單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機畢業(yè)設(shè)計

1、哈爾濱理工大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計論文哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計 題 目： 單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機 院、 系： 榮成學(xué)院 電氣工程系 姓 名： 指導(dǎo)教師： 系 主 任： 2013年06月14日 哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）評語學(xué)生姓名： 學(xué)號：1030350327學(xué) 院：榮成學(xué)院 專業(yè)：電機與電器任務(wù)起止時間： 2013 年3 月 25 日至 2013 年 6 月 14 日畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機指導(dǎo)教師對畢業(yè)設(shè)計（論文）的評語：指導(dǎo)教師簽名： 指導(dǎo)教師職稱： 評閱教師對畢業(yè)設(shè)計（論文）的評語：評閱教師簽名： 評閱教師職稱： 答辯委員會對畢業(yè)設(shè)計（論文）的評語：答辯

2、委員會評定，該生畢業(yè)設(shè)計（論文）成績?yōu)椋?答辯委員會主席簽名： 職稱： 年 月 日i- -哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名： 學(xué)號：1030350327學(xué) 院：榮成學(xué)院 專業(yè)：電機與電器任務(wù)起止時間：2013年 3 月 25 日至 2013 年 6月 14 日畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機畢業(yè)設(shè)計工作內(nèi)容：1. 了解單相異步電動機的類型及結(jié)構(gòu)特點。2. 完成兩個合格的電磁計算方案（手算）。(1)=250w, ,2800r/min，0.69，cos=0.95， 0.35， 1.8，10a(2)=120w, ,140r/min，0.55，cos=0.85， 0.35， 1

3、.8，5a3專題討論：（1） 單相異步電動機的繞組型式。（2） 單相異步電動機的啟動方式及其特點。4撰寫畢業(yè)論文。資料：. 電機工程手冊（單相電機部分）。 2實用電機設(shè)計計算手冊上?？萍汲霭嫔纾S堅編。 3.中小型電機設(shè)計手冊上海電器科學(xué)研究所編。 4.電機設(shè)計清華大學(xué)出版社，戴文進編。指導(dǎo)教師意見：簽名：年 月 日系主任意見：簽名：年 月 日i- -單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機摘 要單相感應(yīng)電動機是利用交流電的單相電源供電的一類電機。廣泛應(yīng)用于家用電器, 電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機等;空調(diào)設(shè)備、電動工具、醫(yī)療器械及輕工設(shè)備中。單相電容運轉(zhuǎn)電動機,其最大特點是額定運行時的力能指標(biāo)優(yōu)良,與同容量的其它單相

4、感應(yīng)電動機相比較,它的重量較輕、體積較小、效率和功率因數(shù)高。它特別適用于輕載起動和要求長期運行的場合,如洗衣機、空調(diào)設(shè)備等,是產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的一類單相感應(yīng)電動機。因此,對單相感應(yīng)電動機,尤其是電容運轉(zhuǎn)式單相感應(yīng)電動機進行研究,對于提高人們生活質(zhì)量,推動科技進步以及節(jié)約自然資源及能源等,有著極大的價值及現(xiàn)實意義。其結(jié)構(gòu)特點是接在單相交流電源上的主副兩繞組,在空間錯開電角度,主繞組電感大,副繞組電路中串入運轉(zhuǎn)電容器,轉(zhuǎn)子上有籠型繞組。起動及運行過程中,主副兩繞組同時工作。堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩小,堵轉(zhuǎn)電流小,有較高的效率及功率因數(shù)。關(guān)鍵詞： 單相電容運轉(zhuǎn)電動機;籠型轉(zhuǎn)子;設(shè)計目錄目錄摘要i第1章 緒論11

5、.1 課題背景11.1單相感應(yīng)電動機21.1.1 單相感應(yīng)電動機的發(fā)展背景21.1.2 單相感應(yīng)電動機的研究目的及意義3第2章 單相異步電動機的結(jié)構(gòu)及原理42.1 單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)42.2 單相異步電動機的工作原理9第3章 單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機的分析和計算一143.1 額定參數(shù)和主要尺寸143.2 主繞組參數(shù)計算163.2.1 轉(zhuǎn)子參數(shù)計算203.2.2 磁路計算213.3 副繞組計算243.4性能計算253.6啟動計算28第4章 單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機的分析和計算二334.1 額定參數(shù)和主要尺寸334.2 主繞組參數(shù)計算354.2.1 轉(zhuǎn)子參數(shù)計算394.2.2 磁路計算404.3

6、 副繞組計算434.4性能計算444.6啟動計算47結(jié)論52參考文獻55附錄a英文參考文獻56附錄b英文參考文獻翻譯59ii- -哈爾濱理工大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計論文第1章 緒論1.1 課題背景1.1單相感應(yīng)電動機單相異步電機是一種只需使用單相電源供電，實現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。功率一般在8w1000w之間，在微、小功率電機領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。單相異步電機只有兩套相差電角度的定了繞組，具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低廉、維護維修方便、無電刷、噪音小、壽命長等優(yōu)點，另外受輸、配電系統(tǒng)的限制，居民用電普遍為單相交流電源，使得單相異步電機廣泛應(yīng)用于家用電器、醫(yī)療器械、汽車附件、辦公電器化設(shè)備、輕工設(shè)備等工業(yè)、農(nóng)

7、業(yè)、交通領(lǐng)域，在牽引工業(yè)和生活發(fā)展的騰飛中扮演著重要角色。雖然與二相異步電機相比，單相異步電機存在著效率和功率因數(shù)較低、功率不宜做大的不足，面對各類新型電機的競爭，但它始終在微小功率電機應(yīng)用方面保持著主導(dǎo)地位。全世界每年生產(chǎn)的電機數(shù)量據(jù)統(tǒng)計將近百億臺，而單相異步電機始終保持著占50%以上，并且比重還在不斷增大12。 1820年丹麥物理學(xué)家奧斯特通過實驗發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)，揭示了電學(xué)和磁學(xué)之間的聯(lián)系確立了電磁學(xué)的建立，為電機的發(fā)明提供了必要條件。隨后法拉第于次年發(fā)現(xiàn)了通電導(dǎo)體周圍存在環(huán)形磁場可使磁體旋轉(zhuǎn)運動，首次實現(xiàn)了電磁能和機械能之間的轉(zhuǎn)換，并建立了被稱為世界上所有電動機祖先的第一臺電動機模型。

8、隨后直流電機得以發(fā)明，并被廣泛應(yīng)用與研究。1824年，法國人阿拉果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動的磁針對外圍的金屬產(chǎn)生了機械力作用，并于次年發(fā)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)的金屬盤可以使其附近的磁針轉(zhuǎn)動，這為感應(yīng)電動機的發(fā)明提供了理論支撐。直到1885年，意大利人費拉單斯發(fā)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)磁場并實現(xiàn)了兩相交流感應(yīng)電動機的實驗?zāi)Ｐ徒ㄔ?，為異步電動機和自起動電動機的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。感應(yīng)電機是異步電機的一種，只有一套連接電源的繞組，一般情況下感應(yīng)電機和異步機作為同義詞使用。次年，美國發(fā)明家特斯拉在完成了兩相繞線式交流異步電動機模型的基礎(chǔ)上，于1888年發(fā)表了利用交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的報告，并且發(fā)明了兩相交流異步電機。隨后俄國的多利沃一多布羅沃利斯基于次

9、年發(fā)明了二相交流異步電機。此后，異步電機在電氣傳動的舞臺上得到越來越廣泛的應(yīng)用。電動機是生產(chǎn)力發(fā)展的產(chǎn)物，同時它也對生產(chǎn)力的發(fā)展有著巨大的推動作用。19世紀(jì)末，電動機成功取代了蒸汽機應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，開始帶動自動化進程，成為標(biāo)志人類進入電氣時代的第一次工業(yè)革命的重要組成部分，并隨之迅速發(fā)展起來。隨著科學(xué)技術(shù)的提高和自動化進程的提速，越來越多的電動產(chǎn)品走進人們的生活和工作中。在發(fā)達國家，每戶家庭使用小功率電機平均達到50到100個，其中單相異步電機占半數(shù)以上。由于人們對電腦、家用電器、通信導(dǎo)航、娛樂保健器具、交通出行工具需求的不斷提高，世界微、小電機的市場容量，以6%以上的年增速不斷打一大，據(jù)國內(nèi)

10、外權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計，我國在2010年的交流電動機裝機容量為5.2億千瓦，并會保持持續(xù)增長勢頭，在未來10到15年內(nèi)達到45億千瓦左右。因此，未來單相交流異步電機的市場發(fā)展前景將會非常廣闊11。1.1.1 單相感應(yīng)電動機的發(fā)展背景隨著社會生產(chǎn)的進步和人民生活水平的不斷提高,單相感應(yīng)電動機的生產(chǎn)在近20年來有了突飛猛進的發(fā)展。單相電動機除了一部分用于工業(yè)驅(qū)動外,大部分用于家用電器產(chǎn)品。目前我國家電產(chǎn)品的產(chǎn)量已占世界產(chǎn)量的25%，電風(fēng)扇,食品加工機械的產(chǎn)量已據(jù)世界首位。2000年,我國電冰箱,洗衣機,空調(diào)器三大件的產(chǎn)量已分別達到1500萬臺,1300萬臺,1700萬臺左右,而且今年來繼續(xù)保持增長的趨勢。

11、在各種家用電器中,用來驅(qū)動風(fēng)機,泵和壓縮機的動力主要是單相感應(yīng)電動機,因此加強單相感應(yīng)電動機的開發(fā)研究,不斷提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平,大力開發(fā)新品種,積極推進產(chǎn)品的專業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)?；a(chǎn),對進一步滿足社會的各種需求有著十分重要的意義。目前單相感應(yīng)電動機主要采用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有: jb/t 1010-1999 yu系列電阻起動感應(yīng)電動機技術(shù)條件 jb/t 1011-1991 yu系列電容起動感應(yīng)電動機技術(shù)條件 jb/t 1012-1991yu系列電容運轉(zhuǎn)感應(yīng)電動機技術(shù)條件 jb/t 7588-1994 yu系列雙值電容單相感應(yīng)電動機技術(shù)條件與國外先進水平相比,這些標(biāo)準(zhǔn)有兩個明顯的差距,隨著家用電器產(chǎn)品品種

12、的發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴大,單相感應(yīng)電動機的功率范圍也逐步擴大。在國外,單相感應(yīng)電動機的功率范圍已擴大至10-15hp,而我國為7.5hp(5.5kw)及以下。為了應(yīng)對能源危機,近年來國外已推出了高效率單相感應(yīng)電動機,例如1/4-5hp 的4 極電容起動單相感應(yīng)電動機，我國jb/t 1011-1991 的平均效率為66.77%；美國emeerson 公司為70.13%；3/4-5hp 的4 極雙值電容單相電動機，我國jb/t7588-1994 的平均效率為73.5%，美國baldor 公司的高效電動機為83.75%，比我國高出10 個百分點。因此在十一五期間“開發(fā)品種，擴大功率，提高效率，降低躁聲

13、”將是單相電機產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢。11.1.2 單相感應(yīng)電動機的研究目的及意義單相感應(yīng)電動機是利用交流電的單相電源供電的一類電機。廣泛應(yīng)用于家用電器（電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機等）、空調(diào)設(shè)備、電動工具、醫(yī)療器械及輕工設(shè)備中。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，噪音小。 缺點：與同容量三相感應(yīng)電機相比較體積較大，功率因數(shù)及過載能力都較低。故單相感應(yīng)電動機只能作成小容量： 微型：幾瓦750瓦； 小型：550瓦3700瓦。單相電容運轉(zhuǎn)電動機，其最大特點是額定運行時的力能指標(biāo)優(yōu)良，與通容量的其它單相感應(yīng)電動機相比較，它的重量較輕、體積較小、效率和功率因數(shù)高。它特別適用于輕載起動和要求長期運行的場合，如洗衣機、空調(diào)設(shè)

14、備等，是產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的一類單相感應(yīng)電動機。因此，對單相感應(yīng)電動機，尤其是電容運轉(zhuǎn)式單相感應(yīng)電動機進行研究，對于提高人們生活質(zhì)量，推動科技進步以及節(jié)約自然資源及能源等，有著極大的價值及現(xiàn)實意義。第2章 單項異步電動機的結(jié)構(gòu)及原理2.1 單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 單相異步電動機的結(jié)構(gòu)與小型三相異步電動機的結(jié)構(gòu)比較相似，bo2、co2、do2三個基本系列的電動機外殼防護等級為ip44，采用e級絕緣，接線盒裝在電動機的頂部，以便于接線和維修。1. 定子單相異步電動機的定子結(jié)構(gòu)有兩種形式。功率較大的采用和三相異步電動機相似的結(jié)構(gòu)，定子鐵芯也是用硅鋼片疊壓而成，鐵芯槽內(nèi)放置兩套繞組，如圖2-1所示

15、，一套是主繞組(也稱運行或工作繞組)，另一套是輔助繞組(俗稱輔繞組、副繞組或啟動繞組)。兩套繞組的軸線在空間相隔90電角度。一般采用同心式繞組或正弦繞組。電動機功率較小的定子鐵芯制成凸極形狀，由0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。磁極的一部分被短路環(huán)罩住，凸極上裝有主繞組，一般為集中式繞組。常見單相凸極式罩極異步電動機的結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，其中圖(a)為單相繞組集中安放的結(jié)構(gòu)，單相繞組集中繞制套裝在鐵芯上;圖(b)為單相繞組分開安放的結(jié)構(gòu)，其集中繞組分開安放在每個凸極上，并相互聯(lián)接構(gòu)成單相繞組。電動機鐵芯在每個磁極極靴上的1/31/4處開有一個小槽，槽中嵌入的短路銅環(huán)將小的部分極靴罩住。電動機一般有

16、兩極和四極兩種。圖2-1主繞組與輔助繞組的布置圖2-2單相凸極式罩極異步電動機的結(jié)構(gòu)示意圖(a) 單相繞組集中安放;(b) 單相繞組分開安放2. 轉(zhuǎn)子單相異步電動機的轉(zhuǎn)子均采用籠型轉(zhuǎn)子，與三相異步電動機的籠型轉(zhuǎn)子相同。鐵芯采用硅鋼片疊壓而成，鐵芯槽內(nèi)裝有籠型繞組，一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。3. 附件為了保證單相異步電動機可靠地啟動和正常運行，單相異步電動機常附加有一些特殊零部件，如啟動裝置、電容器等。(1) 啟動裝置單相電阻啟動、電容啟動和雙值電容異步電動機內(nèi)部或電路中都裝有啟動裝置。因為這3種類型單相異步電動機的輔助繞組或部分電容(對雙值電容而言)只允許在電動機啟動過程中接入電路，所以當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速

17、達到額定轉(zhuǎn)速的70%80%時，啟動裝置就需要將輔助繞組或雙值電容的一部分從電路中斷開，起到保護的作用。目前常用的啟動裝置有以下3種： 離心開關(guān)。離心開關(guān)包括靜止部分和旋轉(zhuǎn)部分，靜止部分固定在端蓋上，旋轉(zhuǎn)部分則裝在轉(zhuǎn)軸上。圖2-3為一種離心開關(guān)的結(jié)構(gòu)。靜止部分是由兩個半圓形銅環(huán)組成，在兩個半圓形銅環(huán)的中間用絕緣材料隔開。啟動時，指形銅觸片通過拉力彈簧作用壓在靜止的銅環(huán)上，將兩個半圓形的銅環(huán)短接，即相當(dāng)于開關(guān)閉合。啟動后，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到額定轉(zhuǎn)速的70%80%時，由于離心力作用，指形銅觸片克服拉力彈簧作用而離開靜止的銅環(huán)，使兩個半圓形銅環(huán)間不通，即起開關(guān)斷開作用。圖2-4是另一種常用的簧片式離心開關(guān)的

18、結(jié)構(gòu)。啟動前觸點閉合，啟動后，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到規(guī)定值時，重臂受離心力作用克服張力彈簧作用而外張，帶動撥桿將絕緣套移向軸的右方，簧片釋放觸點，從而達到開關(guān)通斷的目的。圖2-3離心開關(guān)結(jié)構(gòu)(a) 旋轉(zhuǎn)部分;(b) 靜止部分圖2-4簧片式離心開關(guān)結(jié)構(gòu)1動觸點引線點;2頂壓點;3、9u形彈簧觸點臂;4觸點;5定觸點引出點;6固定在電動機端蓋內(nèi)的絕緣底板;7定觸點;8動觸點;10活銷;11離心臂重錘;12固定在軸上的支架;13張力彈簧;14撥桿;15電動機轉(zhuǎn)軸;16絕緣套;17滑槽圖2-5電流型啟動繼電器接線 電流型啟動繼電器。電流型啟動繼電器的線圈串接在主繞組電路中，它利用啟動過程中主繞組啟動電流的變化，促

19、使繼電器動作，由繼電器觸點接通或斷開輔助繞組電路，如圖2-5所示。 ptc啟動繼電器。ptc是一種正溫度系數(shù)的熱敏電阻，低阻時約為幾歐至幾十歐，高阻時為幾十千歐，使用時可串接在輔助繞組電路中，如圖2-6所示。啟動時室溫下ptc為低阻值，線路導(dǎo)通;啟動后由于電流通過ptc而溫度上升。當(dāng)溫度升高到某一數(shù)值時，ptc變?yōu)楦咦柚?，此時流過的電流非常小，相當(dāng)于斷開狀態(tài)。因此，其低阻值向高阻值的轉(zhuǎn)變過程，相當(dāng)于開關(guān)的通至斷的過程。ptc啟動繼電器的優(yōu)點是，無觸點、無電弧，工作過程安全、可靠、安裝方便，價格便宜。缺點是，不能連續(xù)啟動，兩次啟動間隔至少35min以上。圖2-6ptc啟動繼電器及接線(a) pt

20、c啟動繼電器結(jié)構(gòu);(b) ptc啟動繼電器接線由于離心開關(guān)裝在電動機內(nèi)部，因此出現(xiàn)故障時檢查和維修很不方便，所以目前較多采用電流型啟動繼電器和ptc啟動繼電器。(2) 電容電容是采用電容分相的單相異步電動機必不可少的部件。單相電容啟動異步電動機需要啟動電容，單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機需要運轉(zhuǎn)電容，單相雙值電容異步電動機需要兩個電容。因此電容選擇是否適當(dāng)，對單相異步電動機的啟動或運行有很大的影響。 啟動電容。一般采用電解電容。單相電容啟動異步電動機的電容容量，應(yīng)能使電動機達到規(guī)定的啟動轉(zhuǎn)矩。電容的容量可參考表2-1選配。電容的額定電壓應(yīng)能使啟動過程中電容端電壓不超過其允許的最高電壓值(1.25倍額定

21、電壓)，一般可選額定電壓不低于倍電動機額定電壓的電解電容。表2-1單相電容啟動異步電動機啟動電容選配 運轉(zhuǎn)電容。采用油浸或金屬箔、金屬化薄膜電容。單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機的電容應(yīng)能使電動機具有較高的效率和功率因數(shù)，并使電動機其他各項指標(biāo)都符合要求。電容的電容量可參考表2-2選配。電容的額定電壓應(yīng)大于電容端電壓uc(ucu，其中u為主繞組電壓，k為輔助繞組對主繞組的有效匝數(shù)比)，一般可選取電容額定電壓為22.3倍電動機的額定電壓。表2-2單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機運轉(zhuǎn)電容選配對于單相雙值電容異步電動機，所選用的電容容量，既要使電動機有較大的啟動轉(zhuǎn)矩，又要使電動機具有較高的效率和功率因數(shù)。電容的電容量可

22、參考表2-3選配。表2-3單相雙值電容異步電動機電容選配2.2 單相異步電動機的工作原理單相繞組建立的脈振磁場不能使電動機自行啟動，因此要使單相異步電動機像三相異步電動機那樣自行啟動，啟動時就必須在氣隙中建立一個旋轉(zhuǎn)磁場，常用的有分相式或罩極式，因此就有分相式與罩極式電動機之分。1. 單相分相式異步電動機單相分相式異步電動機的定子上安放兩相繞組u1-u2、z1-z2，如果兩繞組參數(shù)相同，而在空間相位上相差90電角度，則為兩相對稱繞組。假設(shè)在兩相對稱繞組中通入大小相等、相位相差90電角度的兩相對稱電流，同時規(guī)定電流為正時，電流由繞組首端流入，末端流出，此時取幾個不同的時刻分析兩相對稱電流通入兩相

23、對稱繞組時建立的合成磁場的情況。由圖3-1中可以看出，隨著時間的推移，當(dāng)t經(jīng)過360電角度后，合成磁場在空間也轉(zhuǎn)過了360電角度，即合成磁場為一個旋轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度n160f1/p，所以與三相對稱電流對稱繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場性質(zhì)相同，即兩相對稱電流通入兩相對稱繞組也產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。圖3-1兩相旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生(1) 單相電阻啟動異步電動機圖3-2單相電阻啟動電動機原理這種電動機的定子上嵌放兩相繞組，一個為主繞組u1-u2(工作繞組)，另一個為輔助繞組z1-z2(啟動繞組)。如圖3-2所示，兩個繞組接在同一個單相電源上，輔助繞組串聯(lián)一個離心開關(guān)s。一般主繞組用的導(dǎo)線較粗而電阻小，輔助繞

24、組用的導(dǎo)線較細(xì)而電阻大，或串電阻以增大輔助繞組支路的電阻。輔助繞組一般是按短時運轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)計的。啟動時由于主繞組和輔助繞組兩個支路的阻抗不同，使得流過兩個繞組的電流相位不同。一般輔助繞組中的電流超前，與主繞組中的電流形成一個兩相電流系統(tǒng)，這樣電動機啟動時就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩。電動機啟動后，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到一定數(shù)值(額定轉(zhuǎn)速的70%80%)時，離心開關(guān)s斷開，將輔助繞組從電源上切除，剩下的主繞組進入穩(wěn)定運行。如果采用電磁式啟動繼電器，則在主繞組中串聯(lián)一個電流式啟動繼電器線圈，而其常開觸頭串在輔助繞組中，如圖3-3所示。啟動時的大電流通過線圈使其觸頭動作，將輔助繞組接入電源，啟動后主繞組電

25、流下降。當(dāng)轉(zhuǎn)速升到某一數(shù)值，主繞組中電流下降到某一數(shù)值后，電流式啟動繼電器的觸頭復(fù)位，將輔助繞組自動切除，剩下主繞組進入穩(wěn)定運行。家用電冰箱中壓縮機電動機就采用重力式啟動繼電器或ptc啟動繼電器。由于電阻分相啟動時兩相電流的相位差較小(小于90)，所以啟動時電動機氣隙中建立了橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，因此單相電阻啟動異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩不太大。(2) 單相電容啟動異步電動機為了增加啟動轉(zhuǎn)矩，可在輔助繞組支路中串聯(lián)一個電容，如圖3-4所示。如果電容的容量適當(dāng)，則可在啟動時，使輔助繞組通過的在時間相位上超前主繞組通過的電流90，這樣在啟動時就可得到一個較接近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，從而有較大的啟動轉(zhuǎn)矩。同樣，當(dāng)電動

26、機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速的70%80%時，離心開關(guān)s將輔助繞組從電源上自動斷開，靠主繞組單獨進入穩(wěn)定的運行狀態(tài)。圖3-3電流型啟動繼電器接線圖3-4單相電容啟動電動機原理(3) 單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機圖3-5單相電容運轉(zhuǎn)電動機原理如果將電容啟動電動機的輔助繞組和電容都設(shè)計成能長期工作的，而輔助繞組支路不串接離心開關(guān)，如圖3-5所示，則這種電動機就稱為單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機(單相電容異步電動機)。這時電動機實質(zhì)上是一臺兩相電動機，運行時定子繞組產(chǎn)生的磁場較接近圓形旋轉(zhuǎn)磁場，使電動機運行性能有較大改善，其功率因數(shù)、效率、過載能力等都比普通單相電動機高，運行也比較平穩(wěn)。300mm以上的電風(fēng)扇、空調(diào)器壓縮機

27、等均采用這種單相電容運轉(zhuǎn)電動機。單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機電容容量的大小，對電動機的啟動性能和運行性能影響較大。如果容量取大些，則啟動轉(zhuǎn)矩大，運行性能下降;如果容量取小些，則啟動轉(zhuǎn)矩小，但運行性能較好。所以綜合考慮，為了保證有較好的運行性能，單相電容運轉(zhuǎn)電動機電容容量比同容量的單相電容啟動電動機電容容量要小，啟動性能也不如單相電容啟動電動機。(4) 單相雙峰電容異步電動機(單相電容啟動及運轉(zhuǎn)異步電動機)如果單相異步電動機既要有大的啟動轉(zhuǎn)矩，又要有好的運行性能，則可采用兩個電容并聯(lián)后再與輔助繞組串聯(lián)，如圖3-6所示。這種電動機稱為單相電容啟動及運轉(zhuǎn)電動機(或稱單相雙值電容電動機)，其中電容c1的容量

28、較大，c2為運行電容，容量較小，c1和c2共同作為啟動電容。啟動時，c1和c2兩個電容并聯(lián)，總?cè)萘看螅噪妱訖C有較大的啟動轉(zhuǎn)矩： 啟動后，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速的70%80%時，通過離心開關(guān)s將電容c1切除，容量較小的c2參加運行，因此電動機又有較好的運行性能。這種電動機用在家用電器、泵、小型機械等場合。圖3-6單相雙值電容電動機原理對于單相分相式異步電動機，如果對調(diào)主繞組或輔助繞組的兩個接線端，就可改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向，也就是反轉(zhuǎn)了。2. 單相罩極式異步電動機單相凸極式罩極異步電動機的定子單相繞組中通以單相交流電流時，將產(chǎn)生脈振磁通，一部分磁通通過磁極的未罩部分，另一部分磁通穿過短路環(huán)通

29、過磁極的被罩部分。由于短路環(huán)的作用，當(dāng)穿過短路環(huán)中的磁通發(fā)生變化時，短路環(huán)中必然產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流。根據(jù)楞次定律，該電流的作用總是阻礙磁通的變化，這就使穿過短路環(huán)部分的磁通滯后通過磁極未罩部分的磁通，使得磁場的中心線發(fā)生移動，如圖3-7所示，于是在電動機內(nèi)部就產(chǎn)生了移動磁場(看成是橢圓度很大的旋轉(zhuǎn)磁場)，因此電動機就產(chǎn)生一定的啟動轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)起來。圖3-7單相罩極式異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的形成(a) 電流增加;(b) 電流不變;(c) 電流減小由于磁場的中心線總是從磁極的未罩部分轉(zhuǎn)向磁極的被罩部分，所以罩極式電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向總是從磁極的未罩部分轉(zhuǎn)向磁極的被罩部分，因此其轉(zhuǎn)向不能改變。單相罩極式異步

30、電動機的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低、維護方便等，但啟動性能和運行性能較差，所以主要用于小功率電動機的空載啟動場合，如250mm及以下的臺式電風(fēng)扇等。第3章 單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機的分析和計算一3.1 額定參數(shù)和主要尺寸1.額定輸出功率。 w2.額定電壓 v3.額定頻率 hz4.極對數(shù)。 5.效率 6.功率因數(shù) 7.啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 8.啟動電流倍數(shù) a9.最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 10.定轉(zhuǎn)子槽數(shù) 11.定轉(zhuǎn)子沖片槽形尺寸 轉(zhuǎn)子槽形為半開口，平底槽 12.定子外徑 13.定子內(nèi)徑 14.氣隙長度 15.轉(zhuǎn)子外徑 16.轉(zhuǎn)子內(nèi)經(jīng) 17.定轉(zhuǎn)子鐵心長 18.極距。 19.定子齒距 20.轉(zhuǎn)子齒距 21.

31、定子尺寬 對于非平行齒，一般去靠近最窄的三分之一處，為此需先計算，比較兩處齒寬的大小。mmmmmm22.轉(zhuǎn)子齒寬與計算定子齒寬一樣，對于非平行齒，一般去靠近最窄的三分之一處，先比較兩處齒寬的大小。23.定子齒計算長度對于圓底槽有: mm24.轉(zhuǎn)子齒計算長度對于平底槽有: 25.定子軛部磁路計算高度對于圓底槽有mm26.轉(zhuǎn)子軛部磁路計算高度對于平底槽有: mm27.定子軛部磁路計算長度mm28.轉(zhuǎn)子軛部磁路計算長度mm29.轉(zhuǎn)子槽面積對于平底槽有30.轉(zhuǎn)子端環(huán)面積31.轉(zhuǎn)子端環(huán)修正系數(shù)端環(huán)外徑：mm端環(huán)內(nèi)徑：mm端環(huán)修正系數(shù)： 3.2 主繞組參數(shù)計算32.繞阻跨距本計算案例為采用正繞組，選擇繞組

32、跨距為: 33.基波繞組系數(shù) 34.估計氣隙磁密 35.估計飽和系數(shù)飽和系數(shù)初始值為: 36.極弧系數(shù) 37.波形系數(shù) 38.估計每極磁通39.每極導(dǎo)體數(shù)通?？砂聪聲r進行初步估算，然后再進行多次計算后，最終確定。公式中 電勢系數(shù)40.每槽導(dǎo)體數(shù) 41.總串聯(lián)總導(dǎo)體數(shù)重新計算42.再次計算基波繞組系數(shù) 43.估算主相電通常對于電阻和電容啟動電動機，主相電流的估算公式為 44.繞組線規(guī)一般根據(jù)經(jīng)驗按類比法選取線規(guī)，當(dāng)不合適時，應(yīng)進行多次選取，直至所選取的線規(guī)滿足電動機性能及槽滿率的要求。mm mm45.導(dǎo)體截面積mm246.槽滿率槽面積： mm2槽絕緣所占面積： mm2槽有效面積: mm2主繞組最

33、大槽滿率 47.槽中心平均直徑對于圓底槽有mm48.繞組平均跨距49.繞組平均半匝長 mm50.主繞組電阻 51.卡氏系數(shù)定子的卡式系數(shù)轉(zhuǎn)子的卡式系數(shù)：52.有效空氣系長度mm53.漏抗系數(shù)54.定子槽比漏磁導(dǎo)槽口部分：槽部：55.定子槽漏56.總曲折漏抗。 公式中：57.定子曲折漏抗58.定子端部漏抗59.定子漏抗60.不考慮飽和時的勵磁電抗61.定子阻抗3.2.1 轉(zhuǎn)子參數(shù)計算62.轉(zhuǎn)子斜槽度轉(zhuǎn)子斜槽率一般以轉(zhuǎn)子斜槽尺寸與定子齒距的比值來表示，轉(zhuǎn)子斜槽尺寸如下：mm63.轉(zhuǎn)子電阻64.轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)65.轉(zhuǎn)子槽漏抗。66.轉(zhuǎn)子曲折漏抗67.漏磁系數(shù)計算考慮飽和時的勵磁電抗：開路電抗：相關(guān)系

34、數(shù)：漏磁系數(shù)：3.2.2 磁路計算68.壓降系數(shù)一般可按下式求取初值： 69，每極磁通70.空氣隙面積71.空氣隙磁密 72.凈鐵心長度定子凈鐵心：轉(zhuǎn)子凈鐵心長度：73.齒部截面積定子齒截面積：轉(zhuǎn)子齒截面積：74.定子齒磁密75.轉(zhuǎn)子齒磁密76.軛部截面積：轉(zhuǎn)子軛部截面積：77.定子軛磁密78.轉(zhuǎn)子軛磁密79.各部分磁路所需單位安匝數(shù)根據(jù)上述計算出的4個數(shù)據(jù)，按照采用牌號硅鋼片的磁化曲線（見附錄），分別插曲各部分磁路厘米單位長度所需的安匝數(shù)。80.齒部所需安匝數(shù)定子齒部所需安匝數(shù)。轉(zhuǎn)子齒部所需安匝數(shù)。81.軛部所需安匝數(shù)定子軛部所需安匝數(shù)：a轉(zhuǎn)子軛部所需安匝數(shù)：a82.空氣隙所需安匝數(shù) 83.

35、齒飽和系數(shù)由于上述飽和系數(shù)計算值與假定值小于0.01，故可以繼續(xù)進行下面的計算。否則必須返回重新計算57-83項的計算，直至計算值與假定值接近為止。84.總飽和系數(shù) 85.定子齒部體積86.定子軛部體積87.轉(zhuǎn)子齒部體積88.轉(zhuǎn)子,軛部體積。89.鐵耗計算根據(jù)上述計算出的4個數(shù)據(jù)，按所采用的dr510牌號硅鋼片的損耗曲線（見附錄），查出相對應(yīng)的單位鐵耗?？傝F耗：w90.考慮總飽和系數(shù)時的勵磁電抗91.考慮總飽和系數(shù)時的開路電抗92.轉(zhuǎn)子斜槽漏抗93.轉(zhuǎn)子漏抗 94.定轉(zhuǎn)子總漏抗95.空載電流a3.3 副繞組計算96.繞組跨距。副繞組也為正妶繞組，則繞阻跨距為97.基波繞組系數(shù)98.副主繞組有效

36、匝數(shù)之比99.副繞組每極串聯(lián)匝數(shù) 100.每槽導(dǎo)體數(shù)根據(jù)跨距1-6，可知道跨距為158101.總串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)重新計算 102.再次計算基波繞組系數(shù)與主繞組的情況相同，如果每槽導(dǎo)體數(shù)與對應(yīng)不一致，應(yīng)重新計算基波繞組系數(shù)。103.導(dǎo)線截面積 對于電阻啟動，104.繞組線規(guī)導(dǎo)體截面積：105.槽滿率 106.繞組平均跨距 107.繞組平均半匝長 108.副繞組電阻 3.4性能計算109.阻抗折算系數(shù)。 有 110.假設(shè)轉(zhuǎn)差率。 111.正序視在電阻。112.負(fù)序視在電阻。113.正序視在電抗。114.負(fù)序視在電抗。115.等效總電阻。 116.等效總電抗。 3.5.電容運轉(zhuǎn)和雙值電容電動機的性能計算1

37、17.副繞組等效總電阻118.副繞組等效總電抗 119.主繞組電流 120.主繞組電流密度 121.主繞組電流相位角122.副繞組電流123.副繞組電流密度124.副繞組電流相位角125.線電流126.輸出功率127.輸入功率128.效率 129.功率因數(shù)130.熱負(fù)荷131.轉(zhuǎn)速 132.壓降系數(shù) 133.電容器電壓134.主繞組銅線用量的近似計算。135.副繞組銅線用量的近似計算。136.硅鋼片用量的近似計算。 137.轉(zhuǎn)子鋁用量的近似計算。 138.不計損耗時的電流。 139.感應(yīng)電動勢。 140.鐵損耗時的電流修正值。141.電流密度。142.輸出功率。 143.輸入功率。144.額定

38、效率。145.功率因數(shù)。146.壓降系數(shù)。147.額定轉(zhuǎn)速。148.額定輸出轉(zhuǎn)矩。149.最大轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)差率。由查圖得到，則最大轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)差率：150.最大轉(zhuǎn)矩。將代入第184-155式進行重新計算，得到最大轉(zhuǎn)矩時對應(yīng)的相關(guān)參數(shù)，以用于最大轉(zhuǎn)矩的計算。151.最大轉(zhuǎn)矩時的輸出功率。 152. 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。3.6啟動計算153.啟動折算系數(shù)154.不考慮飽和效應(yīng)時的主繞組視在啟動電阻155.不考慮飽和效應(yīng)時的主繞組視在啟動總漏抗156.不考慮飽和效應(yīng)時的主繞組視在啟動總阻抗157.不考慮飽和效應(yīng)時的主繞組啟動電流a158.考慮飽和效應(yīng)時的主繞組啟動電流159.啟動時漏磁路飽和引起漏抗變化系數(shù)主

39、繞組線圈所占槽數(shù)：氣隙與定轉(zhuǎn)子齒距比值不同時的修正系數(shù)： 啟動時漏磁的每槽安匝數(shù)：160.啟動時漏抗飽和系數(shù)根據(jù)所求的虛擬磁通密度得到啟動時漏抗飽和系數(shù)：161.齒頂漏磁飽和引起定子齒頂寬度的減少 162.齒頂漏磁飽和引起定轉(zhuǎn)子齒頂寬度的減少163.啟動時定子槽比漏導(dǎo)164.啟動時定子槽漏抗 165.啟動時定子曲折漏抗166.主繞組定子啟動漏抗167.考慮擠流效應(yīng)時轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對高度減小系數(shù)公式中，為不包括槽口高的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條高；為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電阻率，取之于三相異步電動機相同。168.轉(zhuǎn)子擠流效應(yīng)系數(shù)經(jīng)查表可得， 169.啟動時轉(zhuǎn)子槽比漏導(dǎo)170.啟動時轉(zhuǎn)子槽,漏抗 171.啟動時轉(zhuǎn)子槽曲折,漏抗172

40、.啟動時轉(zhuǎn)子斜槽,漏抗173.轉(zhuǎn)子啟動漏抗174.主繞組啟動漏抗175.主繞組視在啟動總漏抗176.轉(zhuǎn)子啟動電阻177.主繞組視在啟動總電阻178.主繞組視在啟動總阻抗179.主繞組啟動電流a 由于上述誤差小于0.01，故可以進行下面的計算。否則必須返回重新計算第114-135項的計算，直至計算值與假定值滿足要求為止。180.主繞組啟動電流相位角。181.主繞組啟動電流密度182.副繞組啟動總電阻183.副繞組啟動電流184.副繞組啟動電流密度185.啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)186.啟動電流第4章 單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機的分析和計算二千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。“結(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要

41、編寫在此行之前。- 28 -4.1 額定參數(shù)和主要尺寸1.額定輸出功率。 w 2.額定電壓 v3.額定頻率 hz4.極對數(shù)。 5.效率 6.功率因數(shù) 7.啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 8.啟動電流倍數(shù) 9.最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 10.定轉(zhuǎn)子槽數(shù) 11.定轉(zhuǎn)子沖片槽形尺寸 轉(zhuǎn)子槽形為半開口，平底槽 12.定子外徑 13.定子內(nèi)徑 14.氣隙長度 15.轉(zhuǎn)子外徑 16.轉(zhuǎn)子內(nèi)經(jīng) 17.定轉(zhuǎn)子鐵心長 18.極距。 19.定子尺距 20.轉(zhuǎn)子尺距mm21.定子尺寬 對于非平行齒，一般去靠近最窄的三分之一處，為此需先計算，比較兩處齒寬的大小。22.轉(zhuǎn)子齒寬與計算定子齒寬一樣，對于非平行齒，一般去靠近最窄的三分之一處，先比較兩處

42、齒寬的大小。23.定子齒計算長度對于圓底槽有：24.轉(zhuǎn)子齒計算長度對于平底槽有：25.定子軛部磁路計算高度對于圓底槽有26.轉(zhuǎn)子軛部磁路計算高度對于平底槽有：27.定子軛部磁路計算長度28.轉(zhuǎn)子軛部磁路計算長度29.轉(zhuǎn)子槽面積對于平底槽有：30.轉(zhuǎn)子端環(huán)面積31.轉(zhuǎn)子端環(huán)修正系數(shù)端環(huán)外徑：端環(huán)內(nèi)徑：端環(huán)修正系數(shù)：4.2 主繞組參數(shù)計算32.繞阻跨距本計算案例為采用正繞組，選擇繞組跨距為 33.基波繞組系數(shù) 34.估計氣隙磁密 35.估計飽和系數(shù) 飽和系數(shù)初始值為 36.極弧系數(shù) 37.波形系數(shù) 38.估計每極磁通 39.每極導(dǎo)體數(shù)通?？砂聪聲r進行初步估算，然后再進行多次計算后，最終確定。 公式

43、中 電勢系數(shù)40.每槽導(dǎo)體數(shù) 41.總串聯(lián)總導(dǎo)體數(shù)重新計算。42.再次計算基波繞組系數(shù)43.估算主相電流通常對于電阻和電容啟動電動機，主相電流的估算公式為 44.繞組線規(guī)一般根據(jù)經(jīng)驗按類比法選取線規(guī)，當(dāng)不合適時，應(yīng)進行多次選取，直至所選取的線規(guī)滿足電動機性能及槽滿率的要求。 45.導(dǎo)體截面積46.槽滿率槽面積： 槽絕緣所占面積：槽有效面積: 主繞組最大槽滿率 47.槽中心平均直徑對于圓底槽有mm48.繞組平均跨距49.繞組平均半匝長 mm50.主繞組電阻 51.卡氏系數(shù)定子的卡式系數(shù)轉(zhuǎn)子的卡式系數(shù)：52.有效空氣系長度。53.漏抗系數(shù) 54.定子槽比漏磁導(dǎo)槽口部分：槽部：55.定子槽漏抗56.

44、總曲折漏抗公式中：57.定子曲折漏抗58.定子端部漏抗59.定子漏抗60.不考慮飽和時的勵磁電抗61.定子阻抗4.2.1 轉(zhuǎn)子參數(shù)計算62.轉(zhuǎn)子斜槽度轉(zhuǎn)子斜槽率一般以轉(zhuǎn)子斜槽尺寸與定子齒距的比值來表示，轉(zhuǎn)子斜槽尺寸如下：63.轉(zhuǎn)子電阻64.轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)65.轉(zhuǎn)子槽漏抗66.轉(zhuǎn)子曲折漏抗。67.漏磁系數(shù)計算考慮飽和時的勵磁電抗：開路電抗：相關(guān)系數(shù)：漏磁系數(shù)：4.2.2 磁路計算68.壓降系數(shù)一般可按下式求取初值： 69，每極磁通70.空氣隙面積71.空氣隙磁密 t72.凈鐵心長度定子凈鐵心：mm轉(zhuǎn)子凈鐵心長度：mm73.齒部截面積定子齒截面積：轉(zhuǎn)子齒截面積：74.定子齒磁密t75.轉(zhuǎn)子齒磁密t

45、76.軛部截面積：轉(zhuǎn)子軛部截面積：77.定子軛磁密t78.轉(zhuǎn)子軛磁密t79.各部分磁路所需單位安匝數(shù)根據(jù)上述計算出的4個數(shù)據(jù)，按照采用牌號硅鋼片的磁化曲線（見附錄），分別插曲各部分磁路厘米單位長度所需的安匝數(shù)。80.齒部所需安匝數(shù)定子齒部所需安匝數(shù)轉(zhuǎn)子齒部所需安匝數(shù)81.軛部所需安匝數(shù)定子軛部所需安匝數(shù)：a轉(zhuǎn)子軛部所需安匝數(shù)：a82.空氣隙所需安匝數(shù) a83.齒飽和系數(shù) 由于上述飽和系數(shù)計算值與假定值小于0.01，故可以繼續(xù)進行下面的計算。否則必須返回重新計算57-83項的計算，直至計算值與假定值接近為止。84.總飽和系數(shù) 85.定子齒部體積86.定子軛部體積87.轉(zhuǎn)子齒部體積mm288.轉(zhuǎn)子

46、,軛部體積mm289.鐵耗計算根據(jù)上述計算出的4個數(shù)據(jù)，按所采用的dr510牌號硅鋼片的損耗曲線（見附錄），查出相對應(yīng)的單位鐵耗?？傝F耗： 90.考慮總飽和系數(shù)時的勵磁電抗91.考慮總飽和系數(shù)時的開路電抗92.轉(zhuǎn)子斜槽漏抗 93.轉(zhuǎn)子漏抗 94.定轉(zhuǎn)子總漏抗95.空載電流a4.3 副繞組計算96.繞組跨距副繞組也為正妶繞組，則繞阻跨距為: 97.基波繞組系數(shù) 98.副主繞組有效匝數(shù)之比99.副繞組每極串聯(lián)匝數(shù)100.每槽導(dǎo)體數(shù)根據(jù)跨距1-6，可知道跨距為158101.總串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)重新計算102.再次計算基波繞組系數(shù)與主繞組的情況相同，如果每槽導(dǎo)體數(shù)與對應(yīng)不一致，應(yīng)重新計算基波繞組系數(shù)。103.導(dǎo)線截面積對于電阻啟動，104.繞組線規(guī)導(dǎo)體截面積：105.槽滿率106.繞組平均跨距107.繞組平均半匝長mm108.副繞組電阻 4.4性能計算109.阻抗折算系數(shù)。有 110.假設(shè)轉(zhuǎn)差率。 111.正序視在