单相异步电动机认知二

城市轨道交通低压电工技术认知单相异步电动机

(起动、反转和调速）要求学生通过学习，掌握单相异步电动机的起动、反转和调速等知识点。学习目标教学重点电动机的起动1电动机的反转2电动机的调速3121.单相电容运行式异步电动机的起动

在三相异步电动机模块中曾讲到，当三相定子绕组通入三相对称交流电流时，则产生旋转磁场，在电磁力矩的作用下转子转动；而单相电动机的工作绕组通入单相交流电时，产生的是脉动磁场而不是旋转磁场，脉动磁场并不能使转子自行启动。13单相异步电动机工作绕组通入单相交流电时，产生的脉动磁场如图（a）所示。脉动磁场分解成两个大小相等（B1=B2）、方向相反的旋转磁场。从图（b）中看出：在t0时刻B1、B2处在反向位置，矢量合成为零；在t1时刻B1顺时针旋转45°，B2逆时针旋转45°，矢量合成为B1；在t2时刻B1、B2又各转了45°，相位一致，矢量合成为2B1……脉动磁场的电磁转矩单相脉动磁场及其分解（a）单相电动机工作绕组的脉动磁场（b）脉动磁场的分解14两个旋转磁场产生的转矩曲线如图中的两条虚线所示。转矩曲线T1是顺时针旋转磁场产生的，转矩曲线T2是逆时针旋转磁场产生的。在n=0处，两个力矩大小相等、方向相反，合成力矩T=0。在n≠0处，两个力矩大小不相等、方向相反，合成力矩T≠0。图中合成力矩T用实线表示，可以看出，脉动磁场虽然启动力矩为零，但启动后电动机就有运转力矩了，电动机正反向都可转动，旋转方向由启动时所加外力的方向决定。因此，单相异步电动机必须施加初始外力，才能使电动机启动运转。单相异步电动机的转矩特性15~KDCWSTW:主绕组（工作绕组）ST：启动绕组K：离心开关AXA'X'电容分相式单相异步的起动原理WSTAXA'X'16(1)电容分相式单相异步的起动原理~KDCWST接近90°17~KDCWSTAXA'X'WSTAXA'X't=t0NSt=t0WSTAXA'X'NSWSTAXA'X'NSt=t1磁场逆时针方向旋转t=t0t=t119起动工作原理~KDCWSTAXA'X'启动时开关K闭合，使两绕组电流相位差约为90°，从而产生旋转磁场，电机转起来转动正常以后离心开关被甩开，启动绕组被切断，而电机仍按原方向继续转动20(2)单相电容运行式异步电动机的工作原理在电动机定子铁心上彼此间隔90°嵌放两套绕组，主绕组LZ和副绕组LF在启动绕组LF中串入电容器，再与工作绕组并联在单相交流电源上，经电容器分相后，产生两相相位差90°的交流电转子在旋转磁场中受电磁转矩的作用与旋转磁场同向异步转动与三相电流产生旋转磁场一样，相位差90°的两相电流也能产生如下图（b）所示的旋转磁场。旋转磁场的转速为21两相旋转磁场的形成如果单相异步电动机运转后，将启动绕组切断，转子在合成力矩作用下继续旋转，称为电容启动式异步电动机，适用于较轻负载。如果启动绕组一直保持接通状态，称为电容运行式异步电动机，其电磁力矩较大，适用于较重负载。222.单相异步电动机的反转即把工作绕组或启动绕组中的一组首端和末端对调。因为异步电动机的转向是从电流相位超前的绕组向电流相位滞后的绕组旋转，如果把其中的一个绕组反接，等于把这个绕组的电流相位改变了180°，假若原来这个绕组是超前90°，则改接后就变成了滞后90°，结果旋转磁场的方向随之改变。单相异步电动机反转必须要旋转磁场反转，改变旋转磁场方向的方法有：(1)改变绕组接线23(2)改变电容器与绕组的连接如洗衣机电动机需要定时正反转，其控制线路如图所示。这种单相异步电动机的工作绕组与启动绕组需要互换，所以工作绕组、启动绕组的线圈匝数、粗细、占槽数都应相同。当定时器开关处于图中所示位置时，电容器串联在LZ绕组上，ILZ电流超前于ILF相位约90°经过一定时间后，定时器开关将电容器从LZ绕组切断，串联到LF绕组，则ILF电流超前于ILZ相位约90°，从而实现了电动机的反转。洗衣机电动机的正反转控制线路243.单相异步电动机的调速单相异步电动机的调速方式一般有串电抗器调速、绕组内部抽头调速、晶闸管调速等。将电抗器与电动机的两个绕组串联，利用电抗器产生电压降，使电动机绕组上的电压下降，从而将电动机转速由额定转速往下调，其控制电路如图所示

这种调速方法简单、操作方便，但只能有级调速，且电抗器上消耗电能。在老式电风扇上常使用这种调速方式（1）串电抗器调速串电抗器调速控制电路图25电动机定子铁心嵌放有工作绕组LZ、启动绕组LF和中间绕组LL，通过开关改变中间绕组与工作绕组及启动绕组的接法，从而改变电动机内部气隙磁场的大小，使电动机的输出转矩也随之改变，其电路原理如图所示。这种调速方法不需电抗器，材料省、耗电少，但绕组嵌线和接线复杂，电动机和调速开关接线较多，且是有级调速。（2）绕组内部抽头调速绕组抽头调速控制电路图（a）内置抽头（b）外置抽头26利用改变晶