第五章電動(dòng)機(jī)第三節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)

第三節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1．了解單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及其起動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速的基本方法。2．明確單相異步電動(dòng)機(jī)的維護(hù)常識。

【重點(diǎn)難點(diǎn)】單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。什么是單相異步交流電動(dòng)機(jī)？采用單相交流電源供電的電動(dòng)機(jī)稱為單相異步電動(dòng)機(jī)。單相異步交流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用：通常廣泛應(yīng)用在小容量的場合，如家用電器（電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機(jī)等）、空調(diào)設(shè)備、電動(dòng)工具（如油泵、砂輪機(jī)）、醫(yī)療器械及輕工設(shè)備中。洗衣機(jī)電機(jī)油煙機(jī)電機(jī)電動(dòng)車電機(jī)家用空調(diào)電機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，噪音小。缺點(diǎn)：與同容量三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比較，體積較大，功率因數(shù)及過載能力都較低。故單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)只能作成小容量：微型：幾瓦～750瓦；小型：550瓦～3700瓦。一、單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)單相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及各部分介紹:（1）拆開示意圖如下：

[動(dòng)畫演示]：單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

（2）各部分簡介機(jī)座：一般用鑄鐵制作，起固定與支撐作用。鐵心：包括定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心，構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的磁路。用0.35mm和0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。繞組：定子繞組做成兩相：主繞組（工作繞組）和副繞組（起動(dòng)繞組）。它們的中軸線錯(cuò)開一定的電角度，為了改善起動(dòng)性能和運(yùn)行性能，通常采用高強(qiáng)度聚脂漆包線繞制。轉(zhuǎn)子繞組一般采用籠型繞組，常用鋁壓鑄而成。起動(dòng)開關(guān)：在起動(dòng)過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速的80%左右時(shí)，常借助于起動(dòng)開關(guān)，切除起動(dòng)繞組或起動(dòng)電容器。

單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

離心開關(guān)：一種常用的起動(dòng)開關(guān)，一般安裝在電動(dòng)機(jī)端蓋邊的轉(zhuǎn)子上。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子靜止或轉(zhuǎn)速較低時(shí)，觸點(diǎn)接通；當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后，觸點(diǎn)斷開。離心開關(guān)如下圖所示。

二、單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法

1、單相異步電動(dòng)機(jī)脈動(dòng)磁場（1）脈動(dòng)磁場：單相異步電動(dòng)機(jī)工作繞組中通入單相交流電后，產(chǎn)生一個(gè)在空間位置不變、大小和方向隨交流電流而變的磁場。（2）脈動(dòng)磁場不旋轉(zhuǎn)，不產(chǎn)生起動(dòng)力矩，電動(dòng)機(jī)不能自行起動(dòng)。磁場不旋轉(zhuǎn)，不會(huì)產(chǎn)生起動(dòng)力矩，因此，電動(dòng)機(jī)不能自行起動(dòng)。定子定子繞組轉(zhuǎn)子AA'NSAA'NS2、單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)（1）常用方法：

在電動(dòng)機(jī)中增加一相起動(dòng)繞組，且與工作繞組對稱（匝數(shù)相等、空間互差90°），通入相位差90°的兩相交流電時(shí)，則可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場（如下圖）。轉(zhuǎn)子自行起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)一旦轉(zhuǎn)動(dòng)，切除起動(dòng)繞組后仍可以繼續(xù)運(yùn)行。

以上起動(dòng)方法稱為單相異步電動(dòng)機(jī)的分相起動(dòng)，即把單相交流電變?yōu)閮上嘟涣麟?，從而在單相異步電?dòng)機(jī)內(nèi)部建立一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場。ABB'A'ABB'A'ABB'A'兩相旋轉(zhuǎn)磁場450900iBiAO了解決單相異步電動(dòng)機(jī)不能自行啟動(dòng)的問題，往往采用在單相電動(dòng)機(jī)的定子繞組中嵌放兩套繞組，分別為主繞組和啟動(dòng)繞組，在啟動(dòng)繞組中又采用串入電阻或電容使兩個(gè)繞組中的電流在時(shí)間上有一定的相位差，就可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。因此單相電動(dòng)機(jī)在類型上可分為：單相異步電動(dòng)機(jī)的分類單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法1、單相電阻起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)繞組匝數(shù)少、導(dǎo)線細(xì)，視為純電阻負(fù)載。工作繞組匝數(shù)多、導(dǎo)線粗，視為純電感負(fù)載。兩繞組并聯(lián)接同一電源時(shí)，起動(dòng)繞組電流I2超前工作繞組電流I1一個(gè)電角度，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，獲得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速達(dá)到80%左右額定值后，起動(dòng)開關(guān)自動(dòng)斷開起動(dòng)繞組，實(shí)現(xiàn)單相運(yùn)行。特點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1.2～2倍。起動(dòng)電流較大。應(yīng)用：電冰箱的壓縮機(jī)中。

單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法

2.單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)繞組中串入一個(gè)電容器構(gòu)成。起動(dòng)繞組中的電流I2超前于工作繞組電流I1一定的電角度。當(dāng)電容量合適時(shí)，可使相位差接近90°。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，利用起動(dòng)繞組支路的起動(dòng)開關(guān)切斷起動(dòng)繞組。特點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大(額定轉(zhuǎn)矩的1.5～3.5倍)、起動(dòng)電流，起動(dòng)性能好。應(yīng)用：適用于各種滿載起動(dòng)的機(jī)械，如小型空氣壓縮機(jī)，木工機(jī)械等。電容分相式異步電動(dòng)機(jī)iAS??ABB'???A~iB設(shè)兩相電流為兩相電流正弦波形如圖所示。iBiAO起動(dòng)繞組二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法工作繞組

單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法

3.單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)將單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)中的起動(dòng)開關(guān)去掉，并將起動(dòng)繞組的導(dǎo)線加粗，由短時(shí)工作方式變成長期運(yùn)行方式。如下圖所示。鐵心上嵌放兩套繞組，結(jié)構(gòu)相同，空間位置互差90°電角度。起動(dòng)繞組和電容器在起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)都起作用。3.單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：電容器容量較小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，工作可靠、效率與功率因數(shù)較高。應(yīng)用：電風(fēng)扇、洗衣機(jī)等單相用電設(shè)備中。

單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法

4.單相電容起動(dòng)與運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)繞組回路中串入兩個(gè)并聯(lián)的電容器，容量較大的電容器串一個(gè)起動(dòng)開關(guān)。如下圖所示。

4.單相電容起動(dòng)與運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：

起動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電容同時(shí)作用，電容量較大，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能較好。轉(zhuǎn)速上升到一定程度時(shí)，開關(guān)自動(dòng)斷開，只有小電容器參與運(yùn)行，運(yùn)行性能較好。此種電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩約為額定轉(zhuǎn)矩的2～2.5，效率與功率因數(shù)較高，應(yīng)用：

空調(diào)、小型空壓機(jī)等設(shè)備中。~~i12定子繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子短路環(huán)極掌(極靴)5、罩極式電動(dòng)機(jī)二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法按磁極形式不同分為凸極式和隱極式兩種。每個(gè)磁極的1/3～1/4處開有小槽，將磁極分成兩部分，在極面較小的部分套裝銅制短路環(huán)。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法5、罩極式電動(dòng)機(jī)在定子繞組通入單相交流電流后，氣隙中會(huì)形成一個(gè)連續(xù)移動(dòng)的磁場，使籠型轉(zhuǎn)子受力而旋轉(zhuǎn)。交流電流改變方向后，磁通同樣由磁極的未罩部分向被罩部分移動(dòng)，這樣轉(zhuǎn)子就跟著磁場移動(dòng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低、便于流水線生產(chǎn)。缺點(diǎn)：起動(dòng)性能和運(yùn)行性能較差，轉(zhuǎn)向只能由未罩部分向被罩部分旋轉(zhuǎn)。應(yīng)用：小功率空載起動(dòng)，如微型電扇、儀器儀表的風(fēng)扇等。單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

【課堂小結(jié)】一、脈動(dòng)磁場的特點(diǎn):不旋轉(zhuǎn)，不產(chǎn)生起動(dòng)力矩。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu):定子和轉(zhuǎn)子。三、單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1.單相電阻起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)2.單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)3.單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)4.單相電容起動(dòng)與運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)5.單相罩極式異步電動(dòng)

第三節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)【課后