《电机驱动与调速》第15讲（单向电机）

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讲项目3交流异步电动机及其检修

任务7单向异步电动机教学目标1、熟悉单相异步电动机的结构与原理2、掌握单相异步电动机的种类

教学重点单相异步电动机的结构与原理教学难点单相异步电动机的种类教学方法探究式、演示、情境交融、启发互动式教学法教学手段多媒体教学、动画演示教学作业布置

作业题3-32教学过程：任务7单向异步电动机1、单相笼形异步电动机的结构单相异步电动机的组成有定子、转子、轴承、机壳、端盖等。单相异步电动机的结构与三相鼠笼式异步电动机相似。如图3-17所示。1-前端盖2-定子3-转子4-后端盖5-引出线6-电容器图3-17单相异步电动机的结构3定子铁心由硅钢片冲槽叠压而成，定子铁心上嵌有定子绕组。转子都是铸铝笼型结构。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。为使电机能自起动和改善运行性能，除主绕组（又称工作绕组）外，定子上还安装起动绕组（又称起动或副绕组）。两个绕组空间相距900电角度。主绕组接交流电源，辅助绕组串接离心开关S或起动电容、运行电容等之后再接入电源。

主绕组产生主磁场，辅助绕组产生起动转矩。4

2、单相异步电动机的接线方式按获得起动转矩的方法不同分为电阻起动式、电容起动式、电容运转式、电容起动运转式及罩极式等。

（1）电容起动式单相电动机电动机起动时，将辅助绕组、电容器及惯性开关S串联后与主绕组并联，一起接在单相交流电源上，当电动机静止不动或转速较低时，装在电动机后端上的惯性开关S处于闭合状态。如图3-18(a)所示。5

（2）电容运转式单相电动机如果将上述电动机的辅助绕组由原来较小的截面改为较大截面的导线，并使辅助绕组不仅产生起动转矩而且参加运行，在运行时串联在辅助绕组电路中的电容器仍与电路接通，保持起动时产生的两相交流电和旋转磁场的特性，即保持一台两相异步电动机的运行状态，这样不仅可以得到较大的转矩，而且电动机的功率因数、效率、过载能力都可以提高。这种带有电容器运行的电动机，称为电容运转式电动机，简称电容式电动机。

(a)电容起动式(b)电容起动和运行式图3-18单相电动机接线6

（3）电容起动和运转式电动机为提高电容式电动机的功率因数和改善起动性能，备有两个不同容量的电容器，如图3-18(b)所示。起动时，与电容器C1并联的一个容量较大的起动电容器C2也接入辅助绕组电路中；起动后，离心开关自动断开，使C2脱离电源，而辅助绕组与C1串联后，仍与主绕组并联接在电源上参与正常运行。

（4）罩极式电动机罩极式异步电动机是结构最简单的一种单相异步电动机，它的定子铁心多数做成凸极式，由硅钢片叠压而成；在磁极的1/3～1/4部分开一个小槽，并用短路铜环把这部分罩起来，故称罩极电动机。它的转子仍为笼型，其结构如图3-20所示。7

（5）电阻起动式电动机只要将图3-18中的电容器C换成电阻器R就构成电阻起动单相电动机，如图3-21所示。这种电动机的特点是起动绕组Z1Z2的导线较细，主绕组的导线较粗，则起动绕组的电阻值比主绕组大，流过两绕组的电流有相位差，在定子与转子气隙中产生旋转磁场而使转子转动。其起动转矩小，宜空载起动。图3-20罩极式单相电机图3-21电阻起动式单相电机8

（6）PTC起动器图3-22用PTC起动的单相异步电动机PTC起动器又称半导体起动器，具有正温度系数的热敏电阻器件，具有在陶瓷原料中掺入微量稀土元素烧结后制成的半导体晶体结构。它具有随温度的升高而电阻值增大的特点，有着无触点开关的作用。PTC元件与起动绕组串联，电机起动时，PTC元件的温度较低，电阻值较小，可近似为通路。电机起动电流很大（正常运转电流的5-7倍），PTC元件在大电流作用下温度升高达临界温度(约100oC)，元件的电阻值增大至几十千欧，使电流难以通过，可近似为断路。此时，与之串联的起动绕组相当于断路，而运行绕组继续使电动机正常运行。9

3、单相交流电动机的工作原理单相异步电动机的主绕组通入单相交流电，产生强弱和方向像正弦交流电作周期性变化的脉动磁场。为使电动机能自动起动，定子铁心槽里嵌放两个绕组（主绕组和辅助绕组），辅助绕组与主绕组在定子铁心槽中相差90º电角度。

图3-23脉动磁场图3-24电容式电动机接线10为使两相绕组中的电流有一个相位差，可在辅助绕组中串接电容、电阻进行移相。下面以辅助绕组串入电容的单相电动机为例，如图3-24所示。辅助绕组WA与电容C串联后同主绕组WM并联，再接入电源。电动机接通电源时，因辅助绕组电路为容性（电容量应足够大），故电流iA超前电源电压一定角度，而主绕组电路为感性，故电流iM滞后电源电压一个角度。只要电容器选择适当，就能使iM滞后iA90º。

相位差90º的两个电流iM和iA分别通入空间相差90º电角度的两个绕组，将产生一个旋转磁场。转子在该旋转磁场的作用下，获得起动转矩而旋转。11图3-25单相电动机旋转磁场

4、单相异步电动机的调速方法

（1）串电抗器调速在电动机的电源线路中串联起分压作用的电抗器来调节电抗值，从而改变电动机两端的电压，达到调速目的。串电抗器调速结构简单、容易调整调速比，但耗材多、体积大。12

（2）抽头法调速将电抗器和电机结合在一起，再在电动