單相異步電動機

1、第一章 單相異步電動機【教學(xué)目標(biāo) 】1知識目標(biāo)：了解單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和分類；掌握單相異步電動機的基本工 作原理。2能力目標(biāo)：使學(xué)生掌握單相異步電動機的起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速的方法；初步具有檢修 常見故障的能力。3情感目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，鍛煉實際分析能 力，培養(yǎng)動手能力。【教學(xué)重點】單相異步電動機的基本工作原理?！窘虒W(xué)難點】電動機的反轉(zhuǎn)、調(diào)速方法。【教學(xué)方法】讀書指導(dǎo)法、分析法、演示法、練習(xí)法?！菊n時安排】2 課時（ 90 分鐘）?！窘虒W(xué)過程】導(dǎo)入（3 分鐘）由于單相異步電動機的電源是單相交流電源， 在家庭中使用十分方便， 所以單相異步電 動機被廣泛用于各種日

2、用電器中，如電風(fēng)扇、 洗衣機、電冰箱等。 不同日用電器中的單相異 步電動機在類型、結(jié)構(gòu)上雖有差別，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理是相同或相似的。新課第一節(jié) 單相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理一、單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)拆卸一臺單相異步電動機（如電風(fēng)扇電動機），觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)也是由定子、轉(zhuǎn)子兩大部分，以及機殼、端蓋、軸承、風(fēng)扇 等部件構(gòu)成，如圖所示。1定子電動機的定子由定子鐵心和定子繞組構(gòu)成，如圖所示。2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，如圖所示。轉(zhuǎn)子繞組一般有籠形轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子繞組兩種。3. 其他部件單相異步電動機的其他部件還有機殼、前后端蓋、風(fēng)葉等。、單相異步電動機的工

3、作原理1 運轉(zhuǎn)原理異步電動機屬于感應(yīng)電動機。實驗裝置如圖（a）所示，在一個馬蹄形磁鐵上裝有旋轉(zhuǎn)手柄，兩磁極之間放一個可以自 由轉(zhuǎn)動的籠型轉(zhuǎn)子， 磁極和轉(zhuǎn)子之間是空氣隙，沒有機械或電氣的聯(lián)系。 當(dāng)我們轉(zhuǎn)動手柄使磁鐵旋轉(zhuǎn)時，現(xiàn)象：（1）籠型轉(zhuǎn)子隨著磁極一起轉(zhuǎn)動。磁極轉(zhuǎn)得快，轉(zhuǎn)子跟著轉(zhuǎn)得快；磁極轉(zhuǎn)得慢，轉(zhuǎn)子 也跟著轉(zhuǎn)得慢。（2）若改變磁極旋轉(zhuǎn)方向，籠型轉(zhuǎn)子也跟著改變旋轉(zhuǎn)方向。（3） 仔細觀察還會發(fā)現(xiàn)，籠型轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于磁極的轉(zhuǎn)速，兩者的轉(zhuǎn)速不能同步， 即所謂“異步”。圖（b）來分析說明：設(shè)磁極按逆時針方向旋轉(zhuǎn)， 形成一個旋轉(zhuǎn)磁場，置于旋轉(zhuǎn)磁場中的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁感應(yīng) 線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于籠型轉(zhuǎn)

4、子繞組是閉合結(jié)構(gòu)，所以轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)右手定則，可以判斷出位于N極下的導(dǎo)條感應(yīng)電流方向為進入紙面；而位于 S極下的導(dǎo)條感應(yīng)電流方向為穿出紙面。又因為載流導(dǎo)體在磁場中會受到電磁力的作用，根據(jù)左手定則可判斷出位于N極下的導(dǎo)條受力方向向左；位于S極下的導(dǎo)條受力方向向右。 這樣，在籠型轉(zhuǎn)子上就形成一個逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)磁場按順時針方向轉(zhuǎn)動起 來。若磁極按順時針方向旋轉(zhuǎn)，同理，轉(zhuǎn)子也會改變方向朝順時針方向轉(zhuǎn)動。另外，磁場若 加快旋轉(zhuǎn)切割轉(zhuǎn)子速度，轉(zhuǎn)子上感應(yīng)電流及電磁轉(zhuǎn)矩將增大，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加快?！爱惒健苯忉專寒惒诫妱訖C的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向一致，如果轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速

5、相等，則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間沒有相對運動，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條不再切割磁感應(yīng)線，沒有電磁感應(yīng)， 感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)子失去旋轉(zhuǎn)動力， 在固有阻力矩的作用下， 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必然低于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，所以稱其為異步電動機。如果電動機轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，這種電動機稱為同步電動機。異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速（也稱同步轉(zhuǎn)速no）與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n之差稱為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速no的比值用 轉(zhuǎn)差率”s表示：n。nsno轉(zhuǎn)差率s是反映異步電動機運行狀態(tài)的一個重要參數(shù)。異步電動機額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)差 率稱為額定轉(zhuǎn)差率 SN，一般很?。s2%5%）,即異步電動機在額定狀態(tài)下運行時的轉(zhuǎn)速 n n很接近同步轉(zhuǎn)速n o。例2-1 一臺

6、直流電動機在正常運行時外加直流電源電壓220V，電樞電流為10A電樞電阻為0.5 ，求反電動勢。2.旋轉(zhuǎn)磁場從上述原理分析可知，單相異步電動機必須首先建立一個旋轉(zhuǎn)磁場，才能驅(qū)動籠型轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。（1）單相繞組的定子磁場單相異步電動機能電后不能自行起動，需要撥動一下電動機的轉(zhuǎn)子，電動機才能朝撥 動的方向轉(zhuǎn)動起來。結(jié)論： 單相繞組只能建立脈動磁場。 在脈動磁場下電動機的起動轉(zhuǎn)矩為零，即電動機不能自行起動，但在外力作用下起 動后能夠運行。（2）兩相繞組的定子磁場單相繞組的電動機只有一相繞組，無法建立一個旋轉(zhuǎn)磁場。異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速no為：60 fno式中，f為交流電源的頻率；P為定子磁極對數(shù)。

7、UIV2VI ,aWU2腳燒齟玄U2悅(JJ單相異步電動機形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場的對稱條件: 兩相繞組在空間上相差 90電角度； 兩相電流的相位相差 90電角度； 兩相繞組電流大小相等、匝數(shù)相同、分布相同。圓形旋轉(zhuǎn)磁場的特點：是在定子內(nèi)圓任意位置上的磁場強度均相同。 結(jié)論： 兩相繞組空間位置不同；兩相電流相位不同，就能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。其軌跡一般是橢 圓。 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速no = 60f / P。 旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向總是從電流超前的繞組轉(zhuǎn)向電流滯后的繞組。第二節(jié)單相異步電動機的分類分相式單相異步電動機：電動機定子鐵心上嵌放了主繞組（運行繞組或工作繞組）和輔助繞組（起動繞組），且兩繞組在空間互差90電角度

8、，如圖所示。為使兩繞組在接同一單相電源時能產(chǎn)生相位不同的兩相電流，往往在起動繞組中串入電容或電阻（也可以利用兩繞組自身阻抗的不同）進行分相的電動機。、電阻起動式電動機1.電路構(gòu)成圖示為單相電阻起動式異步電動機的原理圖。圖中“ 1”為主繞組，匝數(shù)比啟動繞組多， 主要呈感性?！?2”為啟動繞組，匝數(shù)較少、導(dǎo)線較細，相對于主繞組呈阻性。由電流、電壓矢量圖可以看岀，工作時啟動繞組中的電流12超前于工作繞組的電流 Ii 一個©角，兩者之間有一定的相位差，從而可以形成旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩。h（時原理團電尿電流矢暈圖2.特點起動繞組一般是按短時工作設(shè)計，因此串有一個起動開關(guān)S,當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到一定程

9、度時，開關(guān)自動斷開起動繞組，由工作繞組維持運行。由于$角不大，因此電阻起動式電動機的起動轉(zhuǎn)矩較小。3.應(yīng)用適用于空載或輕載起動的場合、電容起動式電動機1. 電路構(gòu)成圖示為單相電容起動式電動機的原理圖。電動機的啟動繞組中串聯(lián)了一個電容器，選擇合適的電容量，可使工作繞組與啟動繞組的電流相位差接近90°，產(chǎn)生近似于圓形的旋轉(zhuǎn)磁場。iU2.特點具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩， 且啟動電流較小， 因而這種電動機的起動性能較好。 電容啟動式電動 機的起動繞組也是按短時工作設(shè)計 ，因此串有一個起動開關(guān) S,當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到一定程度時 ，開關(guān) 自動斷開起動繞組,由工作繞組維持運行。、電容運轉(zhuǎn)式電動機1. 電路構(gòu)成圖

10、示為單相電容運轉(zhuǎn)式電動機的原理圖。與電容啟動式電動機相比較，其啟動繞組中不串起動開關(guān)S，因此啟動繞組和啟動電容器在電動機啟動后也參與運行，因此稱為電容運轉(zhuǎn)式電動機。22. 特點這種電動機運行時輸出功率大、功率因數(shù)高、過載能力強、噪聲低、振動小。其缺點是起動性能不如電容起動式電動機好。3. 應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種小功率的電動類日用電器中四、電容起動運轉(zhuǎn)式電動機為了使電動機的起動和運行性能都比較好，可以在啟動繞組中串聯(lián)兩個相互并聯(lián)的電容器，其中C1與啟動開關(guān)S串聯(lián)。電動機啟動時，兩個電容器都參與工作；啟動結(jié)束，由S斷開啟動電容器，只有 C2參與運行，這樣電動機的啟動與運行性能都能得到保障。五、罩極式異

11、步電動機罩極式電動機的轉(zhuǎn)子是籠型的 ，定子有凸極式和隱極式兩種。圖為凸極式罩極電動機結(jié)構(gòu)示意圖。在凸出的定子磁極約 1/3處開一小槽,套入罩極線圈（一個短路銅環(huán)），作為副繞組,凸 極上的另一個線圈作為主繞組。罩極式異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但起動轉(zhuǎn)矩小且不能改變轉(zhuǎn)向，多用于電唱機、小型電風(fēng)扇和鼓風(fēng)機中。IMt 4 »l h I 1i L fe I I I » IN氣板書第一節(jié)單相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理一、單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)二、單相異步電動機的工作原理例2-1第二節(jié)單相異步電動機的分類一、電阻起動式電動機二、電容起動式電動機三、電容運轉(zhuǎn)式電動機四、電容起動運轉(zhuǎn)式

12、電動機五、罩極式異步電動機第二章單相異步電動機新授課【教學(xué)目標(biāo)】1 知識目標(biāo)：了解單相異步電動機的反轉(zhuǎn)、調(diào)速的原理和方法。2能力目標(biāo)：使學(xué)生掌握解決單相異步電動機反轉(zhuǎn)和調(diào)速的方法。3情感目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度?！窘虒W(xué)重點】調(diào)速方法?！窘虒W(xué)難點】控制電路理解?！窘虒W(xué)方法】讀書指導(dǎo)法、分析法、演示法、練習(xí)法?！菊n時安排】2課時（90分鐘）?！窘虒W(xué)過程】（磁場方向）導(dǎo)入（3分鐘） 師生互動 提問：單相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理？它的轉(zhuǎn)動方向如何確定？跟什么有關(guān)?新課第三節(jié)單相異步電動機的反轉(zhuǎn)和調(diào)速、單相異步電動機的反轉(zhuǎn)1. 分相式電動機的反轉(zhuǎn)改變單相異步電動機的起動繞組或工作

13、繞組的電流方向。就可以改變單相異步電動機的轉(zhuǎn)向，電路原理如圖所示。思考改變工作繞組或啟動繞組其中一個的電流方向，就可實現(xiàn)單相異步電動機的反轉(zhuǎn)，若同時改變兩個繞組中的電流方向，結(jié)果如何？2. 罩極式電動機反轉(zhuǎn)罩極式電動機的轉(zhuǎn)向由定子磁極的結(jié)構(gòu)決定的，故運行時無法改變，只有把定子繞組鐵心從機座中抽出來，反相后再裝?；蛟诙ㄗ硬壑性黾右惶字骼@組或罩極線圈。、單相異步電動機的調(diào)速1. 調(diào)速原理和方法通過改變電源電壓或電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法，從而改變電動機轉(zhuǎn)速的過程，稱為調(diào)速。 常用的調(diào)速方法有兩種：第一是外電路降壓法，；第二種是通過改變定子繞組的匝數(shù)調(diào)速。2. 外電路降壓調(diào)速（1）串聯(lián)電抗法，如圖。將電動

14、機主、副繞組并聯(lián)后再與電抗器串聯(lián)。調(diào)速開關(guān)接高速檔，電機繞組直接接電源, 轉(zhuǎn)速最高；調(diào)速開關(guān)接中、低速檔，電機繞組串聯(lián)不同的電抗器，總電抗增大，轉(zhuǎn)速降低。用此方法調(diào)速比較靈活，電路結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，但需要專用電抗器，成本高，耗能 大，低速起動性能差。（2）采用PTC零件調(diào)速如圖為具有微風(fēng)擋的電風(fēng)扇調(diào)速電路。微風(fēng)一一風(fēng)扇在500 r/min以下送出的風(fēng)。如采用一般的調(diào)速方法，電動機在這樣低的 轉(zhuǎn)速下很難啟動，電路利用常溫下 PTC電阻很小，電動機在微風(fēng)擋直接起動，起動后，PTC阻值增大，使電動機進入微風(fēng)擋運行。（3）晶閘管調(diào)壓調(diào)速晶閘管調(diào)壓調(diào)速是通過改變晶閘管的導(dǎo)通角來改變電動機的電壓波形，從

15、而改變電壓的有效值已達到調(diào)速的目的。(3 a =(b) a<80圖示為吊扇使用的雙向晶閘管調(diào)壓調(diào)速電路。3. 繞組抽頭法調(diào)速繞組抽頭法調(diào)速，實際上是把電抗器調(diào)速法的電抗嵌入定子槽中，通過改變中間繞組與主、副繞組的連接方式， 來調(diào)整磁場的大小和橢圓度，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。采用這種方 法調(diào)速，節(jié)省了電抗器，成本低、功耗小、性能好，但工藝較復(fù)雜。實際應(yīng)用中有L型和T型繞組抽頭調(diào)速兩種方法。(1)L型繞組的抽頭調(diào)速(2) T型繞組的抽頭調(diào)速4. 其他調(diào)速方法自耦變壓器調(diào)壓調(diào)速、串電容器調(diào)速和變極調(diào)速等。練習(xí)：提問為什么改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，可以近似成倍地改變電動機的轉(zhuǎn)速?總結(jié)本章所學(xué)知識點。小結(jié)：單相異步電動機的調(diào)速方法，參照電路圖，區(qū)別各種調(diào)速方法，總結(jié)特點。 板書：第三節(jié)單相異步電動機的反轉(zhuǎn)和調(diào)速、單相異步電動機的反轉(zhuǎn)1.分相式電動機的反轉(zhuǎn)思考2. 罩極式電動機反轉(zhuǎn) 二、單相異步電動機的調(diào)速1. 調(diào)速原理2. 外電路降壓調(diào)速3. 繞組抽頭法調(diào)速本章小結(jié)1單相異步電動機的結(jié)構(gòu)2. 單相異步電動機