單相異步電動機教案.doc

教 案 (首頁)課次18課時35、36課型講授教學對象專業(yè)機電班級課題單相異步電動機教學目標知識技能態(tài)度了解單相異步電動機的主要類型及單相異步電動機的工作原理。掌握各類單相異步電動機的啟動方法。培養(yǎng)學生動手實踐能力、合作學習的意識和研究探索的精神。教學要求知 識 & 技能重點難點目 標 達 成 度識記理解應用分析綜合單相異步電動機的工作原理單相異步電動機的主要類型及結(jié)構(gòu) 單相異步電動機的啟動方法教學方法啟發(fā)引導式教學、提問法、作圖法、比較分析法教學資源現(xiàn)代教育技術(shù)應用教 案 (中頁 可加頁)教學活動流程教學方法簡析復習與提問：1、三相異步電動機的制動有哪幾種方法？2、三相異步電動機的反轉(zhuǎn)是如何實現(xiàn)的？導入課題： 學生觀看視頻和實物，導入本節(jié)課的課題-單相異步電動機。單相異步電動機是利用單相電源供電的一種小容量交流電動機。它具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維修方便等優(yōu)點，特別是可以直接用220V 交流電源供電，所以得到廣泛應用，例如風扇、洗衣機、冰箱、小型車床等。講授新課: 一、單相異步電動機的工作原理1、脈動磁場的分解和合成在三相異步電動機中曾講到，向三相繞組通人三相對稱交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子的氣隙中會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。當電源一相斷開時，電動機就成了單相運行（也稱為兩相運行），氣隙中產(chǎn)生的是脈動磁場。單相異步電動機工作繞組通人單相交流電時，產(chǎn)生的也是一個脈動磁場，脈動磁場的磁通大小隨電流瞬時值的變化而變化，但磁場的軸線空間位置不變，因此磁場不會旋轉(zhuǎn)，當然也不會產(chǎn)生啟動力矩。但這個磁場可以用矢量分解的方法分成兩個大小相等（B1 = B2 ）、旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場。兩個正、反向旋轉(zhuǎn)的磁場就合成了時間上隨正弦交流電變化的脈動磁場。 a)單相電動機工作繞組的脈動磁場 b)脈動磁場的分解圖 單相脈動磁場及其分解圖片一考慮學生實際情況原理部分適當降低要求。上海市臨港科技學校 教務科制教 案 (尾頁)教學活動流程教學方法簡析2、單相異步電動機的工作原理 脈動磁場分解成兩個大小相等（B1=B2）旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，這兩個旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩曲線如圖72中的兩條虛線所示。轉(zhuǎn)矩曲線 是順時針旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的，轉(zhuǎn)矩曲線是逆時針旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的。在=0 處，兩個力矩大小相等、方向相反，合力矩=0 ，在0 處，兩個力矩大小不相等、方向相反，但合力矩0 ，說明單相繞組產(chǎn)生的脈動磁場是沒有啟動力矩的，但如果外加力矩使電動機啟動，則啟動后的電動機就有力矩了，電動機正反向都可旋轉(zhuǎn)，方向由所加的外力矩方向決定。二、單相異步電動機的結(jié)構(gòu)：1、組成： 單相異步電動機中，專用電機占有很大比例，它們的結(jié)構(gòu)各有特點，形式繁多。但就其共性而言，電動機的結(jié)構(gòu)都由固定部分-定子、轉(zhuǎn)動部分-轉(zhuǎn)子、支撐部分-端蓋和軸承等三大部分組成。1、機座 2、鐵心 3、繞組4、端蓋 5、軸承 6、離心開關(guān)或起動繼電器和PTC起動器 7、銘牌 單相異步電動機定子繞組常做成兩相：主繞組（工作繞組）和副繞組（啟動繞組）。兩種繞組的中軸線錯開一定的電角度。目的是為了改善啟動性能和運行性能。2、啟動開關(guān)：三、單相異步電動機的啟動開關(guān)單相異步電動機的啟動開關(guān)主要有以下3種。(1)電磁啟動繼電器它主要用于專用電動機，如冰箱壓縮電動機等，有電流啟動型和電壓啟動型兩種類型。電流啟動型繼電器的線圈與工作繞組串聯(lián)，電動機啟動時工作繞組電流大，繼電器動作，觸頭閉合，接通啟動繞組。隨著轉(zhuǎn)速上升，工作繞組電流減小，當電磁啟動繼電器的電磁引力小于繼電器鐵心的重力及彈簧反作用力時，繼電器復位，觸頭斷開，切斷啟動繞組。(2)離心開關(guān)它是較常用的啟動開關(guān)，一般安裝在電動機端蓋邊的轉(zhuǎn)子上。當電動機轉(zhuǎn)子靜止或轉(zhuǎn)速較低時，離心開關(guān)的觸頭在彈簧的壓力下處于接通位置；當電動機轉(zhuǎn)速達到一定值后，離心開關(guān)中的重球產(chǎn)生的離心力大于彈簧的彈力，重球帶動觸頭向右移動，觸頭斷開。(3)PTC元件PTC是一種以鈦酸鋇為主要原料具有正溫度系數(shù)的半導體元件(熱敏元件)。它的電阻隨著溫度韻升高而急劇增大。PTC元件串聯(lián)在電動機的啟動繞組上。室溫時，PTC元件的電阻較低，啟動繞組接通，啟動繞組的電流也流過PTC元件，使PTC囂件發(fā)熱升溫；其電阻也迅速增大，近似于切斷了啟動繞組。運行時，啟動繞組仍有15 mA左右的電流流過，以維持PTC元件的高阻狀態(tài)。停機后，要相隔3 min以上才能再次啟動，以便使PTC元件降溫，減小電阻值。三、單相異步電動機的分類：根據(jù)獲得啟動轉(zhuǎn)矩的方法不同，單相異步電動機的結(jié)構(gòu)也存在較大差異，主要分為罩極式單相異步電動機和分相式單相異步電動機兩大類。分相式單相異步電動機又分為電容分相式單相異步電動機和電阻分相式單相異步電動機兩種。（1）罩極式單相罩極式異步電動機，系列號為YJ 。（2）電阻分相式電阻啟動單相異步電動機，系列號為YU 。（3）電容分相式又可分為電容運行單相異步電動機，系列號為YY ；電容啟動單相步電動機，系列號為YC ；雙值電容單相異步電動機，系列號為YL1、分相式單相異步電動機分相式電動機常在定子上安裝兩套繞組，一套是工作繞組(或稱主繞組)，長期接通電源工作；另一套是啟動繞組(或稱為副繞組、輔助繞組)，以產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩和固定電動機轉(zhuǎn)向，兩套繞組的空間位置相差900電角度。根據(jù)啟動方式的不同，可分為電阻啟動和電容運行(電容)異步電動機。(1)電阻啟動單相異步電動機電路圖：如圖a所示。結(jié)構(gòu)特點：定子鐵心上嵌放兩套繞組，空間位置上互差900電角度。工作繞組LZ匝數(shù)多、導線較粗，可近似看成純電感負載；啟動繞組LF導線較細，又串有啟動電阻R，可近似看成純電阻性負載，通過電阻來分開兩個支路電流的相位。啟動特點：節(jié)約了啟動電容。啟動時工作繞組、啟動繞組同時工作，當轉(zhuǎn)速達到額定值的80左右時，啟動開關(guān)斷開，啟動繞組從電源上切斷。它具有中等啟動轉(zhuǎn)矩(一般為額定轉(zhuǎn)矩的l.22.2倍)，但啟動電流較大。實際上許多電動機的啟動繞組沒有串聯(lián)電阻R，而是設法增加導線電阻，從而使啟動繞組本身就有較大的電阻。運行特點：只有工作繞組工作，它在電冰箱壓縮機中得到廣泛的應用。 圖a 單相電阻啟動電動機電路圖 圖b 單相電容運行異步電動機電路圖(2)電容運行(電容)異步電動機電路圖：如圖b所示。結(jié)構(gòu)特點：定子鐵心上嵌放兩套繞組，繞組的結(jié)構(gòu)基本相同，空間位置上互差900電角度。工作繞組LZ接近純電感負載，其電流ILZ相位落后電壓接近900；啟動繞組LF上串接電容器，合理選擇電容值，使串聯(lián)支路電流ILF超前ILZ的相位約900。啟動特點：空間上有兩個相差900電角度的繞組；通入兩繞組的電流在相位上相差900，兩繞組產(chǎn)生的磁動勢基本相等。運行特點：單相電容運行電動機結(jié)構(gòu)簡單，使用維護方便，堵轉(zhuǎn)電流小，有較高的效率和功率因數(shù)；但啟動轉(zhuǎn)矩較小，多用于電風扇、吸塵器等。(3)電容啟動異步電動機電路圖：如圖c所示。結(jié)構(gòu)特點：單相電容啟動異步電動機的結(jié)構(gòu)與單相電容運行異步電動機相類似，但電容啟動異步電動機的啟動繞組中將串聯(lián)一個啟動開關(guān)S。啟動特點：當電動機轉(zhuǎn)子靜止或轉(zhuǎn)速較低時，啟動開關(guān)S處于接通位置，啟動繞組和工作繞組一起接在單相電源上，獲得啟動轉(zhuǎn)矩。當電動機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速的80左右時，啟動開關(guān)S斷開，啟動繞組從電源上切斷，此時單靠工作繞組已有較大轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動負載運行。運行特點：電容啟動電動機具有較大啟動轉(zhuǎn)矩(一般為額定轉(zhuǎn)矩的l.53.5倍)，但啟動電流相應增大，適用于重載啟動的機械。例如，小型空壓機、洗衣機、空調(diào)器等。 圖c 單相電容啟動異步電動機電路圖 圖d 雙值電容異步電動機電路圖(4)雙值電容單相異步電動機電路圖：如圖d所示。結(jié)構(gòu)特點： C1為啟動電容，容量較大；C2為工作電容，容量較小，兩只電容器并聯(lián)后與啟動繞組串聯(lián)。啟動特點：啟動時兩只電容器都工作，電動機有較大啟動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速的80左右時，啟動開關(guān)S將啟動電容C1斷開，啟動繞組上只串聯(lián)工作電容C2，電容量減少，降低運行電流。運行特點：雙值電容電動機既有較大的啟動轉(zhuǎn)矩(為額定轉(zhuǎn)矩的22.5倍)，又有較高的效率和功率因數(shù)。它廣泛地應用于小型機床設備。2、單相罩極式單相異步電動機罩極式異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生與上述電動機不同，先來了解一下凸極式罩極電動機的結(jié)構(gòu)，如圖6 一12 所示。電動機定子鐵心通常由厚0.5mm的硅鋼片疊壓而成，每個磁極極面的l / 3 處開有小槽，在極柱上套上銅制的短路環(huán)，就好像把這部分磁極罩起來一樣，所以稱罩極式電動機。勵磁繞組套在整個磁極上，必須正確連接，以使其上下剛好產(chǎn)生一對磁極。如果是四極電動機，則磁極極性應按N 、S 、N 、S 的順序排列當恍恍惚惚恍恍惚惚內(nèi)通人單相交流電時，磁場變化如下：凸極式定子鐵芯定子繞組轉(zhuǎn)子短路環(huán) 凸極式分相罩極電動機的結(jié)構(gòu)罩極電動機磁極的磁通分布在空間上是移動的，由未罩部分向被罩部分移動，好似旋轉(zhuǎn)磁場一樣，從而使籠型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子獲得啟動轉(zhuǎn)矩，并且也決定了電動機的轉(zhuǎn)向是由未罩部分向被罩部分旋轉(zhuǎn)：其轉(zhuǎn)向是由定子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，改變電源接線不能改變電動機的轉(zhuǎn)向。罩極電動機的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低、運行時噪聲小、維護方便。按磁極形式的不同，可分為凸極式和隱極式兩種，其中凸極式結(jié)構(gòu)較為常見：罩極電動機的主要缺點是啟動性能及運行性能較差，效率和功率因數(shù)都較低方向不能改變主要用于小功率空載啟動的