第13次課-單相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

電機(jī)與電氣控制技術(shù)第13次課：?jiǎn)蜗喈惒诫姍C(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

目錄目錄Content儀用互感器單相異步電機(jī)概述01單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)02單相異步電動(dòng)機(jī)工作原理03單相異步電動(dòng)機(jī)的基本形式04單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速與反轉(zhuǎn)05吊扇的運(yùn)行與調(diào)試

案例引入：

單相異步電動(dòng)機(jī)是接單相交流電源運(yùn)行的異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，只需單相電源，廣泛應(yīng)用于家用電器、電動(dòng)工具、醫(yī)療器械等方面，功率從幾瓦到幾百瓦，與三相異步電動(dòng)機(jī)相比，效率和功率因數(shù)稍低，由于容量不大，故此缺點(diǎn)并不突出。

一、概述項(xiàng)目任務(wù)：現(xiàn)受某商場(chǎng)的委托，要對(duì)一批主單相異步電機(jī)應(yīng)用為主的家用電器（包括吊扇、洗衣機(jī)、油煙機(jī)等）進(jìn)行返修處理，你若是該項(xiàng)目成員。根據(jù)工作需要，你覺(jué)得我們是不是要掌握以下知識(shí)和技能：理解單相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；會(huì)分析單相異步電動(dòng)機(jī)工作原理；掌握單相異步電動(dòng)機(jī)主要類(lèi)型；會(huì)應(yīng)用單相異步電動(dòng)機(jī)；一、概述項(xiàng)目重點(diǎn)：?jiǎn)蜗喈惒诫妱?dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)單相異步電動(dòng)機(jī)工作原理單相分相式異步電動(dòng)機(jī)單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速與反轉(zhuǎn)項(xiàng)目難點(diǎn)：

單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速與反轉(zhuǎn)一、概述特點(diǎn)：接單相交流電源運(yùn)行其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉功率從幾瓦到幾百瓦效率和功率因數(shù)比三相異步電動(dòng)機(jī)稍低應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于家用電器、電動(dòng)工具、醫(yī)療器械等方面，二、單相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)

單相異步電動(dòng)機(jī)采用普通鼠籠式轉(zhuǎn)子。定子上有兩相繞組，在空間互差90電角度，一相為主繞組，又稱為運(yùn)行繞組；另一相為副繞組，又稱起動(dòng)繞組。一相繞組單獨(dú)通入交流電流時(shí)，產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)。兩相繞組同時(shí)通入相位不同的交流電流時(shí)，在電機(jī)中產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)一般為橢圓旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，特殊情況下可為圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。

兩相繞組，在空間互差90度電角度.主繞組(運(yùn)行繞組)副繞組(起動(dòng)繞組)二、單相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)吊扇單相異步電動(dòng)機(jī)二、單相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)風(fēng)扇單相異步電動(dòng)機(jī)二、單相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)三、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（一）運(yùn)行繞組單獨(dú)通電時(shí)的機(jī)械特性脈振磁勢(shì)脈振磁動(dòng)勢(shì)F可以分解為兩個(gè)轉(zhuǎn)向相反、轉(zhuǎn)速相同、幅值相等的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F+和F-t1時(shí)（一）運(yùn)行繞組單獨(dú)通電時(shí)的機(jī)械特性脈振磁動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩Tem為F+和F-對(duì)應(yīng)的T+和T-的疊加。F+對(duì)應(yīng)的T+F_對(duì)應(yīng)的T_合成轉(zhuǎn)矩T三、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（一）運(yùn)行繞組單獨(dú)通電時(shí)的機(jī)械特性特點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)時(shí)，正負(fù)轉(zhuǎn)矩大小相等，方向相反，合成轉(zhuǎn)矩為零。即單相異步電動(dòng)機(jī)不能自行啟動(dòng)在S=1的兩邊，合成轉(zhuǎn)矩是對(duì)稱于原點(diǎn)的曲線，因此單相異步電動(dòng)機(jī)沒(méi)有固定的轉(zhuǎn)向，用某一啟動(dòng)措施，使啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子得到某一方向的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子即按該方向旋轉(zhuǎn)。單相異步電動(dòng)機(jī)如果只有運(yùn)行繞組，可以運(yùn)行但不能自行起動(dòng)。三、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（二）兩相繞組通電時(shí)的機(jī)械特性在電機(jī)內(nèi)部布置兩套繞組稱之為主繞組和副繞組，這兩套繞組在空間相差90°電角度；流過(guò)的電流相差90°相位。對(duì)其產(chǎn)生的磁勢(shì)進(jìn)行分析：主繞組磁勢(shì)FA軸線方向輔繞組磁勢(shì)FB軸線方向tiFBFAt1t2t3t4FA-FA+FB+FB-F合成FA-FA+FB+FB-F合成FA-FA+FB+FB-F合成FA-FA+FB-FB+F合成t1時(shí)刻t2時(shí)刻t3時(shí)刻t4時(shí)刻結(jié)論：合成磁勢(shì)幅值不變，其位置隨時(shí)間按角度而變。即為一圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于0旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是從電流超前相轉(zhuǎn)向滯后相；轉(zhuǎn)子也從電流超前相轉(zhuǎn)向滯后相。調(diào)換主繞組或輔繞組的頭尾磁場(chǎng)特點(diǎn)：電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向：改變電機(jī)轉(zhuǎn)向：

橢圓旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)時(shí)的機(jī)械特性如果兩套繞組流過(guò)的電流相位相差不為900,則其磁勢(shì)亦可分解為兩個(gè)方向，只是兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)大小不同，S=1時(shí)其合成起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不等于0，磁場(chǎng)為橢圓形。四、單相異步電動(dòng)機(jī)的基本形式（一）電阻分相單相異步電動(dòng)機(jī)匝數(shù)較少，導(dǎo)線截面較小，與運(yùn)行繞組相比，電抗小而電阻大

兩電流不同相產(chǎn)生橢圓旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，使電動(dòng)機(jī)能夠自行起動(dòng)一般采用離心開(kāi)關(guān)相位差不大，因而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大，只能用于空載和輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。（二）電容分相單相異步電動(dòng)機(jī)1.電容起動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)電容的大小合適時(shí)，起動(dòng)繞組的電流位差接近900電角度，這樣可使起動(dòng)時(shí)電機(jī)中的磁動(dòng)勢(shì)接于圓形.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。（二）電容分相單相異步電動(dòng)機(jī)2.電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動(dòng)機(jī)可以提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)和效率，運(yùn)行性能優(yōu)于電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)都接入（二）電容分相單相異步電動(dòng)機(jī)3.電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電容器運(yùn)行電容器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維護(hù)工作量稍大，但其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流小，功率因數(shù)和效率較高，適用于空調(diào)機(jī)、小型空壓機(jī)和電冰箱等。（三）罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)短路環(huán)φB通過(guò)短路環(huán)時(shí)在其內(nèi)感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)短路環(huán)內(nèi)由于感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)的電流及磁通。通過(guò)短路環(huán)的總磁通φB總是滯后于ΦA(chǔ),電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)的方向總是從未罩住部分轉(zhuǎn)向罩住部分。五、單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速與反轉(zhuǎn)（一）調(diào)速1.串電抗調(diào)速與電動(dòng)機(jī)定子繞組串聯(lián)，在電抗上產(chǎn)生電壓降罩極電動(dòng)機(jī)串電抗器調(diào)速電路圖電容電動(dòng)機(jī)帶有指示燈串電抗器調(diào)速的電路特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速只能由額定轉(zhuǎn)速往低調(diào)線路簡(jiǎn)單，操作方便電壓降低后，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和功率明顯降低，因此只始用于轉(zhuǎn)矩及功率都允許隨轉(zhuǎn)速降低而降低場(chǎng)合。目前主要用于吊扇及臺(tái)扇上。2.電動(dòng)機(jī)繞組抽頭調(diào)速工作繞組起動(dòng)繞組中間繞組L