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1、第6章 单相异步电动机内容提要单相异步电动机是利用单相交流电源供电的一种小容量交流电动机，功率约在8W750W之间。单相异步电动机具有所需电源方便、结构简单,成本低廉,维修方便等特点，被广泛应用于如冰箱、电扇、洗衣机等家用电器及医疗器械中。但与同容量的三相异步电动机相比，单相异步电动机的体积较大、运行性能较差、效率较低。单相异步电动机有多种类型，目前应用较多的有电容分相式单相异步电动机和罩极式电动机，下面仅就这两种电动机进行介绍。6.1 电容分相式单相异步电动机电容分相式单相异步电动机6.1.1 电容分相式单相异步电动机的结构电容分相式单相异步电动机的结构电容分相式单相异步电动机在结构上与三相
2、笼形异步电动机类似，转子绕组也为一笼形转子。定子上嵌有两个在空间相差90的单相绕组，一个单相绕组用于运行，称为工作绕组；另一个单相绕组用于启动，称为启动绕组，为了能产生旋转磁场，在启动绕组中还串联了一个电容器，其结构如图所示。图6.1 单相异步电动机结构图 6.1.2 电容分相式单相异步电动机的工作原理电容分相式单相异步电动机的接线如图所示。当在电动机上加单相交流电压U时，由于工作绕组为感性负载，故工作绕组流过的电流将滞后于电源电压一定角度A；而启动绕组中串联有电容器后，只要适当选择电容器的容量大小，可以做到使流过启动绕组的电流 超前电源电压一定角度B，并且使得 ，其相位和波形见图所示。设这两
3、个绕组中的电流分别为这两个电流所产生的磁场在空间分布的情况，可以根据这两个电流随时间变化而变化的情况得出。在图中，假设1及2分别为两个绕组的首端、1/及2/分别为两个绕组的末端；规定电流瞬时值为正时，电流从绕组首端流入，以符号“”作为标记，反之以符号“.”作为标记。当时 ，。按规定标出绕组首、末端符号标记，即2、2分别用“.”、“”标记，如图（a）所示，根据右手螺旋定则，可判断出两个单相电流所产生的合成磁场方向是水平向右的。同理，当时 ，可确定合成磁场方向如图6.4(b)、(c)、(d)、(e)所示。从图看出，当瞬时电流随时间变化一周时，合成磁场在空间顺时针旋转一圈。可见，气隙中的合成磁场是旋
4、转磁场，单相异步电动机获得启动转矩而旋转。与三相异步电动机相似，只要交换启动绕组或工作绕组两端与电源的连接便可改变旋转磁场的方向。图6.4 电容分相式单相异步电动机旋转磁场的产生 如果定子的两个单相绕组中有一个绕组断开或电容器断开，电容分相式单相异步电动机不会获得启动转矩而旋转。因为，在单相绕组中通入单相变电流时，会产生一个交变的脉振磁场，这个交变的脉振磁场可以分解为两个振幅相等、速率相同、旋转方向相反的旋转磁场，这两个旋转磁场分别在转子中产生的两个电磁转矩大小相等、方向相反，不能使电动机启动。但是，如果用外力使电动机转子向某个方向转动一下，就打破了原有的磁场平衡，如果外力产生的转矩比电动机的
5、阻转矩大，则转子朝外力方向旋转。电容分相式单相异步电动机起动到稳定运行后，启动绕组可以切除，也可以不切除，分别称为电容启动电动机、电容运转电动机。在启动转矩要求较低的场合，启动绕组常常只串联电阻而不串联电容器,这种单相异步电动机称为电阻分相式单相异步电动机。单相异步电动机 3调调速速：方法有变频调速（成本高少用）、晶闸管调速、串电抗器调速和抽头法调速等。（1）串电抗器调速 在电源线路中串电抗器起分压作用，通过调速开关选择匝数实现调速。优点：结构简单，容易调整调速比，缺点：耗材多，体积大。串电抗器调速接线图（2）抽头法调速：将电抗器和电机制造在一起，在定子铁心上嵌入一个中间绕组，通过调速开关改变
6、电动机气隙磁场的大小及椭圆度，实现调速。接线形式有T形和L形，如图所示。该法用料省，耗电少，但是绕组嵌线和接线比较复杂。单相异步电动机（3）晶闸管调速 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。6.罩极式电动机罩极式电动机的定子上安装有一对凸出的磁极，磁极上套有一个单相绕组。磁极的极靴表面开有凹槽，将磁极分成大、小不等的两部分。较小的部分套有短路环，称为罩住部分，如图所示。图6.7 罩极式电动机移行磁场的产生 当定子绕组通入单相交流电流时，会产生交变的脉振磁场。由于罩住部分穿过交变磁通 时，在短路环中感应产生一个阻碍磁 通变化的电流，使实际穿过罩住部分的磁通 在相位上滞后于穿过未罩部分的磁通 。脉振磁通先后通过未罩部分和罩住部分，形成了一个由未罩部分向罩住部分移行的磁场，该磁场切割转子导体，使转子顺移行磁场的移行方向旋转。由于移行磁场的移行方向不能改变，因此转子总是从未罩部分向罩住部分旋转。罩极式电动机的转向不能改变。2