單相異步電動機知識

關于單相異步電動機知識單相異步電動機知識一、工作原理(單繞組異步電動機)單相異步電動機定子上一般有兩個繞組：起動繞組、工作繞組，兩繞組在空間上相距90度電角度。轉子是籠型結構。第2頁,共25頁，2024年2月25日，星期天

單相異步電動機知識常用起動方法是裂相起動。在定子上另裝一套起動繞組，使之為工作繞組在空間上互差90°電角度。起動繞組與電容(或電阻)串聯后再與工作繞組并聯于同一電源上，如圖所示。適當選擇串入電容C的大小，可以使起動繞組中電流IB超前于工作繞組中電流IA約90°相角。這樣兩繞組磁動勢可以在氣隙中形成一個接近于圓形的旋轉磁動勢和磁場，并產生一定的起動轉矩。第3頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機種類1.單相電阻起動異步電動機—冰箱壓縮機2.單相電容起動異步電動機--冰箱壓縮機

3.單相電容起動運轉異步電動--空調壓縮機4.單相罩極異步電動機—小家電第4頁,共25頁，2024年2月25日，星期天空調壓縮機用單相異步電動機的性能要求1.最大力矩—和壓機排量成正比,壓機的BDV要求有關(通常為額定力矩的2.2倍以上)2.起動力矩--(通常為額定力矩的0.3倍以上)冷媒沉積試驗3.電容電壓---氣體負荷詳細試驗中電容電壓<電容耐壓值的1.1倍4.額定工況效率決定COP的水平5.和保護器的匹配(保護器的UT>氣體負荷詳細試驗ITMAX,-30%電壓或20%電壓下,馬達堵轉保護試驗繞組溫度<200度第5頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機結構異步電機主要由固定不動的定子和旋轉的轉子兩部分組成，定、轉子之間有氣隙.第6頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機結構鐵心：由厚度為0.5mm的低硅鋼片疊裝而成，構成磁路，嵌放定子繞組。為了嵌放定子繞組，在定子沖片中均勻地沖制若干個形狀相同的槽。槽形有三種：半閉口槽、半開口槽、開口槽。半閉口槽適用于小型異步電機，其繞組是用圓導線繞成的。半開口槽適用于低壓中型異步電機，其繞組是成型線圈。開口槽適用于高壓大中型異步電機，其繞組是用絕緣帶包扎并浸漆處理過的成型線圈。第7頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機結構繞組：構成電路部分。其作用是感應電動勢、流過電流、實現機電能量轉換。定子繞組在槽內部分與鐵心間必須可靠絕緣，槽絕緣的材料、厚度由電機耐熱等級和工作電壓來決定。第8頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機結構轉子結構:鐵心：由厚度為0.5mm的低硅鋼片疊裝而成，構成磁路。轉軸：支撐轉子鐵心和輸出機械轉矩。繞組：構成電路部分。分為：籠形繞組和繞線式繞組。第9頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機結構總結:定子--兩相繞組+鐵芯+絕緣材料轉子—轉子鐵芯+鋁壓鑄鼠籠由兩相繞組在氣隙中形成旋轉磁場,轉子導條感生電勢產生電流,電流和磁場作用產生作用力使轉子旋轉,由于轉子旋轉速度低于旋轉磁場的速度,所以叫異步電動機第10頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機磁場第11頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機轉子為什么要斜槽?由于定轉子開槽產生齒諧波,齒諧波的分布系數及短距系數和基波相同,不能用分布及短距的方法削弱它,在單相電機中通常采用轉子斜槽的辦法,使齒諧波磁場在轉子導條中感應的電勢被抵消掉,這樣就能防止齒諧波磁場產生的附加轉矩.損耗.噪音.一般斜一個定子齒距.轉子為什么要充分發(fā)藍?發(fā)藍能減低轉子的渦流電流,在起動階段,負序磁場大,渦流電流在負序磁場作用下,產生阻轉矩,嚴重時導致起動不良高發(fā).第12頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機E=4.44fwkΦE—電勢f—頻率w—每相串聯匝數k—繞組系數Φ—每極氣隙磁通量在同樣的每極氣隙磁通量下,-8電源機種的匝數是-1電源的2.3倍,但通常60HZ的鐵損比50HZ鐵損高,為降低鐵損,-1電源的每極氣隙磁通量比-8電源機種小,所以,-8電源機種的匝數是-1電源的2倍左右.第13頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機如何提高電機效率?電機的損耗:銅損,鐵損,機械損,雜散損.銅損:定子銅損,轉子鋁損鐵損:定子,轉子鐵芯磁滯損,渦流損.降低定子銅損---1.降低定子繞組匝數但要注意①.磁密上升,鐵耗增大.②激磁電流增大,銅損增大③.功率因素降低.

2.降低定子繞組端部長度但要注意定子制造性.3.增加定子導線面積但要注意槽滿率不要過高.成本上升.降低轉子鋁損---1.增大轉子槽面積,端環(huán)面積但要注意起動力矩下降,用材料增加.降低鐵損----1.定子鐵芯熱處理成本增加2.高牌號電磁鋼板成本增加3.增大鐵芯厚度,降低磁密,但鐵芯重量增加,能否降低鐵損取決于這兩因素誰占主導地位.另外激磁電流減低,降低銅損,但電阻上升,能否真正降低銅損要注意.第14頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機轉子起動轉矩的影響因素:漏電抗大,轉子電阻小,轉子發(fā)蘭不充分,轉子鼠籠斷條.氣孔.降低漏電抗---1.降低定子繞組匝數但要注意①.磁密上升,鐵耗增大.②激磁電流增大,銅損增大③.功率因素降低.

2.改進定子槽形,增大槽寬,減小槽高但要注意齒磁密增加,功率因素降低.增加轉子電阻---1.減小轉子槽面積,端環(huán)面積但要注意轉子鋁損上升,效率下降..選擇好的轉子發(fā)蘭,鑄鋁工藝.轉子鋁損第15頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機轉子起動電流的影響因素:漏電抗小

增加漏電抗---1.增大定子繞組匝數但要注意起動轉矩降低.最大轉矩的影響因素:漏電抗大,定子電阻大,轉子電阻大.降低漏電抗.定子電阻---1.降低定子繞組匝數但要注意①.磁密上升,鐵耗增大.②激磁電流增大,銅損增大③.功率因素降低.

2.改進定子槽形,增大槽寬,減小槽高但要注意齒磁密增加,功率因素降低.3.選大的線規(guī),要注意槽滿率不要過高降低轉子電阻---1.增大轉子槽面積,端環(huán)面積但要注意起動轉矩下降.

第16頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機

異步電機電磁轉矩的參數表達式描述了電磁轉矩與參數的關系，由簡化等效電路推導出表達式如下第17頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機

2.

最大電磁轉矩Tmax和發(fā)生最大電磁轉矩時的轉差率sm注意：在給定頻率下，Tmax與U12成正比。最大電磁轉矩與轉子電阻無關，但發(fā)生最大電磁轉矩的轉差sm與R'2成正比（亦即與R2成正比）。漏抗越大，Tmax越小。故當轉子回路電阻增加（如繞線型轉子串入附加電阻）時，Tmax雖然不變，但sm增大，整個Tem=f(s)曲線向左移動。第18頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機起動轉矩TstTem表達式中，令s=1得Tst表達式。第19頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機

磁滯損耗----鐵磁材料在交變磁場作用下的反復磁化過程中，磁疇會不停轉動，相互之間會不斷摩擦，因而就要消耗一定的能量，產生功率損耗。這種損耗稱為磁滯損耗。磁滯損耗的大小----磁滯損耗與磁滯回線的面積、電流頻率f和鐵心體積V成正比。第20頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相異步電動機

.渦流與渦流損耗渦流----鐵磁材料在交變磁場將有圍繞磁通呈渦旋狀的感應電動勢和電流產生，簡稱渦流。渦流損耗----渦流在其流通路徑上的等效電阻中產生的I2R損耗稱為渦流損耗。渦流損耗的大小----渦流損耗與磁場交變頻率f、厚度d和最大磁感應強度Bm的平方成正比，與材料的電阻率ρ成反比。由此可見，要減少渦流損耗，首先應減小厚度，其次是增加渦流回路中的電阻。電工鋼片中加入適量的硅，制成硅鋼片，顯著提高電阻率。第21頁,共25頁，2024年2月25日，星期天變頻用三相異步電動機

變頻調速變頻調速，是通過改變電動機定子繞組供電頻率來改變電動機同步轉速。由于異步電動機的同步轉速n0與電源頻率f1成比例變化，所以改變f1就改變n0從而實現異步電動機的調速異步電動機的轉速為n=(60f1/p)×(1－s)=n0－Δn異步電動機定子電路的電壓平衡方程式為U1=－E1+I1Z1E1=4.44f1N1φmKw1在忽略定子阻抗壓降的情況下，則有U1≈E1＝4.44f1N1φmKw1∝f1φm式中：U1-----定子繞組相電壓；E1-----定子繞組感應電勢；f1-----定子繞組電源頻率；p-----極對數；n0-----同步轉速；φm-----每極對氣隙磁通；I1Z1-----定子阻抗壓降。第22頁,共25頁，2024年2月25日，星期天變頻用三相異步電動機

從式中可見，當電源頻率發(fā)生變化時不僅影響電動機的運行速度，而且還會影響電動機內部磁通量和各部分磁路磁通密度的變化。從而必然引起電動機其他性能參數的變化。當頻率f1下降低于額定頻率時，定子繞組內的感應電動勢E1隨之下降。但因電源電壓U1保持不變，由于U1與E1之間的差值增大，迫使勵磁電流Im增大，以企圖建立更大的氣隙磁通量φm，以確保在同步速n0較低的情況下，感應足夠的電動勢E1與外加的電源電壓U1平衡。恒轉矩調速特性的控制恒轉矩調速，就是說：在改變頻率f1的調速過程中保持電動機的輸出轉矩不變。由電機原理可知，三相異步電動機的最大電磁轉矩的表達式為Tmax=C(U1／f1)2U1／f1＝4.44Kw1N1φm∝Cφm式中：C----常數，第23頁,共25頁，2024年2月25日，星期天變頻用三相異步電動機

恒轉矩調速控制時：恒轉矩，TF=T1。UF應隨fF變化，應保持(UF／fF)=(U1／f1)=常數，比值恒定，氣隙磁通量基本保持不變。調速過程中電動機的過載能力就能保持不變，達到恒轉矩調速控制目的。但是在低頻調速時，U1，E1都較小，定子繞組的感抗也變得很小，此時電動機內部電阻引起電壓降已不容忽略，電動機的轉矩將因此下