電機課件第七章

1、第七單元第七單元 單相異步電動機單相異步電動機l單相異步電動機是利用單相電源供電的一種小容量交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。流電動機。l優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維修方便，可直接結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維修方便，可直接接接220V電源。電源。l應(yīng)用：應(yīng)用：計算機風扇、洗衣機、冰箱、小型車床計算機風扇、洗衣機、冰箱、小型車床l缺點：缺點：與同容量三相電機比，體積大，運行性能與同容量三相電機比，體積大，運行性能差，效率低，所以一般只做成小型和微型，一般差，效率低，所以一般只做成小型和微型，一般為幾瓦到幾百瓦之間。為幾瓦到幾百瓦之間。單相異步電動機的感性認識單相異步電動機

2、的感性認識課題一課題一 單相異步電動機原理、結(jié)單相異步電動機原理、結(jié)構(gòu)和分類構(gòu)和分類主要內(nèi)容：一、脈動磁場的分布和合成二、單相異步電動機分類三、單相罩極式異步電動機四、單相電阻啟動異步電動機五、單相電容運行異步電動機六、單相電容啟動異步電動機七、雙值電容單相異步電動機八、單相異步電動機的啟動開關(guān)一、脈動磁場的分布和合成一、脈動磁場的分布和合成l當單相交流電通入單相定子繞組時，就會在繞組軸線方向上產(chǎn)生一個大小和方向交變的磁場，稱為脈動磁場。l脈動磁場：空間位置不變，磁感應(yīng)強度B的幅值在時間上隨交流電流按正弦規(guī)律變化。磁場不會旋轉(zhuǎn)，不切割磁力線，也就不會產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩。l所以單相異步電動機是不會自行

3、啟動的。為了便于分析，把這個脈動磁場分解為大小相等、為了便于分析，把這個脈動磁場分解為大小相等、方向相反的兩個旋轉(zhuǎn)磁場。如下圖所示方向相反的兩個旋轉(zhuǎn)磁場。如下圖所示;t8t7t6t5t4t3t2t1BtBBBB1B1B1B1B1B1B1B1B2B2B2B2B2B2B2B2BBBB=0B=0Bt7t6t5t4t2t1t3t0兩個旋轉(zhuǎn)磁場作用于籠形轉(zhuǎn)子的導體中產(chǎn)生兩個方向相反的兩個旋轉(zhuǎn)磁場作用于籠形轉(zhuǎn)子的導體中產(chǎn)生兩個方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T1和和T2合成后得到單相異步電動機的機械特性。合成后得到單相異步電動機的機械特性。其中，其中，T1由由B1產(chǎn)生（正向轉(zhuǎn)矩）產(chǎn)生（正向轉(zhuǎn)矩） T2由由B2產(chǎn)

4、生（反向轉(zhuǎn)矩）產(chǎn)生（反向轉(zhuǎn)矩）單相異步電動機一相繞組通電的機械特性有如下特點;當n=0時，T1=-T2，無啟動轉(zhuǎn)矩，所以不能自行啟動即“不推不轉(zhuǎn)”當n0時，則T0；機械特性在第一象限，即“正推正轉(zhuǎn)”當n0時，則T0；機械特性在第三象限，即“反推反轉(zhuǎn)”T2T1二、單相異步電動機分類二、單相異步電動機分類 為了獲得單相異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩，常在定子繞組上放兩套繞組，空間位置上差90度， 一套工作繞組（主繞組）長期工作。 一套啟動繞組（副繞組）產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩固定電動機轉(zhuǎn)向。 根據(jù)啟動方向分以下幾類： 電阻分相式電阻啟動單相異步電動機“YU” 電容分相式電容運行單相異步電動機“YY” 電容啟動單相異步電

5、動機“YL” 雙值電容單相異步電動機“YL” 罩極式單相罩極式異步電動機“YJ”三、單相罩極式異步電動機三、單相罩極式異步電動機l結(jié)構(gòu)特點: 定子鐵心由厚0.5mm的硅鋼片疊壓而成，每個磁極的1/3處開有小槽在極柱上有銅制的短路環(huán)，勵磁繞組套在整個磁極上，結(jié)構(gòu)如圖示：l定子繞組內(nèi)通入單相交流電時，磁場變化如下：定子繞組內(nèi)通入單相交流電時，磁場變化如下：電流i從0增加上時，磁通增加，根據(jù)楞次定律短路環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，將阻止磁通的變化，所以罩住部分磁通較疏，未罩部分磁通較密。當電流i達到最大時，電流基本不變化，磁通最大，但磁通也基本不變化，銅環(huán)中基本沒有感應(yīng)電流，銅環(huán)對磁場無影響，這時磁極中的磁場

6、均勻分布。當電流從最大值下降時，磁通也下降，楞次定律知，銅環(huán)中的感應(yīng)電流阻礙磁通減小，所以這時，被罩部分磁通密，未罩部分磁通疏。從以上分析可以看出：從以上分析可以看出：罩極電動機磁極的磁通達罩極電動機磁極的磁通達 分布在空間上是移動的，由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，使籠未罩部分向被罩部分移動，好似旋轉(zhuǎn)磁場一樣，使籠型轉(zhuǎn)子獲得啟動轉(zhuǎn)矩，并且決定了電機的轉(zhuǎn)向是由未型轉(zhuǎn)子獲得啟動轉(zhuǎn)矩，并且決定了電機的轉(zhuǎn)向是由未罩部分向被罩部分移動。轉(zhuǎn)向由內(nèi)部決定，改變電源罩部分向被罩部分移動。轉(zhuǎn)向由內(nèi)部決定，改變電源接線不能改變電動機的轉(zhuǎn)向。接線不能改變電動機的轉(zhuǎn)向。l優(yōu)點：結(jié)

7、構(gòu)簡單，制造方便，成本低，運行時噪聲小，維護方便。l缺點：啟動性能和運行性能差，效率和功率因數(shù)較低，方向不能改變。l應(yīng)用：小功率空載啟動場合，如計算機的散熱器，儀表風扇，電唱機等。罩極式異步電動機特點：罩極式異步電動機特點：四、電阻啟動異步電動機四、電阻啟動異步電動機l結(jié)構(gòu)特點：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，可近似看成純電阻負載，通過電阻來分開兩個支路電流的相位。l啟動特點：節(jié)約了啟動電容，啟動時工作繞組和啟動繞組同時工作，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)（一般為額定轉(zhuǎn)矩的1.22

8、.2倍），但啟動電流較大，實際上許多電動機的啟動繞組滑串聯(lián)電阻，而是設(shè)法增加導線電阻，從而使啟動繞組本身就有較大的電阻。l運行特點：工作繞組工作，它在電冰箱壓縮機中得到廣泛的應(yīng)用。電路圖五、電容運行異步電動機五、電容運行異步電動機l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90度，工作繞組LZ接近電感性負載，其電流相位落后電壓接管90度，啟動繞組LF上串接電容器，合理選擇電容值，使串聯(lián)支路電流超前工作繞組電流約90度。l啟動特點：空間上有兩個相差90度的繞組，通入兩繞組的電流在相位上相差90度，兩繞組產(chǎn)生的磁動勢相等。l運行特點：結(jié)構(gòu)簡單，使用維護方便，堵轉(zhuǎn)電流小，有

9、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。電路圖六、單相電容啟動異步電動機六、單相電容啟動異步電動機l結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)與單相運行電容電動機相類似，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。l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。l運行特點：具有較大啟動轉(zhuǎn)矩（1.53.5倍的額定轉(zhuǎn)矩 ），但啟動電流較大，適用于重載啟動的機械。如小型空壓機，洗衣機，空調(diào)機。電路圖七、雙值電

10、容單相異步電動機七、雙值電容單相異步電動機l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)。l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%左右后，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。l運行特點：雙值電容電動機有較大的啟動轉(zhuǎn)矩（22.5倍額定轉(zhuǎn)矩），又有較高的效率和功率因數(shù)，它廣泛應(yīng)用于小型機床設(shè)備中。電路圖八、單相異步電動機的啟動開關(guān)八、單相異步電動機的啟動開關(guān)l自行閱讀并做相應(yīng)總結(jié)。第七單元第七單元 課題二課題二 單相異步電動機的繞組和嵌線單相異步電動機的繞組和嵌線 復習：

11、復習：一、脈動磁場的分布和合成一、脈動磁場的分布和合成 二、單相異步電動機分類二、單相異步電動機分類 三、單相罩極式異步電動機三、單相罩極式異步電動機 四、分相式異步電動機四、分相式異步電動機 主要內(nèi)容主要內(nèi)容l一、單相異步電機繞組概述一、單相異步電機繞組概述l二、繞組的基本術(shù)語二、繞組的基本術(shù)語l三、電阻啟動或電容啟動電動機定子繞組三、電阻啟動或電容啟動電動機定子繞組l四、電容運行電動機定子繞組四、電容運行電動機定子繞組l五、正弦繞組簡介五、正弦繞組簡介一、單相異步電機繞組概述一、單相異步電機繞組概述l 單相異步電動機定子繞組分為：單相異步電動機定子繞組分為： 集中繞組集中繞組主要用于罩極式

12、電動機主要用于罩極式電動機 分布繞組分布繞組 單層繞組單層繞組同心繞組同心繞組 鏈繞組鏈繞組 交叉繞組交叉繞組 雙層繞組雙層繞組 正弦繞組正弦繞組(工藝復雜但啟動運行性能差工藝復雜但啟動運行性能差)（主要用（主要用于分相式于分相式異步電機）異步電機）（結(jié)構(gòu)簡單（結(jié)構(gòu)簡單應(yīng)用較多，應(yīng)用較多，但性能比雙但性能比雙層的差層的差)二、繞組的基本術(shù)語二、繞組的基本術(shù)語l1、線圈、線圈組、繞組、線圈、線圈組、繞組 線圈線圈是用絕緣導線按一定形狀、尺寸在繞線是用絕緣導線按一定形狀、尺寸在繞線模上繞制而成的，可由一匝或多匝組成。模上繞制而成的，可由一匝或多匝組成。 多個線圈按一定規(guī)則連接成一組就稱為多個線圈按

13、一定規(guī)則連接成一組就稱為線圈線圈組組（一般一個相帶為一組）。（一般一個相帶為一組）。 線圈組按一定規(guī)律連接在一起組成某相線圈組按一定規(guī)律連接在一起組成某相繞組繞組。（三相異步電動機有三相繞組）（三相異步電動機有三相繞組）l2、極距、極距 極距是指每一磁極所占圓周距離，一般多用定子上極距是指每一磁極所占圓周距離，一般多用定子上的槽數(shù)來表示。的槽數(shù)來表示。 Z1定子鐵心總槽數(shù)定子鐵心總槽數(shù) 2P 磁極數(shù)磁極數(shù) pz21l3、線圈節(jié)距、線圈節(jié)距y 一個線圈的兩個有效邊所跨定子圓周的距離稱為一個線圈的兩個有效邊所跨定子圓周的距離稱為節(jié)距，一般也用定子槽數(shù)來表示。如某一線圈的節(jié)距，一般也用定子槽數(shù)來表示

14、。如某一線圈的一個有效邊放在第一槽，另一個放在第六槽，則一個有效邊放在第一槽，另一個放在第六槽，則節(jié)距為節(jié)距為y=6-1=5 當當 時稱為整節(jié)距，較常用。時稱為整節(jié)距，較常用。 當當 時稱為短節(jié)距，可節(jié)省導線。時稱為短節(jié)距，可節(jié)省導線。 當當 時稱為長節(jié)距，浪費導線，一般不用。時稱為長節(jié)距，浪費導線，一般不用。yyyl4、機械角度和電角度、機械角度和電角度 機械角度機械角度一個圓周所占的角度。一個圓周所占的角度。 電角度電角度=p機械角度機械角度=p3600l5、每極每相槽數(shù)、每極每相槽數(shù) 每一個極下每個相帶所占的槽數(shù)。每一個極下每個相帶所占的槽數(shù)。 m相數(shù)相數(shù)pmZq21三、電阻啟動或電容啟

15、動電動機三、電阻啟動或電容啟動電動機 定子繞組定子繞組l特點特點: 采用同心式較多，工作繞組占總槽數(shù)的采用同心式較多，工作繞組占總槽數(shù)的2/3，啟動繞組占總槽數(shù)的啟動繞組占總槽數(shù)的1/3。 啟動繞組匝數(shù)較少，一般為工作繞組匝數(shù)的啟動繞組匝數(shù)較少，一般為工作繞組匝數(shù)的1/31/2，而且導線面積通常為工作繞組的，而且導線面積通常為工作繞組的1/31/2。l繪制繞組展開圖的步驟：繪制繞組展開圖的步驟： 計算極距和每極每相槽數(shù)計算極距和每極每相槽數(shù)q 按按2p劃分極數(shù)，按劃分極數(shù)，按q槽劃分相帶槽劃分相帶 (LZ 1200相帶；LF 600相帶) 按照按照LZ1-LF1-LZ2-LF2的相序標明相帶的

16、相序標明相帶 按相鄰相帶電流方向相反，畫出所有槽內(nèi)按相鄰相帶電流方向相反，畫出所有槽內(nèi) 線圈的有效邊的電流參考方向。線圈的有效邊的電流參考方向。（LZ和和LF 分開畫）分開畫） 以極相為單位按參考電流方向分別連接各以極相為單位按參考電流方向分別連接各 組，標明出線端的首尾。組，標明出線端的首尾。例例 7-1 電容啟動單相異步電動機定子槽數(shù)電容啟動單相異步電動機定子槽數(shù)Z=24，極數(shù)極數(shù)2p=4，畫出同心繞組的展開圖。，畫出同心繞組的展開圖。解解：計算極距和每極每相槽數(shù)：計算極距和每極每相槽數(shù)q1和和q2 工作繞組占工作繞組占2/3槽槽 所以所以 啟動繞組占啟動繞組占1/3槽槽 所以所以 說明說

17、明:當當q不為整數(shù)時，稱為分數(shù)槽，由于工藝不為整數(shù)時，稱為分數(shù)槽，由于工藝 復雜，漏磁通大，應(yīng)盡量避免。復雜，漏磁通大，應(yīng)盡量避免。 64242pz4632321q2631312q1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24LZ2(S2)(S1)(N2)(N1)LZ2LZ1LF1LF1LF2LZ1LF2單相電容啟動異步電動機繞組展開圖（同心式）單相電容啟動異步電動機繞組展開圖（同心式）LZ1LZ2LF1LF2四、電容運行電動機定子繞組四、電容運行電動機定子繞組l特點特點: 因啟動繞組長期接在電源上，為因啟動繞組長期

18、接在電源上，為了產(chǎn)生理想的旋轉(zhuǎn)磁場，啟動繞組了產(chǎn)生理想的旋轉(zhuǎn)磁場，啟動繞組和工作繞組各占和工作繞組各占1/2槽，匝數(shù)和截槽，匝數(shù)和截面積也相等或接近。面積也相等或接近。例例 7-2 電容運行單相異步電動機定子槽數(shù)電容運行單相異步電動機定子槽數(shù)z=24，要數(shù)，要數(shù)2p=4，試畫出展開圖，試畫出展開圖解：計算極距解：計算極距 工作繞組槽數(shù)和啟動繞組槽數(shù)工作繞組槽數(shù)和啟動繞組槽數(shù) 繪制展開圖繪制展開圖 62pz32121qq1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24(S2)(S1)(N2)(N1)LZ2LZ2LZ1LF1LF1LF2LZ1LF2LZ1LZ2LF1LF2單相電容運行異步電動