课题一单相异步电动机

1、p 课题一 单相异步电动机p课题二 三相异步电动机p课题三 三相异步电动机基本控制线路课题一 单相异步电动机任务一任务一 单相异步电动机的基本知识单相异步电动机的基本知识 学习目标学习目标熟悉单相异步电动机的基本结构了解单相异步电动机的工作原理熟悉常见单相异步电动机的特点和应用范围任务二 单相异步电动机的反转、调速和检修学习目标学习目标掌握单相异步电动机反转和调速的方法了解单相异步电动机常见故障的处理方法 任务一 单相异步电动机的基本知识 电动机是将电能转换为机械能的一种常用设备，他可以为机器设备提供动力，相当于机器设备的心脏。目前，绝大多数生产机械都用电动机驱动。 目前使用广泛的交流电动机有

2、单相异步电动机和三相异步电动机。 单相异步电动机是利用单相电源供电的小容量交流电动机，主要应用于小功率或只有单相电源场合，广泛应用于家用电器（电风扇、电冰箱、洗衣机等）、空调设备、电动工具、医疗器械及轻工设备中。 单相异步电动机具有结构简单、运行可靠等优点，可直接使用220V单相交流电源供电。一、单相异步电动机的结构 包括包括定子定子和和转子转子两大部分。转子结构都是笼型的，定两大部分。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，定、子铁心由硅钢片叠压而成。定子铁心上嵌有定子绕组，定、转子之间有气隙。转子之间有气隙。内转子结构形式的单相异步电动机，转子位于电动机内部，

3、内转子结构形式的单相异步电动机，转子位于电动机内部，主要由转子铁心、转子绕组和转轴组成。定子位于电动机外主要由转子铁心、转子绕组和转轴组成。定子位于电动机外部，主要由定子铁心、定子绕组、机座、前后端盖和轴承等部，主要由定子铁心、定子绕组、机座、前后端盖和轴承等组成。台扇电动机即为内转子结构的单相异步电动机，其结组成。台扇电动机即为内转子结构的单相异步电动机，其结构如图：构如图：1.1.内转子结构内转子结构前端盖前端盖外外转子结构电动机的定子转子结构电动机的定子铁心及定子绕组置于电铁心及定子绕组置于电动机内部，转子铁心、动机内部，转子铁心、转子绕组装在下端盖内转子绕组装在下端盖内，上下端盖用螺钉

4、连接，上下端盖用螺钉连接，并借助于滚动轴承与，并借助于滚动轴承与定子铁心及定子绕组一定子铁心及定子绕组一起组合成一台完整的电起组合成一台完整的电动机。电动机工作时，动机。电动机工作时，上下端盖、转子铁心及上下端盖、转子铁心及转子绕组一起转动。图转子绕组一起转动。图示为外转子结构的吊扇示为外转子结构的吊扇电动机。电动机。上端盖上端盖挡油罩挡油罩定子定子下端盖下端盖引出线引出线外转子外转子挡油罩挡油罩2.外转子结构外转子结构二工作原理 在单相异步电动机的主绕组中通入单相交流电后，也会产生磁场，但这个磁场在空间的位置不能形成旋转磁场效应，只是磁场的强弱和方向像正弦交流电那样，随时间按正弦规律作周期性

5、变化，如图10-7所示，这种磁场称为脉动磁场。单相异步电动机的脉动磁场可以认为是由两个转速相等、转向相反的旋转磁场合成的。当电动机的转子静止时，两个旋转磁场分别在转子上产生两个大小相等、方向相反的正向转矩和逆向转矩，即合成转矩T=0，因此，转子不能自行启动。如果用外力使转子转动一下，这时，转子在合成转矩T0的作用下，就会沿着外力的方向转动起来。为了使电动机能自动启动，除在定子铁心槽里嵌放主绕组外，还必须再加嵌一个辅助绕组，并使辅助绕组与主绕组在定子中相差90的电角度。由于主绕组与辅助绕组是由同一个单相电源供电，为了使两相绕组中的电流在时间上有一个相位差，可在辅助绕组中串接电容、电阻的方法进行移

6、相，如图所示为辅助绕组串入电容的电动机接线图。图中辅助绕组WA与电容器C串联后同主绕组WM并联，当电动机接通电源时，由于辅助绕组是个容性电路（电容量应足够大），所以电流iA超前电源电压一个角度，而主绕组是个感性电路，所以电流iM滞后电源电压个角度。只要电容器选择适当，就能使iM滞后iA为90。当具有90相位差的两个电流iA和iM分别通入在空间相差90电角度的两个绕组时，将形成一个旋转磁场效应，如图所示。由图中分析可知：向在空间位置互差90电角度的两相绕组内，通入时间上互差90电角度的两相电流，此时在定子与转子之间产生的磁场即为旋转磁场。单相异步电动机的笼型结构转子在该旋转磁场的作用下，获得启动

7、转矩而旋转。三、三、单相异步电动机的应用1单相异步电动机的类型，通常是按获得启动转矩的方法不同来分类，常用的有电阻启动式、电容启动试、电容运转式、电容启动和运转式及罩极式等。1电路构成电路构成图示为单相电阻起动式异步电动机的原理图。图中图示为单相电阻起动式异步电动机的原理图。图中“1” 为主为主绕组，匝数比启动绕组多，主要呈感性。绕组，匝数比启动绕组多，主要呈感性。 “2” 为启动绕组，匝为启动绕组，匝数较少、导线较细，相对于主绕组呈阻性。由电流、电压矢量图数较少、导线较细，相对于主绕组呈阻性。由电流、电压矢量图可以看出，工作时启动绕组中的电流可以看出，工作时启动绕组中的电流I2 超前于工作绕

8、组的电流超前于工作绕组的电流 I1 一个一个角，两者之间有一定的相位差，从而可以形成旋转磁场角，两者之间有一定的相位差，从而可以形成旋转磁场, 产生起动转矩。产生起动转矩。电阻起动式异步电动机电阻起动式异步电动机2特点特点起动绕组一般是按短时工作设计起动绕组一般是按短时工作设计, 因此串有一个起动因此串有一个起动开关开关S , 当转速上升到一定程度时当转速上升到一定程度时, 开关自动断开起动绕组开关自动断开起动绕组, 由工作绕组维持运行。由于由工作绕组维持运行。由于 角不大角不大, 因此电阻起动式电因此电阻起动式电动机的起动转矩较小。动机的起动转矩较小。3应用应用适用于空载或轻载起动的场合。适

9、用于空载或轻载起动的场合。电阻起动式异步电动机电阻起动式异步电动机1电路构成电路构成图示为单相电容起动式电动机的原理图。电动机的图示为单相电容起动式电动机的原理图。电动机的启动绕组中串联了一个电容器，选择合适的电容量，启动绕组中串联了一个电容器，选择合适的电容量，可使工作绕组与启动绕组的电流相位差接近可使工作绕组与启动绕组的电流相位差接近90 ，产生，产生近似于圆形的旋转磁场。近似于圆形的旋转磁场。 电容起动式异步电动机电容起动式异步电动机2特点特点具有较大的启动转矩，且启动电流较小，因具有较大的启动转矩，且启动电流较小，因而这种电动机的起动性能较好。电容启动式电动而这种电动机的起动性能较好。

10、电容启动式电动机的起动绕组也是按短时工作设计，因此串有一机的起动绕组也是按短时工作设计，因此串有一个起动开关个起动开关 S , 当转速上升到一定程度时当转速上升到一定程度时, 开关自开关自动断开起动绕组动断开起动绕组, 由工作绕组维持运行。由工作绕组维持运行。电容起动式异步电动机电容起动式异步电动机1电路构成电路构成图示为单相电容运转式电动机的原理图。与图示为单相电容运转式电动机的原理图。与电容启动式电动机相比较，其启动绕组中不串起电容启动式电动机相比较，其启动绕组中不串起动开关动开关 S，因此启动绕组和启动电容器在电动机因此启动绕组和启动电容器在电动机启动后也参与运行，因此称为电容运转式电动

11、机。启动后也参与运行，因此称为电容运转式电动机。2特点特点这种电动机运行时输出功率大、功率因数高、这种电动机运行时输出功率大、功率因数高、过载能力强、噪声低、振动小。其缺点是起动性过载能力强、噪声低、振动小。其缺点是起动性能不如电容起动式电动机好。能不如电容起动式电动机好。3应用应用广泛应用于各种小功率的电动类日用电器中广泛应用于各种小功率的电动类日用电器中 为了使电动机的起动和运行性能都比较好，可以在为了使电动机的起动和运行性能都比较好，可以在启动绕组中串联两个相互并联的电容器，其中启动绕组中串联两个相互并联的电容器，其中 C1与启动与启动开关开关 S 串联。电动机启动时，两个电容器都参与工

12、作；串联。电动机启动时，两个电容器都参与工作；启动结束，由启动结束，由 S 断开启动电容器，只有断开启动电容器，只有 C2 参与运行，这参与运行，这样电动机的启动与运行性能都能得到保障。样电动机的启动与运行性能都能得到保障。电容起动运转式异步电动机电容起动运转式异步电动机 罩极式电动机转子是笼型罩极式电动机转子是笼型, 定子有凸极式和隐极式定子有凸极式和隐极式两种。凸出定子磁极两种。凸出定子磁极 1/3 处开槽处开槽, 短路铜环短路铜环 , 作为副绕作为副绕组组, 凸极另一个线圈为主绕组。定子绕组通入单相交流凸极另一个线圈为主绕组。定子绕组通入单相交流, 产生脉动磁场分两部分，一部分磁通不穿过

13、短路环产生脉动磁场分两部分，一部分磁通不穿过短路环, 另另一部分穿过短路环一部分穿过短路环, 由于短路环在变化磁场中产生感应由于短路环在变化磁场中产生感应电流电流, 使使2 滞后于滞后于1 , 这种相位差相当于磁场未罩的部这种相位差相当于磁场未罩的部分向被罩的部分连续移动分向被罩的部分连续移动, 磁场的中心线始终是由磁极磁场的中心线始终是由磁极的未罩部分移向被罩部分。椭圆度旋转磁场的未罩部分移向被罩部分。椭圆度旋转磁场, 使电动机使电动机产生起动转矩自行起动并运行。产生起动转矩自行起动并运行。罩极式电动机罩极式电动机i 1 2定子绕组定子绕组鼠笼式转子鼠笼式转子短路环短路环极掌极掌(极靴极靴)

14、 任务二 单相异步电动机的反转、调速和检修学习目标学习目标 掌握单相异步电动机反转和调速的方法 了解单相异步电动机常见故障的处理方法一、单相电动机的反转原理 要使单相异步电动机反转必须使旋转磁场反转，从图4两相旋转磁场的原理图中可以看出，有两种方法可以改变单相异步电动机的转向。（1）将工作绕组或启动绕组的首末端对调（2）将电容器从一个绕组改接到另一个绕组（1）将工作绕组或启动绕组的首末端对调因为单相异步电动机的转向是由工作绕组与启动绕组所产生磁场的相位差来决定的，一般情况下，启动绕组中的电流超前于工作绕组的电流，从而启动绕组产生的磁场也超前于工作绕组，所以旋转磁场是由启动绕组的轴线转向工作绕组

15、的轴线。如果把其中一个绕组反接，等于把这个绕组的磁场相位改变180，若原来启动绕组的磁场超前工作绕组90，则改接后变成滞后90，所以旋转磁场的方向也随之改变，转子跟着反转。这种方法一般用于不需要频繁反转的场合。（2）将电容器从一个绕组改接到另一个绕组在单相电容运行异步电动机中，若两相绕组做成完全对称，即匝数相等，空间相位相差90电角度，则串联电容器的绕组中的电流超前于电压，而不串联电容器的那相绕组中的电流落后于电压。转向由串联电容器的绕组转向不串联电容器的绕组。电容器的位置改接后，旋转磁场和转子的转向自然跟着改变。用这种方法来改变转向，由于电路比较简单，所以用于需要频繁正反转的场合。洗衣机中常

16、用的正反转控制电路如图所示。注：单相罩极式电动机和带有离心开关的电动机，一般不能改变转向。二、单相异步电动机的调速单相异步电动机与三相异步电动机一样，转速的调节也比较困难。如果采用变频调速则设备复杂，成本高。因此，一般只采用简单的降压调速。（1）串电抗器调速将电抗器与电动机定子绕组串联，利用电流在电抗器上产生的压降，使加到电动机定子绕组上的电压低于电源电压，从而达到降低电动机转速的目的。因此用串电抗器调速时电动机的转速只能由额定转速往低调。图1为吊扇串电抗器调速的电路图。改变电抗器的抽头连接可得到高低不同的转速。（2）定子绕组抽头调速 为了节约材料、降低成本，可把调速电抗器与定子绕组做成一体。由单相电容运行异步电动机组成的台扇和落地扇，普遍采用定子绕组抽头调速的方法。这种电动机的定子铁心槽中嵌放有工作绕组1、启动绕组2和调速绕组3，通过调速开关改变调速绕组与启动绕组及工作绕组的接线方法，从而达到改变电动机内部旋转磁场的强弱，实现调速的目的。图2是台扇抽头调速的原理图。这种调速方法的优点是不需要电抗器、节省材料、耗电少。缺点是绕组嵌线和接线比较复杂，电动机与调速开关之间的连线较多，所以不适合于吊扇。（3）绕组抽头调速双向晶闸管调速如果去掉电抗器，又不想增加定子绕组的复杂程度，单相异步电动机还可采用双向晶闸管调速