第六章其他用途的電動機(jī)

第六章

其他用途的電動機(jī)第六章其他用途的電動機(jī)

在拖動系統(tǒng)中，除了使用前面介紹的直流電動機(jī)和三相異步電動機(jī)外，還有使用其他各種用途的電動機(jī)。本章主要介紹一些常用的或新穎的其他用途的電動機(jī)，如單相異步電動機(jī)、同步電動機(jī)、直線電動機(jī)等，以適應(yīng)生產(chǎn)和日常生活中的各種需要。下面逐一簡介它們的結(jié)構(gòu)、工作原理及特點。第一節(jié)單相異步電動機(jī)特點：接單相交流電源運行結(jié)構(gòu)簡單（定子單相或兩相，轉(zhuǎn)子籠型）成本低廉，運行可靠性能遜于三相異步電動機(jī)，只制成小容量應(yīng)用

：廣泛應(yīng)用于家用電器、醫(yī)療器械、小型電氣設(shè)備等方面。一、單相單繞組異步電動機(jī)的工作原理脈振磁通勢的分解或合成1.單相繞組的脈振磁場及分解通入單相繞組的交流電單相交流電單相繞組脈振磁通勢F正向旋轉(zhuǎn)磁通勢F+反向旋轉(zhuǎn)磁通勢F-分解合成F+與F-大小相同、同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向相反，也可進(jìn)行合成為FF=0F正向最大F=0F反向最大F=02.單相異步電動的機(jī)械特性一、單相單繞組異步電動機(jī)的工作原理單相異步電動機(jī)的機(jī)械特性（T-s)單相單繞組異步電動機(jī)可想象為是由兩臺三相異步電動機(jī)合成，其中一臺磁場F+正轉(zhuǎn)，另一臺磁場F-反轉(zhuǎn)。F+對應(yīng)T+=f(s+)，s+=(n1-n)/n1F-對應(yīng)T-=f(s-)，s-=(-n1-n)/(-n1)=2-s+當(dāng)T+為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩時，T-就為制動轉(zhuǎn)矩；反之前者是制動的，后者就是驅(qū)動的。T是兩者的合成轉(zhuǎn)矩。F對應(yīng)的合成曲線T

結(jié)論：（１）當(dāng)轉(zhuǎn)子不動時，n＝0，s+＝s-＝1，這時T+＝T-，故Tst＝0，表明單相單繞組異步電動機(jī)無起動轉(zhuǎn)矩，不能自行起動。（２）如果外力作用使電動機(jī)轉(zhuǎn)動起來，這時s≠1，T≠0。若合成轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則將加速并達(dá)到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下運行，而旋轉(zhuǎn)的方向由電動機(jī)起動時的方向來定。電動機(jī)旋轉(zhuǎn)后，氣隙中的磁場變?yōu)闄E圓形旋轉(zhuǎn)磁場。（３）因存在反向電磁轉(zhuǎn)矩T-，起制動作用，使得電動機(jī)的總輸出轉(zhuǎn)矩減小，所以，單相異步電動機(jī)的過載能力,效率,功率因數(shù)等均低于同容量的三相異步電動機(jī)。2.單相異步電動的機(jī)械特性一、單相單繞組異步電動機(jī)的工作原理二、單相異步電動機(jī)的類型及起動方法單相單繞組異步電動機(jī)因脈振磁場而不能自行起動，必須在起動時建立一個旋轉(zhuǎn)磁場。常用的方法是采取分相式或罩極式。1.單相分相式異步電動機(jī)在電動機(jī)定子鐵心上安放在空間相位上相差90°電角度的兩套繞組。兩相對稱電流兩相對稱繞組繞組參數(shù)相同、空間隔90°電角圓形旋轉(zhuǎn)磁場（幅值不變、轉(zhuǎn)速n1=60f/p)通入兩相合成磁場當(dāng)兩相繞組不對稱或兩相電流不對稱時，例如繞組的匝數(shù)不等，電流的大小不等或相位差不是90°時，則氣隙中將產(chǎn)生一個幅值變動的旋轉(zhuǎn)磁通勢，其合成磁通勢矢量端點的軌跡為一個橢圓(長軸為F++F-，短軸為F+-F-)，即為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場。橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場的分解或合成1.單相分相式異步電動機(jī)反之：一個橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場可以分解為兩個大小不等的正向和反向圓形旋轉(zhuǎn)磁場。同樣，反向旋轉(zhuǎn)磁場起制動作用。1.單相分相式異步電動機(jī)（1）單相電阻起動電動機(jī)主繞組(工作繞組)輔助繞組(起動繞組)匝數(shù)較少，導(dǎo)線截面較小，與主繞組相比，電抗小而電阻大（有時還串一電阻R）

兩電流不同相產(chǎn)生橢圓旋轉(zhuǎn)磁通勢，使電動機(jī)能夠自行起動

離心開關(guān)，轉(zhuǎn)速達(dá)到一定數(shù)值，斷開起動繞組相位差<90°,因而起動轉(zhuǎn)矩不大，適用于輕載起動。1.單相分相式異步電動機(jī)（2）單相電容起動電動機(jī)與電阻起動不同的是起動繞組支路串了一個電容。電容器選擇適當(dāng)，使IV超前IU的相位達(dá)到90°起動時就有可能得到一個圓形旋轉(zhuǎn)磁場，具有較大的起動轉(zhuǎn)矩1.單相分相式異步電動機(jī)（3）單相電容運轉(zhuǎn)電動機(jī)用于300ｍｍ以上電風(fēng)扇、空調(diào)壓縮機(jī)等的電動機(jī)。起動和運行時都接入要設(shè)計成能長期工作的。電動機(jī)實質(zhì)上是一臺兩相電動機(jī)，可以提高電動機(jī)運行時的功率因數(shù)和效率，運行性能優(yōu)于電容起動電動機(jī)，起動性能遜色于電容起動電動機(jī)。1.單相分相式異步電動機(jī)（4）單相雙值電容電動機(jī)運行電容器起動電容器即有較大的起動轉(zhuǎn)矩，又有較好的運行性能電動機(jī)常用在家用泵、小型機(jī)械等中。單相分相式電動機(jī)的反轉(zhuǎn)方法：對調(diào)主繞組或輔助繞組的兩個接線端子。2.單相罩極式異步電動機(jī)短路環(huán)凸極式鐵心定子繞組轉(zhuǎn)子Φ1Φ2φ2通過短路環(huán)時在其內(nèi)感應(yīng)的電動勢EK短路環(huán)內(nèi)由于感應(yīng)產(chǎn)生的電動勢對應(yīng)的電流IK及磁通φK。某時刻通過短路環(huán)的總磁通φ2φ2與φK的合成是通過短路環(huán)的新總磁通

φ’2φ2總是滯后于Φ1,氣隙中產(chǎn)生移動磁場。移動的方向總是從未罩住部分轉(zhuǎn)向罩住部分。這也就電動機(jī)的轉(zhuǎn)向第二節(jié)三相同步電動機(jī)同步電機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步調(diào)相機(jī)n=n1同步電動機(jī)三相旋轉(zhuǎn)磁極式同步電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖一般用于2、4極一般用于4極及以上同步機(jī)的結(jié)構(gòu)中，定子與三相異步電動機(jī)類似，接入三相電源，但轉(zhuǎn)子是不同的，是直流勵磁。一、三相同步電動機(jī)的基本工作原理三相交流電施于三相定子繞組,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場直流電施于轉(zhuǎn)子繞組,產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(極)以某種方法起動后,定轉(zhuǎn)子磁場間異性相吸,轉(zhuǎn)子磁場跟隨定子磁場同步旋轉(zhuǎn)。定轉(zhuǎn)子磁場間的夾角θ越大，獲得的切向力越大，T越大θ=0當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩太大時，旋轉(zhuǎn)磁場就無法拖動轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，稱為“失步”，電動機(jī)不能正常工作。改變同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)向：三相電源進(jìn)線中的任意兩相對調(diào)，定子旋轉(zhuǎn)磁場方向改變，與三相異步電動機(jī)反轉(zhuǎn)的方法相同。二、三相同步電動機(jī)的功率因素調(diào)節(jié)三相同步電動機(jī)P2一定，調(diào)節(jié)If的大小時，會使轉(zhuǎn)子磁場大小變化。為保持定、轉(zhuǎn)子合成磁場不變，定子磁場必定要發(fā)生變化，因而會引起定子交流電流的大小和相位發(fā)生變化，而相位變化就起調(diào)節(jié)同步電動機(jī)的功率因數(shù)的作用。正常勵磁If，定子電流的cosφ=1，電流最小。過勵I(lǐng)f↑,轉(zhuǎn)子磁場↑；定子電流I↑，其從電網(wǎng)吸收的無功電流是容性的（超前），產(chǎn)生的增量磁通是去磁的，以抵消轉(zhuǎn)子磁場↑。欠勵I(lǐng)f↓,轉(zhuǎn)子磁場↓；定子電流I↑，其從電網(wǎng)吸收的無功電流是感性的（滯后），產(chǎn)生的磁通增量彌補(bǔ)轉(zhuǎn)子磁場的↓。同步電動機(jī)的V型曲線改變勵磁電流可以調(diào)節(jié)同步電動機(jī)的功率因數(shù)，這是同步電動機(jī)很可貴的特性。由于電網(wǎng)上的負(fù)載多為異步電動機(jī)等感性負(fù)載，因此如果將運行在電網(wǎng)上的同步電動機(jī)工作在過勵狀態(tài)下，則除拖動生產(chǎn)機(jī)械外，還可用它吸收超前的無功電流去彌補(bǔ)異步電動機(jī)吸收的滯后無功電流，從而可以提高工廠或系統(tǒng)的總功率因數(shù)。所以為了改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，現(xiàn)代同步電動機(jī)的額定功率因數(shù)一般均設(shè)計為1~0.8（超前）。如果將同步電動機(jī)接在電網(wǎng)上空載運行，專門用來調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)，則稱之為同步調(diào)相機(jī)，或稱同步補(bǔ)償機(jī)。二、三相同步電動機(jī)的功率因素調(diào)節(jié)三、三相同步電動機(jī)的起動

同步電動機(jī)的起動同步電動機(jī)的定子繞組接到電網(wǎng)時，定子