电机与拖动技术项目化教程 课件 项目三　单相异步电动机的应用与维护

单相异步电机的工作原理与结构Theworkingprincipleandstructureofsingle-phaseasynchronousmotorsReview三相异步电机工作过程电生磁三相交流电通入三相对称绕组形成旋转磁场1磁生电转子绕组切割旋转磁场产生感应电流2电磁力转子载流绕组在旋转磁场中产生电磁力3U2U1W2V1W1V2nprinciple单相异步电机工作过程U2U1电生磁单相交流电通入三相对称绕组形成方向轴线不变、大小变化的磁场1磁生电变化的磁场在转子绕组中感生出感应电流2电磁力转子载流绕组在旋转磁场中产生电磁力3×××●●●磁场定子绕组通入交流电产生的不是旋转磁场，而是脉振磁场。01电磁力载流的转子绕组在脉振磁场中产生的电磁力大小相等，方向相反，因此不能产生旋转力矩。02单相异步电机运行特点脉振磁场

U2U1220V~脉振磁场的分解脉振可用正、反两个旋转磁场合成等效=

++

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+=脉振磁场的分解④④⑥⑥⑧⑧

②②

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+③③⑦⑦⑨⑨⑤⑤①①

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脉振磁场的转矩T(转矩)n(转速)T1T1=T+n=0T=0脉振磁场总结特点磁场只是脉振而不旋转，电动机不起动。ConceptCharacteristicStartingtorqueExternalforcestart外力启动如果外力使电机转动：n>0，T>0，正转；n<0，T<0，反转可以运行但不能起动。概念磁场大小及方向随电流的变化而变化，但磁场的轴线却固定不变。启动转矩n=0，T＝0，无起动转矩，不采取措施，电机不能自行起动。如何解决脉振磁场导致单相异步电机无法启动的问题不改变磁场在电机启动瞬间人为给电机一个初始速度，使其具有一个启动转矩。1改变磁场改造异步电机，使其在启动瞬间的磁场能够产生启动转矩，即在启动瞬间人为创造一个旋转磁场。2Q&AU2U1principle两相交流电产生的旋转磁场绕组定子绕组的安装角度相差九十度。1交流电两相绕组中流入的交流电流大小相等，相位相差九十度。2磁场相位相差九十度的交流电流入空间位置相差九十度的绕组中，就能产生旋转磁场。3两相旋转磁场过程分析I2I1220V~220V~I1I2①③②④⑤U1U2V1V2磁场逆时针旋转，频率与交流电一致。如果I2滞后I1会出现什么现象？Q&AI2I1①③②④⑤I2’①②③④⑤逆时针旋转顺时针旋转滞后超前单相异步电机工作原理总结转向电机的转向取决于两相电流的相序。思考如何能够从单相电源获得相位差为90度的两相电呢？磁场单相异步电机定子磁场为脉振磁场，不能自行启动，因此，需要在启动时改造成两相异步电机转速单相异步电机转速低于三相异步电机，可以通过调节极对数改变电机转速。概念利用单项交流电源供电，转速随负载变化而稍有变化的一种小容量交流电机。优点结构简单、成本低廉、运行可靠、维修方便、使用单相电；广泛应用于办公场所、家用电器等方面，例如洗衣机、小型机床等。缺点体积较大、运行性能较差、效率低；容量一般较小，千瓦级的较少见。单相异步电机的概念单相异步电机的结构定子转子定子铁心定子绕组机座端盖等转子铁心转子绕组转轴等单相异步电机的结构

齿轮减速机电冰箱电机风扇电机洗衣机电机家用空调电机单相异步电机的结构

单相异步电动机的优缺点优点：结构简单，成本低廉，噪音小。缺点：与同容量三相感应电动机相比较，体积较大，功率因数及过载能力都较低。故单相感应电动机只能作成小容量：微型：几瓦～750瓦；小型：550瓦～3700瓦。

单相异步电机包括定子和转子两大部分。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。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。为使电动机能自行起动和改善运行性能，除工作绕组（又称主绕组）外，在定子上还安装一个辅助的起动绕组（又称副绕组）。两个绕组在空间相距900或一定的电角度。单相异步电机的结构

台扇电机吊扇电机单相异步电机的铭牌单相异步电机的分类及运行控制Classificationandoperationcontrolofsingle-phaseasynchronousmotors单相异步电机的启动原理是什么？Q&A定子绕组工作绕组启动绕组怎样使工作绕组电流与启动绕组电流相位相差90度？工作绕组等效电路分析1U1~X1R1I1U1=(R1+jX1)×I1U1I1I1R1I1X1jI2在启动绕组中串入什么元器件可以产生一超前I190度的电流I2？启动绕组的组成方式2串联电阻在启动绕组中串联电阻。01串联电容在启动绕组中串入电容。02U2~X2R2I2R’U2~X2R2I2C启动绕组等效电路分析3启动绕组串电阻启动绕组串电容U2~X2R2I2R’U2~X2R2I2CU2=U1

=(R2+R’+jX2)×I2U1=U2I1I1R1I1X1jU2=U1=[R2+j(X2-Xc)]×I2U1=U2I1I1R1I1X1jI2I2X2jI2(R2+R’)I2(X2-Xc)I2jI2R2串电阻启动与串电容启动比较启动方式实现方式启动电流与工作电流夹角特点串电阻启动启动绕组串电阻<90度短时工作串电容启动启动绕组串电容可以=90度可长时间工作单相异步电机的分类单相异步电机的分类分相式电动机启动绕组串电阻电阻分相单相异步电机启动绕组串电容电容启动单相异步电机电容运行单相异步电机双电容单相异步电机罩极电动机principle电容启动单相异步电机原理分析U~I工作绕组S启动绕组CS1I1I2M启动绕组和电容只在电机启动时起作用，启动即将结束时，将启动绕组和电容从电路中切除。启动绕组的切除可以通过在启动绕组支路串联离心开关来实现。启动转矩大，启动电流也较大，常用于磨粉机、水泵等满载启动的机械。principle电容运行单相异步电机原理分析U~I工作绕组S启动绕组CI1I2M启动绕组和电容始终参与电动机的工作，相当于两相电机。结构简单、维护方便，常用于电扇、电冰箱、复印机等各种空载或轻载启动的机械上。principle双电容启动单相异步电机原理分析启动绕组和电容C2始终参与电动机的工作，电容C1仅在启动时接入。综合了电容运行单相异步电动机和电容启动单相异步电动机的优点。主要用于要求启动转矩大、功率因数较高的设备，如电冰箱、小型机车等。U~I工作绕组S启动绕组C1S1I1I2MC2principle电阻分相单相异步电机原理分析启动绕组仅在启动过程中接入电路，工作绕组始终接在电路中，一般占定子总槽数的2/3。启动绕组导线较细，电流承受能力弱，只能短时工作。具有构造简单、价格低廉、使用方便的优点，用于小型机床、压缩机和医疗机械等。U~I工作绕组S启动绕组RS1I1I2Mprinciple单相罩极电机原理分析~定子绕组鼠笼式绕组短路环极掌(极靴)~iΦ1Φ2短路环阻碍Φ2的变化，使其滞后于Φ1。磁场旋转方向为Φ1

Φ2。定子铁芯转子铁芯两个磁通之间的相位差形成了一个局部的旋转磁场。principle单相罩极电机原理分析如何改变单相罩极式电机的运行方向？改变磁场的方向改变极掌的安装方向改变短路环的位置分为凸极式和隐极式，凸极式最为常见。结构最简单，制作方便，成本低，运行噪声小，维护方便。启动性能及运行性能较差，效率和功率因数都较低，运行时方向不能改变。总结1．串电抗器调速2．自耦变压器调速单相异步电机的调速principle3．串电容调速4．绕组抽头法调速单相异步电机的调速principle5．晶闸管调压调速6．PTC元件调速单相异步电机的调速principle

1．方法

改变启动绕组和工作绕组的相序即可改变单相异步电机的旋转方向。1.把工作绕组或启动绕组绕组的首末端的接线对调；2.把电容器从一组绕组中改接到另外一组绕组中（只适合于电容运转式）典型的洗衣机正反转电路单相异步电机的反转principle

1．分相式电动机的反转

改变单相异步电动机的起动绕组或工作绕组的电流方向。就可以改变单相异步电动机的转向，电路原理如图所示。

2．罩极式电动机反转

罩极式电动机的转向由定子磁极的结构决