电机课件第七章

第七单元单相异步电动机单相异步电动机是利用单相电源供电的一种小容量交流电动机。优点：结构简单，运行可靠，维修方便，可直接接220V电源。应用：计算机风扇、洗衣机、冰箱、小型车床缺点：与同容量三相电机比，体积大，运行性能差，效率低，所以一般只做成小型和微型，一般为几瓦到几百瓦之间。单相异步电动机的感性认识课题一单相异步电动机原理、结构和分类主要内容：一、脉动磁场的分布和合成二、单相异步电动机分类三、单相罩极式异步电动机四、单相电阻启动异步电动机五、单相电容运行异步电动机六、单相电容启动异步电动机七、双值电容单相异步电动机八、单相异步电动机的启动开关一、脉动磁场的分布和合成当单相交流电通入单相定子绕组时，就会在绕组轴线方向上产生一个大小和方向交变的磁场，称为脉动磁场。脉动磁场：空间位置不变，磁感应强度B的幅值在时间上随交流电流按正弦规律变化。磁场不会旋转，不切割磁力线，也就不会产生启动转矩。所以单相异步电动机是不会自行启动的。为了便于分析，把这个脉动磁场分解为大小相等、方向相反的两个旋转磁场。如下图所示;t8t7t6t5t4t3t2t1BtBBBB1B1B1B1B1B1B1B1B2B2B2B2B2B2B2B2BBBB=0B=0Bt7t6t5t4t2t1t3t0两个旋转磁场作用于笼形转子的导体中产生两个方向相反的电磁转矩T1和T2合成后得到单相异步电动机的机械特性。

其中，T1由B1产生（正向转矩）

T2由B2产生（反向转矩）单相异步电动机一相绕组通电的机械特性有如下特点;①当n=0时，T1=-T2，无启动转矩，所以不能自行启动即“不推不转”②当n>0时，则T>0；机械特性在第一象限，即“正推正转”③当n<0时，则T<0；机械特性在第三象限，即“反推反转”T2T1二、单相异步电动机分类

为了获得单相异步电动机的启动转矩，常在定子绕组上放两套绕组，空间位置上差90度，一套工作绕组（主绕组）—长期工作。一套启动绕组（副绕组）—产生启动转矩固定电动机转向。根据启动方向分以下几类：

①电阻分相式—电阻启动单相异步电动机“YU”②电容分相式—电容运行单相异步电动机“YY”—电容启动单相异步电动机“YL”—双值电容单相异步电动机“YL”③罩极式—单相罩极式异步电动机“YJ”三、单相罩极式异步电动机结构特点:定子铁心由厚0.5mm的硅钢片叠压而成，每个磁极的1/3处开有小槽在极柱上有铜制的短路环，励磁绕组套在整个磁极上，结构如图示：定子绕组内通入单相交流电时，磁场变化如下：①电流i从0增加上时，磁通增加，根据楞次定律短路环中产生感应电流，将阻止磁通的变化，所以罩住部分磁通较疏，未罩部分磁通较密。②当电流i达到最大时，电流基本不变化，磁通最大，但磁通也基本不变化，铜环中基本没有感应电流，铜环对磁场无影响，这时磁极中的磁场均匀分布。③当电流从最大值下降时，磁通也下降，楞次定律知，铜环中的感应电流阻碍磁通减小，所以这时，被罩部分磁通密，未罩部分磁通疏。从以上分析可以看出：

罩极电动机磁极的磁通达分布在空间上是移动的，由未罩部分向被罩部分移动，好似旋转磁场一样，使笼型转子获得启动转矩，并且决定了电机的转向是由未罩部分向被罩部分移动。转向由内部决定，改变电源接线不能改变电动机的转向。优点：结构简单，制造方便，成本低，运行时噪声小，维护方便。缺点：启动性能和运行性能差，效率和功率因数较低，方向不能改变。应用：小功率空载启动场合，如计算机的散热器，仪表风扇，电唱机等。罩极式异步电动机特点：四、电阻启动异步电动机结构特点：工作绕组LZ匝数多、导线较粗，可近似看成纯电感负载；启动绕组LF导线较细，又串有启动电阻R，可近似看成纯电阻负载，通过电阻来分开两个支路电流的相位。启动特点：节约了启动电容，启动时工作绕组和启动绕组同时工作，当转速达到额定值的80%左右时，启动开关断开，启动绕组从电源上切断。它具有中等启动转（一般为额定转矩的1.2~2.2倍），但启动电流较大，实际上许多电动机的启动绕组滑串联电阻，而是设法增加导线电阻，从而使启动绕组本身就有较大的电阻。运行特点：工作绕组工作，它在电冰箱压缩机中得到广泛的应用。电路图五、电容运行异步电动机结构特点：定子铁心上嵌放两套绕组，绕组的结构基本相同，空间位置上互差90度，工作绕组LZ接近电感性负载，其电流相位落后电压接管90度，启动绕组LF上串接电容器，合理选择电容值，使串联支路电流超前工作绕组电流约90度。启动特点：空间上有两个相差90度的绕组，通入两绕组的电流在相位上相差90度，两绕组产生的磁动势相等。运行特点：结构简单，使用维护方便，堵转电流小，有较高的效率和功率因数，但启动转矩较小，多用于电风扇，吸尘器等。电路图六、单相电容启动异步电动机结构特点：结构与单相运行电容电动机相类似，但电容启动异步电动机的启动绕组中将串联一个启动开关S。启动特点:当电动机转子静止或转速较低时，启动开关S处于接通位置，启动绕组和工作绕组一起在单相电源上，获得启动转矩。当电动机转速达到额定转速的80%左右时，启动开关S断开，启动绕组从电源上切断，此时单靠工作绕组已有较大转矩，驱动负载运行。运行特点：具有较大启动转矩（1.5~3.5倍的额定转矩），但启动电流较大，适用于重载启动的机械。如小型空压机，洗衣机，空调机。电路图七、双值电容单相异步电动机结构特点：C1为启动电容，容量较大，C2为工作电容，容量较小，两只电容器并联后与启动绕组串联。启动特点：启动时两只电容器都工作，电动机有较大启动转矩，转速上升到额定转速的80%左右后，启动开关S将启动电容C1断开，启动绕组上只串联工作电容C2，电容量减少。运行特点：双值电容电动机有较大的启动转矩（2~2.5倍额定转矩），又有较高的效率和功率因数，它广泛应用于小型机床设备中。电路图八、单相异步电动机的启动开关自行阅读并做相应总结。第七单元

课题二单相异步电动机的绕组和嵌线复习：一、脉动磁场的分布和合成

二、单相异步电动机分类

三、单相罩极式异步电动机

四、分相式异步电动机

主要内容一、单相异步电机绕组概述二、绕组的基本术语三、电阻启动或电容启动电动机定子绕组四、电容运行电动机定子绕组五、正弦绕组简介一、单相异步电机绕组概述单相异步电动机定子绕组分为：集中绕组—主要用于罩极式电动机

分布绕组单层绕组—同心绕组链绕组交叉绕组

双层绕组正弦绕组(工艺复杂但启动运行性能差)（主要用于分相式异步电机）（结构简单应用较多，但性能比双层的差)二、绕组的基本术语1、线圈、线圈组、绕组

线圈是用绝缘导线按一定形状、尺寸在绕线模上绕制而成的，可由一匝或多匝组成。

多个线圈按一定规则连接成一组就称为线圈组（一般一个相带为一组）。

线圈组按一定规律连接在一起组成某相绕组。（三相异步电动机有三相绕组）2、极距极距是指每一磁极所占圆周距离，一般多用定子上的槽数来表示。

Z1—定子铁心总槽数2P—磁极数

3、线圈节距y

一个线圈的两个有效边所跨定子圆周的距离称为节距，一般也用定子槽数来表示。如某一线圈的一个有效边放在第一槽，另一个放在第六槽，则节距为y=6-1=5

当时称为整节距，较常用。当时称为短节距，可节省导线。当时称为长节距，浪费导线，一般不用。4、机械角度和电角度机械角度—一个圆周所占的角度。

电角度=p×机械角度=p×36005、每极每相槽数每一个极下每个相带所占的槽数。

m—相数三、电阻启动或电容启动电动机

定子绕组特点:采用同心式较多，工作绕组占总槽数的2/3，启动绕组占总槽数的1/3。启动绕组匝数较少，一般为工作绕组匝数的1/3~1/2，而且导线面积通常为工作绕组的1/3~1/2。绘制绕组展开图的步骤：

①计算极距和每极每相槽数q②按2p划分极数，按q槽划分相带

(LZ1200相带；LF600相带)③按照LZ1-LF1-LZ2-LF2的相序标明相带④按相邻相带电流方向相反，画出所有槽内线圈的有效边的电流参考方向。（LZ和LF分开画）⑤以极相为单位按参考电流方向分别连接各组，标明出线端的首尾。例7-1电容启动单相异步电动机定子槽数Z=24，极数2p=4，画出同心绕组的展开图。解：计算极距和每极每相槽数q1和q2工作绕组占2/3槽所以启动绕组占1/3槽所以

说明:当q不为整数时，称为分数槽，由于工艺复杂，漏磁通大，应尽量避免。

123456789101112131415161718192021222324LZ2(S2)(S1)(N2)(N1)LZ2LZ1LF1LF1LF2LZ1LF2单相电容启动异步电动机绕组展开图（同心式）LZ1LZ2LF1LF2四、电容运行电动机定子绕组特点:因启动绕组长期接在电源上，为了产生理想的旋转磁场，启动绕组和工作绕组各占1/2槽，匝数和截面积也相等或接近。例7-2电容运行单相异步电动机定子槽数z=24，要数2p=4，试画出展开图解：计算极距工作绕组槽数和启动绕组槽数绘制展开图

123456789101112131415161718192021222324(S2)(S1)(N2)(N1)LZ2LZ2LZ1LF1LF1LF2LZ1LF2LZ1LZ2LF1LF2单相电容运行异步电动机绕组展开图（交叉绕组）应用相当广泛的吊扇均以电容运行单相异步电动机为动力，其特点是磁极数多，转速较慢。如p124图7-11所示。

五、正弦绕组简介正弦绕组是指绕组在各个定子铁心槽中的线圈匝数不是均匀分布的，线圈匝数是按照正弦规律分布，而且在每个槽内工作绕组、启动绕组相互重叠。一个槽内即有工作绕组又有启动绕组，使电动机气隙中的磁动势分布更接