个幅值大小相等的磁动势。先分析)xtsin(F)t ,x(fpp 1121取幅值点分析2 xt;x,t220 时时;x,t22 时时;x,t02 时时xt)(x,f1p22泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系 可见(1)(1)单相绕组的基波磁动势为脉动单相绕组的基波磁动势为脉动, ,它可以分解为大小相等、它可以分解为大小相等、转速相同而转身相反的两个旋转磁场。转速相同而转身相反的两个旋转磁场。(2)(2)反之反之, ,满足上述性质的两个旋转磁动势的合成即为脉满足上述性质
9、的两个旋转磁动势的合成即为脉动磁动势。动磁动势。（3）由于正方向或反方向的旋转磁动势在旋转过程中，大）由于正方向或反方向的旋转磁动势在旋转过程中，大小不变，两矢量顶点的轨迹为一圆形，所以这两个磁动势为小不变，两矢量顶点的轨迹为一圆形，所以这两个磁动势为圆形旋转磁动势。圆形旋转磁动势。泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系设电动机转速为设电动机转速为n n，则对正转磁场而言，则对正转磁场而言，转差率转差率s s+ +为为 SnnnS11对反转磁场而言，转差率对反转磁场而言，转差率s s- -为为 SnnnS21120, 20SSS
10、S时，当时，即当泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系 单相异步电动机的T=f(s)泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系1）转子静止时，转子静止时，n=0,S=1，合成转矩为，合成转矩为0。单相感应电动机无。单相感应电动机无起动转矩，故单相异步电动机不能自行起动。起动转矩，故单相异步电动机不能自行起动。 三相异步电动机电源断一相，相当于一台单相异步电动三相异步电动机电源断一相，相当于一台单相异步电动机，故不能起动。机，故不能起动。2）当当s1时，时，T0，且，且T无固定方向，取决于无固定方向，取决于s的正负。一旦的正负。一旦旋转，转向依外力方向而定，即在外力矩作用
11、下，电机可朝外旋转，转向依外力方向而定，即在外力矩作用下，电机可朝外力方向旋转。力方向旋转。 三相感应电动机运行中断一相，电机仍能继续运转。三相感应电动机运行中断一相，电机仍能继续运转。3）由于存在负序转矩，使合成转矩减小，过载能力低，由于存在负序转矩，使合成转矩减小，过载能力低，TF不不变，变，n下降下降S上升上升I2上升上升I1上升上升温升增加。温升增加。泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系 单相异步电动机的主要类型单相异步电动机的主要类型 根据获得旋转磁场方式的不同，主要分为分相电动机和罩根据获得旋转磁场方式的不同，主要分为分相电动机和罩极电动机极电动机一、分相起动电动机
12、一、分相起动电动机 分相起动电动机包括电容起动电动机、电容电动机和电阻分相起动电动机包括电容起动电动机、电容电动机和电阻起动电动机起动电动机1、电容起动电动机、电容起动电动机 特点：特点： ）起动绕组和电容按短时工作设计；）起动绕组和电容按短时工作设计； ）电容起分相和提高功率因数的作用。）电容起分相和提高功率因数的作用。 由于起动绕组和电容按短时工作设计，因此，当由于起动绕组和电容按短时工作设计，因此，当n达达7580%n1时，离心开关自动打开。时，离心开关自动打开。泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工
13、程系泸州职业技术学院电子工程系2、电容电动机、电容电动机 电容电动机实质是一台两相异步电动机，起动绕组和电容电容电动机实质是一台两相异步电动机，起动绕组和电容应按长期工作设计。应按长期工作设计。泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系特点：）起动绕组和电容器按长期工作设计；）过载能力、功率因数和效率均较高；）容量能做到五十瓦至几千瓦；）应用比较广泛，如应用于压气机、空调等。泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系3 3 电阻起动电动机电阻起动电动机 在起动绕组中串联电阻来分相，即工作绕组电阻小，在起动绕组中串联电阻来分相，即工作绕组电阻小，电抗大；起动绕组电阻大，电抗小
14、。电抗大；起动绕组电阻大，电抗小。二、罩极电动机二、罩极电动机 1、结构特点：结构特点：定子作成凸极式，由硅钢片叠压而成，工作绕组为定子作成凸极式，由硅钢片叠压而成，工作绕组为集中绕组，套在定子磁极上，每个极靴表面集中绕组，套在定子磁极上，每个极靴表面1/31/31/41/4处开有一个小槽，放入罩极绕组（短路环），如处开有一个小槽，放入罩极绕组（短路环），如下图：下图：泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系2 2、工作原理、工作原理 在时间上滞后在时间上滞后 一个角度一个角度，而两个绕组在空间，而两个绕组在空间也相隔一个角度，产
15、生旋转磁场，转向由未罩极部分转向也相隔一个角度，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。罩极部分。电机转向也由未罩极部分转向罩极部分。 3.1.3 3、改变转向的方法：、改变转向的方法： 1 1） 定子上绕制两套起动绕组；定子上绕制两套起动绕组； 2 2） 将定、转子反向安装。将定、转子反向安装。4 4、优缺点：起动转矩小，结构简单，不需要电容器。、优缺点：起动转矩小，结构简单，不需要电容器。5 5、应用、应用: : 用于小容量电动机中。如应用于小型风扇、电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。动模型和电唱机中。泸州职业技术学院电子工程系泸州职业技术学院电子工程系小小 结结 1 1、单相异步电动机的结构特点、优缺点及应、单相异步电动机的结构特点、优缺点及应用情况，单相异步电动机广泛应用于家电、医用情况，单相异步电动机广泛应用于家电、医疗器械、轻工设备中；疗器械、轻工设备中；2 2、单相感应电动机的工作原理，为什么、单相感应电动机的工作原理，为什么没有起动转矩？没有起动转矩？3 3、单相感应电动机的的起动方法与类型、单相感应电动机的的起动方法与类型1 1）分相起动电动机；）分相起动电动机；2 2） 罩极电动机。罩极电动机。