第三章：单相异步电动机的认识与应用

第三章：单相异步电动机知识目标1、掌握单相异步电动机的结构。2、掌握单相异步电动机的工作原理。3、了解单相异步电动机的类型。4、了解单相异步电动机的应用。能力目标单相异步电动机的接线、操作使用什么是单相异步交流电动机采用单相交流电源供电的电动机称为单相异步电动机。单相异步电动机的容量一般在750W以下，与同容量的三相异步电动机相比，它的体积较大，运行性能较差，但是它结构简单、成本低廉、运行可靠、维修方便，通常广泛应用在小容量的场合，如家用电器（电风扇、电冰箱、洗衣机等）、空调设备、电动工具（如油泵、砂轮机）、医疗器械及轻工设备中。洗衣机电机油烟机电机电动车电机家用空调电机下一页上一页什么是单相异步交流电动机单相异步电动机的优缺点优点：结构简单，成本低廉，噪音小。缺点：与同容量三相感应电动机相比较，体积较大，功率因数及过载能力都较低。故单相感应电动机只能作成小容量：微型：几瓦～750瓦；小型：550瓦～3700瓦。什么是单相异步交流电动机与三相感应电动机相似，包括定子和转子两大部分。转子结构都是笼型的，定子铁心由硅钢片叠压而成。定子铁心上嵌有定子绕组。单相感应电动机正常工作时，一般只需要单相绕组即可，但单相绕组通以单相交流电时产生的磁场是脉动磁场，单相运行的电动机没有起动转矩。为使电动机能自行起动和改善运行性能，除工作绕组（又称主绕组）外，在定子上还安装一个辅助的起动绕组（又称副绕组）。两个绕组在空间相距900或一定的电角度。单相异步交流电动机的结构单相异步交流电动机的结构单相异步交流电动机的工作原理1、单相绕组的脉振磁场定子绕组：主绕组是一单相绕组mm：加一正弦交流电→气隙→产生脉振磁场F0脉动磁场：磁场大小及方向随电流的变化而变化，但磁场的轴线却固定不变。结论磁场只是脉动而不旋转，电动机不起动。1）n=0，T＝0，无起动转矩，不采取措施，电机不能自行起动。2）如果外力使电机转动：n0，T0，正转；n0，T0，反转可以运行但不能起动。单相异步交流电动机的工作原理单相异步交流电动机的工作原理2、两相绕组的旋转磁场单相分相式：定子安放2相绕组，它们参数相同，但空间位置上相差900电角（对称），2相对称绕组中通入大小相等，相位相差900电角的2相对称电流。合成磁场：一个旋转磁场：n1=起动必要条件：1）定子具有空间不同相位的2个绕组2）两相绕组中通入不同相位的交流电流，分相pf160单相异步交流电动机的工作原理分析：1）转子静止时，n=0,S=1，合成转矩为0。单相感应电动机无起动转矩，故单相异步电动机不能自行起动。三相异步电动机电源断一相，相当于一台单相异步电动机，故不能起动。2）当s≠1时，T≠0，且T无固定方向，取决于s的正负。一旦旋转，转向依外力方向而定，即在外力矩作用下，电机可朝外力方向旋转。三相感应电动机运行中断一相，电机仍能继续运转。3）由于存在负序转矩，使合成转矩减小，过载能力低，TF不变，n下降→S上升→I2`上升→I1上升→温升增加。单相异步交流电动机的工作原理一、分相起动电动机分相起动电动机包括电容起动电动机、电容运转电动机和电阻起动电动机根据获得旋转磁场方式的不同，主要分为分相电动机和罩极电动机特点：ⅰ）起动绕组和电容按短时工作设计；ⅱ）电容起分相和提高功率因数的作用。由于起动绕组和电容按短时工作设计，因此，当n达75～80%n1时，离心开关自动打开。单相异步交流电动机的主要类型1）定子具有空间不同相位的2个绕组2）两相绕组中通入不同相位的交流电流，分相产生旋转磁场。3）电容器C配得合适，可使超前900→圆形旋转磁势，TS↑，IS↓ZI超前900UI特点：起动转距较大，起动电流也较大，应用在空气压缩机、电冰箱、水泵、电扇(70W)等满载起动的场合。应用最普遍电容起动单相异步电动机起动：C1↑→→TS↑运行：（75～80）％η1时，C2切除→C较小→运行性能较好应用：家用电器、泵、小型机械等改变方向：对调主绕组或副绕组2个接线端电容运转单相异步电动机特点：ⅰ）起动绕组和电容器按长期工作设计；ⅱ）过载能力、功率因数和效率均较高；ⅲ）容量能做到五十瓦至几千瓦；ⅳ）应用比较广泛，如应用于压气机、空调等。电容运转单相异步电动机在起动绕组中串联电阻来分相，即工作绕组电阻小，电抗大；起动绕组电阻大，电抗小。二、罩极电动机1、结构特点：定子作成凸极式，由硅钢片叠压而成，工作绕组为集中绕组，套在定子磁极上，每个极靴表面1/3～1/4处开有一个小槽，放入罩极绕组（短路环），如下图：电阻起动单相异步电动机一、电阻起动电动机特点：结构简单，制造方便，成本低，维护方便，但起动和运行性能差，用于小功率，空载起动，如台扇。电阻起动单相异步电动机2、工作原理k.1.3.在时间上滞后一个角度Ψ，而两个绕组在空间也相隔一个角度，产生旋转磁场，转向由未罩极部分转向罩极部分。电机转向也由未罩极部分转向罩极部分。3.1.3、改变转向的方法：1）定子上绕制两套起动绕组；2）将定、转子反向安装。4、优缺点：起动转矩小，结构简单，不需要电容器。5、应用:用于小容量电动机中。如应用于小型风扇、电动模型和电唱机中。电阻起动单相异步电动机方法：同三相异步电动机，改变定子电压：串电抗器、晶闸管调压一、调速方法：串电抗器调速简单，方便，但有级调速，T、P↓台风扇用单相异步电动机的调速2、晶闸管调压双向晶闸管、双向二极管，带电压开关的电位器、电阻、电容无级调速单相异步电动机的调速3.自耦变压器调速调自耦变压器调压：a:调速时整台电动机降压：低速档起动性能差b:工作绕组降压：低速档起动性能较好，接线复杂单相异步电动机的调速4.串电容调速电容与容抗成反比，电容量大－容抗小－相应的电压降也小，n就高，R为泄防电阻特点：电动机起动性能好，正常运行时无功率损耗，效率高单相异步电动机的调速5.绕组抽头法调速定子绕组上嵌放一个调速绕组，省电抗器铁心，降低成本，但接线复杂单相异步电动机的调速6.PTC元件微风档电风扇：500r/min电风扇在这样低的速度下往往难以起动，解决方法：PTC元件特性：低温：阻值小，高温呈高阻状态单相异步电动机的调速方法：与旋转磁场方向相同1.工作绕组（或起动绕组）的首端和末端与电源的接线对调；2．电容器从第一组绕组改接到另一节绕组（电容运转电动机）强洗：电动机始终朝一个方向旋转S1:通电时间S2：正反转标准：正30s停止30s反转5s单相异步电动机的反转对调主或副绕组中任何一个绕组的2个出线端S1:脱水定时器触点S2：脱水桶门盖连锁触单相异步电动机的反转单相异步电动机的应用范围单相异步电动机是由单相交流电源供电的一种小容量交流电机。由于它结构简单、成本低廉、运行可靠、噪声小、维修方便，并可以直接在单相220V交流电源上使用，因此被广泛用于办公场所、家用电器等方面。如小功率鼓风机、搅拌机、砂轮、电钻、洗衣机、电冰箱、电风扇、抽排油烟机、小型机床、医疗器械等均需要单相异步电动机驱动。