单相异步电动机

单相异步电动机实训项目1单相异步电动机的分类和结构特点项目2单相异步电动机在家用电器中的应用项目3单相异步电机的监测与维修项目4单相异步电动机实训项目1单相异步电动机的分类和结构特点一、单相交流异步电动机的分类及代号单相交流异步电动机的类型很多，按启动方法不同可分为两大类，共五种。一类是罩极式电动机，其中又分有两种:凸极式罩极电动机和隐极式罩极电动机;另一类是分相式电动机，又分为:电阻分相式电动机、电容分相式电动机和电感分相式电动机。单相交流异步电动机的产品型号是由系列代号、设计代号、机座代号、特征代号和特殊环境代号组成的，排列顺序如下:1)系列代号用字母表示单相交流异步电动机的基本系列，表示方法见表7-1。下一页返回项目1单相异步电动机的分类和结构特点

2)设计代号在系列代号的右下角，用数字表示设计代号，无设计代号的为第一次的设计产品。

3)机座代号用两位数字表示电动机转轴的中心高度，标准中心高度尺寸有:45mm,50mm,56mm,63mm,71mm,80mm,90mm,100mm。4)特征代号用两位数字分别表示电动机定子的铁芯长度和极数。常见电动机的极数有:2极、4极、6极等。

5)特殊环境代号表示该产品适应的环境，普通环境下使用的电动机无此上一页下一页返回项目1单相异步电动机的分类和结构特点代号。例如，C028022表示单相电容启动交流异步电动机，下标2表示是CO系列第二次的设计产品，80表示转轴的中心高度为80mm,22表示是2号铁芯和2极电动机。二、单相交流异步电动机的构造单相交流异步电动机主要由定子、转子、端盖、轴承、外壳等组成，如图7-1所示。

1)定子定子由定子铁芯和线圈组成，定子铁芯是由硅钢片叠压而成，铁芯槽内嵌着两套独立的绕组，它们在空间上相差90“电角度。一套称为主绕组(工作绕组)，另一套称为副绕组(启动绕组)，定子结构如图7-2所示。上一页下一页返回项目1单相异步电动机的分类和结构特点

2)转子转子为鼠笼结构，外形如图7-3所示。它是在叠压成的铁芯上，铸入铝条，再在两端用铝铸成闭合绕组(端环)而成，端环与铝条形如鼠笼。

3)端盖端盖是由铸铝或铸铁制成，起着容纳轴承、支撑和定位转子以及保护定子绕组端部的作用。

4)轴承按电动机容量和种类的不同，所用轴承有滚动轴承和滑动轴承两类，滑动轴承又分为轴瓦和含油轴承两种。

5)外壳外壳的作用是罩住电动机的定子和转子，使其不受机械上一页下一页返回项目1单相异步电动机的分类和结构特点损伤，并防止灰尘和杂物侵入。三、常见的几种单相电动机的结构特点及应用单相异步电动机根据分相的方法不同可分为单相电阻启动异步电动机、单相电容启动异步电动机、单相电容运行异步电动机、单相电容启动与运行异步电动机、单相罩极电动机等。表7-2列出了这几种常用的单相异步电动机结构特点、主要优缺点及其应用范围。由表7-2知，除电容运行式电动机和罩极式电动机外，一般单相异步电动机在启动结束后辅助绕组都必须脱离电源，以免烧坏。因此，为保证单相异步电动机的正常启动和安全上一页下一页返回项目1单相异步电动机的分类和结构特点运行，就需配有相应的启动装置。启动装置主要分为离心开关式和启动继电器式两大类。离心开关式是由安装于转轴上的旋转部分和安装于前端盖内的固定部分组成，如图7-4所示。固定部分由两个相互绝缘的半圆形铜环构成，它们与机座及端盖之间也是相互绝缘的，其中一个半圆环接电源，另一个半圆环接启动绕组。电动机静止时，安装在旋转部分上的三个指形铜触片在拉力弹簧的作用下，分别压在两个半圆形铜环的侧面。由于三个指形铜触片本身是连通的，这样就使启动绕组与电源接通，电动机开始启动。当电动机转速达到一定数值后，安装于旋转部分的指形铜触片由于离心力的作用而向外张开，使铜触片与半圆形铜环分离，即启动绕组从电源上被切除，电动机启动结束，投入正常运行。启动上一页下一页返回项目1单相异步电动机的分类和结构特点继电器一般装在电动机机壳上面，主要有电压型、电流型和差分型三种，这里不作介绍。上一页返回项目2单相异步电动机在家用电器中的应用很多家用电器都要用到单相异步电动机，如电风扇、电冰箱、空调和洗衣机等。下面我们分别一一作介绍。一、电风扇用电动机

1.概述电风扇的种类繁多，常见的有台扇、落地扇、顶扇、壁扇、转页扇、吊扇等多个品种，每个品种按扇页直径又分为多个规格。扇叶直径在250mm以上的电风扇基本上都采用电容运行式单相异步电动机，而250mm以下的电风扇有少数采用的是罩极式单相异步电动机。

2.台扇和转页扇用电动机台扇和转页扇的扇叶直径一般在400mm以下，大多数下一页返回项目2单相异步电动机在家用电器中的应用是采用4极电动机，同步转速为1500r/min;只有扇叶直径在250mm以下的风扇，才使用空极电动机，同步转速为3000r/min。电风扇电动机的转速都不高，这是从安全角度出发，以免扇叶叶尖的线速度过高而造成安全隐患。电扇用电动机主要是由定子、转子、端盖、轴承和外罩组成。图7-5是台扇电动机结构图，图7-6是转页扇结构图。3.吊扇用电动机吊扇电动机仍为电容运行式电动机，转子在内，定子在外，而外转子结构的吊扇电动机刚好相反，其转子在外，定子在内，如图7-7所示。吊扇电动机主要由定子铁芯、定子绕组、外转子、转轴、轴承、上盖、下盖等组成。其中外转子与上盖、下盖固定在一起，在它的上面装有三片扇叶作为吊扇电动机的转动部分。而转轴、定子则成了固定部分。这两部分上一页下一页返回项目2单相异步电动机在家用电器中的应用之间用滚珠轴承或滚珠轴承连接成一个整体。由于吊扇的扇叶直径比较大(900~1400mm)，一般采用14或18极电动机，对应的同步转速为428.6r/min和333.3r/min，这样可以使扇风面积大，风速缓和。二、洗衣机用电动机洗衣机按原理和运转方式可分为波轮式、滚筒式和是台扇电动机结构图，图7-6是转页扇结构图。搅拌式，按结构分为单桶和双桶的套桶式，按控制方式则可分为半自动和全自动型。单桶波轮式洗衣机只用一台电动机供洗涤用;双桶普通型和半自动型则洗涤和脱水各用一台电动机，全自动型洗涤和脱水共用一台电动机。现在多使用波轮式双桶半自动型洗衣机，波轮式双桶上一页下一页返回项目2单相异步电动机在家用电器中的应用半自动洗衣机有洗涤电动机和脱水电动机两台电动机，一般都采用电容运转式单相异步电动机，其结构与其他单相异步电动机类似，不同的是工作环境，故密封方式均采用铝壳密封。

1.洗涤电动机因为洗衣机要在满负荷条件下频繁地启动和正、反转，因此要求洗涤电动机的启动电流较小，启动转矩较大，且过载能力强。由于正、反转比较频繁，所以定子的主、副两个绕组采用在线径、匝数、绕组形式、跨距、接线规律等方面完全相同的绕组，只是在定子圆周上相差90“电角度。波轮式洗衣机的洗涤电动机一般采用专门为洗衣机设计的XD型电动机，常用的有90W,120W,180W,250W四种规格，均上一页下一页返回项目2单相异步电动机在家用电器中的应用为4极电动机，其同步转速为1500r/min2.脱水电动机脱水电动机同样是在满负荷条件下启动，但不需要反转，对脱水电动机的要求是启动转矩较大，过载能力强。所以其定子的主、副两个绕组不相同。脱水电动机的功率比洗涤电动机小，国产脱水电动机的额定功率一般有25W,40W,60W三种规格。脱水电动机的结构与XD型洗涤电动机相似，但性能指标要相对低一些。三、电冰箱压缩机与空调器压缩机的结构压缩机是电冰箱、空调器以及其他制冷系统中最重要的上一页下一页返回项目2单相异步电动机在家用电器中的应用部分。压缩机由其中的电动机提供原动力，吸入由蒸发器排出的低温、低压的制冷剂蒸汽，将其压缩成高温高压的蒸汽后送入冷凝器中凝结成液态制冷剂，以实现连续的制冷循环。家用电冰箱所用的压缩机一般都为全封闭式压缩机，它的电动机与压缩机同轴，被密封在一个黑色的铁壳中，电动机转子直接装在压缩机曲轴一端，直接带动压缩机曲轴运转。空调器压缩机与电冰箱压缩机在原理上基本相同，其不同点在于结构参数和工作条件不同。空调器所用的压缩机属于高背压压缩机，而电冰箱所用的压缩机为低背压压缩机。一般家用空调器采用全封闭式压缩机，主要有往复活塞式和滚动活塞式压缩机。家用电器压缩机中的电动机多采用单相交流异步电动机。它的结构与其他单相电动机基本一致，就电冰箱、空调器等上一页下一页返回项目2单相异步电动机在家用电器中的应用制冷设备而言，输出功率小于130W的制冷压缩机，多采用电容启动式电动机和电阻启动式电动机，大功率压缩机多采用电容启动运行式电动机，下面介绍家用电冰箱中用得最多的电阻启动单相异步电动机的工作原理。电冰箱用电阻启动式单相异步电动机的启动绕组在启动后由启动器断开。启动器有重锤式启动器和PTC元件启动器两种，PTC元件相当于一个热敏电阻器RoPTC元件的工作特性如图7-8所示，当温度t较低时，PTC元件本身的电阻值R很小，当高于一定温度后，即呈高阻值状态，这种特性正好满足压缩机上的电阻分相单相电动机的启动需要。用PTC元件组成的PTC启动继电器与启动绕组串联后接人电路，如图7-9所示。在电路通电的开始一段时间内(1~5s)，由于PTC中通过的电流时间较短，所产生的热量较少，故PTC上一页下一页返回项目2单相异步电动机在家用电器中的应用元件的电阻值很小，相当于图7-8中曲线OA段。启动绕组中流过一定的电流，使电动机启动。经过几秒钟后，电动机启动完毕，由于电流的热效应，PTC元件温度升高到B点，使PTC元件的电阻值变得很大，则启动绕组相当于处于断路状态，完成启动过程。由于该类电动机启动转矩小，因此当电冰箱在工作中突然断电后又很快恢复供电时。压缩机有残压而可能使电动机无法拖动压缩机工作，这样就有可能导致烧坏电动机。必须经过几分钟以后，让压缩机压力下降，才能重新通电启动电动机。上一页返回项目3单相异步电机的监测与维修一、单相异步电动机的性能检测

1.空载电流和工作电流测量空载电流是指电动机在额定电压下，不带负载运转时的电流值，电动机的空载电流与额定电流的比值应符合规定的范围。工作电流是指电动机在额定电压下，带一定负载运转时的电流值，工作电流应不大于额定电流。测量电动机的空载电流和工作电流可使用交流电压表。以电容运转式电动机为例，测量电路如图7-10所示。

2.堵转电压测量堵转电压是指电动机在转子被卡住不转的情况下，当通过定子绕组的电流为额定值时，加在定子绕组上的电压值，其下一页返回项目3单相异步电机的监测与维修大小可反映出电动机的漏抗、损耗、效率和功率因数等指标。因此堵转电压必须在规定的范围内，电动机才能正常运转。堵转电压测量电路如图7-11所示。图中T为调压器，测量时用来调整加在电动机定子绕组上的电压。

3.绝缘电阻测量电动机的绝缘电阻包括主、副绕组对外壳的绝缘电阻和主副绕组之间的绝缘电阻，可使用兆欧表进行测量，单相电动机的绝缘电阻值应不低于20MΩ。4.直流电阻测量测量电动机定子绕组的直流电阻可使用双臂电桥，直流电阻的测量可用来检查绕组的断路和短路故障。上一页下一页返回项目3单相异步电机的监测与维修

5.温升测量温升测量使用普通温度计测量误差较大，可采用测量定子绕组直流电阻变化的方法。先用直流电桥测出定子绕组的冷态电阻R0，然后使电动机满负荷运转数小时，待温度稳定后，切断电源，再测出其热态电阻RT，用下列公式可求出温升△T：

6.转速测量测量电动机的转速可使用机械式转速表或数字式转速表，测量时将转速表的测量头顶在电动机的转轴上，用力不能太大，但也不能太小，以免产生相对滑动。上一页下一页返回项目3单相异步电机的监测与维修二、单相异步电动机的故障与处理单相电容分相式交流异步电动机的故障有电气故障和机械故障两类。电气故障主要有:定子绕组断路、定子绕组接地、定子绕组绝缘不良、定子绕组匝间短路、分相电容器损坏、转子笼型绕组断条等故障。机械故障主要有:轴承损坏、润滑不良、转轴与轴承配合不好、安装位置不正确、风叶损坏或变形等。单相电容分相式交流异步电动机的故障检修，通常是先根据电动机运行时的故障现象，分析故障产生的原因，通过检查和测试，确定故障的确切部位，再进行相应的处理。单相电容分相式交流异步电动机的常见故障现象、产生原因及处理方法见表7-3及其续表。上一页下一页返回项目3单相异步电机的监测与维修三、单相异步电动机的故障检修在电动机维修中，较多是对定子绕组电气故障的维修，在此简要讲述单相电容分相式异步电动机常见电气故障的形成原因与检修方法。

1.定子绕组断路故障的检修定子绕组断路主要原因是由于绕组线圈受机械损伤或过热烧断，表现为主绕组断路时电动机不转;副绕组断路时电动机不能启动。检查绕组断路可使用万用表欧姆挡或直流电桥测量绕组的直流电阻，有时断路故障可能是因连接线或引出线接触不良产生的，因此应先进行外部接线检查。上一页下一页返回项目3单相异步电机的监测与维修若判定为绕组内部断路，可拆开电动机抽出转子，将定子绕组端部捆扎线拆开，接头的绝缘套管去掉，再用万用表逐个检查绕组中的每个线圈，找出有断路故障的线圈。若绕组线圈断路点在绕组的端部，则可以采取加强绝缘的方法处理，若绕组断路点在定子铁芯槽内，则需要拆除有断路故障的线圈，直接更换或采用穿绕修补法修复。更换或修复后将接线焊好，并恢复绝缘，再检查整个绕组是否全部完好。

2.定子绕组接地故障的检修定子绕组接地，就是定子绕组与定子铁芯短路，造成绕组接地的主要原因是由于绝缘层破坏。主要表现为电动机外壳带电或烧断熔丝。绕组接地点多发生在导线引出定子槽口处，上一页下一页返回项目3单相异步电机的监测与维修或者是绕组端部与定子铁芯短路。检查绕组接地可以用36V的校验灯检验，也可以用万用表欧姆挡测量。若判断为定子绕组接地，可拆开电动机抽出转子，把定子绕组端部捆扎线拆开，接头的绝缘套管去掉，再用万用表逐个检查绕组中的每个线圈，找出有接地故障的线圈。若绕组线圈接地点在绕组的端部，则可采取加强绝缘的方法处理，若线圈接地点在定子铁芯槽内，则应拆除有接地故障的线圈，然后在定子铁芯槽内垫一层聚醋薄青壳纸，更换新的绕组线圈或采用穿绕修补法修复。穿绕修补法参见模块六中的项目4。更换或修复后将接线焊好，并恢复绝缘，再检查整个绕组是否全部完好。上一页下一页返回项目3单相异步电机的监测与维修

3.定子绕组匝间短路故障的检修定子绕组匝间短路主要原因是由于绝缘层损坏。主要表现为电动机启动困难、转速慢、温升高。匝问短路还容易引起整个绕组烧坏。若判定有绕组匝间短路，可拆开电动机抽出转子，先对定子绕组进行直观检查，主要观察线圈有无焦脆之处，当某个线圈有焦脆现象时，该线圈可能有匝间短路。若绕组匝间短路处不易发现，可把绕组端部捆扎线拆开，接头的绝缘套管拆掉，给定子绕组通入36V的交流电压，用万用表的交流电压挡测量绕组中的每个线圈，如果每个线圈的电压都相等，说明绕组没有匝间短路，如有某个线圈的电压低了，说明该线圈有匝间短路。检查定子绕组匝间短路也可以使用短路探测器测试，检测方法参见模块六中的项目4。上一页下一页返回项目3单相异步电机的监测与维修

当短路线圈无法修复时，则应拆除有短路故障的线圈，然后在定子铁芯槽内垫一层聚醋薄青壳纸，更换新的绕组线圈或采用穿绕修补法修复。更换或修复后将接线焊好，并恢复绝缘，再检查整个绕组是否全部完好。

4.定子绕组绝缘不良故障的检修定子绕组绝缘不良主要是由于绕组严重受潮或长期超载运行绝缘老化引起，主要表现为运行时电动机外壳带电或绕组打火冒烟。定子绕组绝缘不良可使用兆欧表测量电动机的绝缘电阻，检查前应先将主、副绕组的公共端拆开，分别测量主、副绕组间以及主、副绕组对外壳绝缘电阻。当绝缘电阻小于0.5MΩ时说明定子绕组绝缘不良，已不能使用。上一页下一页返回项目3单相异步电机的监测与维修若定子绕组绝缘不良是由于绕组严重受潮引起的，此时可用100~200W的灯泡放在定子绕组中间，置于一个箱子内烘烤，或使用电烘箱烘烤，也可给绕组通以36V以下的交流电压，使其发热以驱除潮气，直至使电动机的绝缘性能达到要求，随后进行浸漆处理。若是定子绕组的绝缘严重老化，则要拆换整个绕组。

5.转子笼型绕组断条故障的检修转子笼型绕组断条主要表现为电动机启动困难，运行时转速慢，负载能力降低。如果在排除了定子绕组匝间短路故障后，电动机转速还是低，可进一步检查转子上的笼型绕组。比较简单的检查方法是电流检查法。不用拆开电动机，直接对定子绕组施加10%的额定电压，串入电流表，用手上一页下一页返回项目3单相异步电机的监测与维修缓慢转动转子，转子笼型绕组正常时，电流只有很微弱的变化，若转子笼型绕组断条，则电流会发生幅度较大的变化。若判定有转子笼型绕组断条，可拆开电动机抽出转子，先对转子进行直观检查，若断条处不易发现，可使用短路测试器进行检测，检测方法参见模块六中的项目4。找出断条位置后把断裂或脱焊处重新焊好并修磨光整，再检查转子是否全部完好。上一页返回项目4单相异步电动机实训一、实训一单相异步电动机的性能检测

1.实训目的了解单相异步电动机的主要性能参数，掌握单相异步电动机的检测技能。

2.仪表、器材和工具

(1)仪表:交流电压表、交流电流表、万用表、5