单相异步电动机控制电路

1. 单相异步电动机的介绍2.1分类了解决单相异步电动机不能自行启动的问题，往往采用在单相电动机的定子绕组中嵌放两套绕组，分别为主绕组和启动绕组，在启动绕组中又采用串入电阻或电容使两个绕组中的电流在时间上有一定的相位差，就可以产生旋转磁场。

因此单相电动机在类型上可分为： 2.2基本结构（2）单相电容起动电动机与电阻起动不同的是起动绕组支路串了一个电容。

电容器选择适当，使IV 超前IU 的相位达到90°⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡罩极式电动机电容起动运转式电容运转式电容式起动电阻式起动—分相式电动机—单相异步电动机2.3单相异步电动机工作原理 在交流电机中，当定子绕组通过交流电流时，建立了电枢磁动势，它对电机能量转换和运行性能都有很大影响。

所以单相交流绕组通入单相交流产生脉振磁动势，该磁动势可分解为两个幅值相等、转速相反的旋转磁动势和，从而在气隙中建立正转和反转磁场和。

这两个旋转磁场切割转子导体，并分别在转子导体中产生感应电动势和感应电流 。

该电流与磁场相互作用产生正、反电磁转矩。

正向电磁转矩企图使转子正转；反向电磁转矩企图使转子反转。

这两个转矩叠加起来就是推动电动机转动的合成转矩。

不论是正转磁场还是反转磁场，他们的大小与转差率的关系和三相异步电动机的情况是一样的。

若电动机的转速是， 则对正转磁场而言，转差率为：对反转磁场而言，转差率为：单相异步电动机的T-s 曲线见左图由图可知单相异步电动机的主要特点有： (5) 单相罩极式异步电动机短路环 凸心 定子绕组 转子Φ1 Φ2 路环时在其内感应的电动势短路环内由于感应产生的电动势对应的电流K 的总磁通φ2 φ2ÓëKµÄºÏ³ÉÊÇ通路环的新总磁通φ’2φ2总是滞后于Φ1,气隙中产生移动磁场。

移动的方向总是从未罩住部分转向罩住部分。

这也就电动机的转向 （3）单相电容运转电动机用于300ｍｍ以上电风扇、空调压缩机等的电动机。

单相鼠笼式异步电动机的工作原理单相鼠笼式异步动机由单相电源供电，它直接接到220伏单相交流电源上就能工作，但要采取一定的措施，否则启动不起来。

我们日常生活用的一些家用电器，如空调器、电冰箱、洗衣机、电扇等广泛应用着单相异步电动机。

单相异步电动机的工作原理当给三相异步电动机的定子三相绕组通入三相交流电时，会形成一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子将获得启动转矩而自行启动。

当三相异步电动机通入单相交流电时就不能产生旋转磁场。

下面来分析单相异步电动机定子绕组通入单相交流电时产生的磁场情况。

如下列图所示为一台简单的单相异步电动机原理图，定子铁心上布置有单相定子绕组，转子为鼠笼结构。

交流电流波形电流正半周产生的磁场 电流负半周产生的磁场当向单相异步电动机的定子绕组中通入单相交流电后，由上图可见，当电流在正半周及负半周不断交变时，其产生的磁场大小及方向也在不断变化〔按正弦规律变化〕，但磁场的轴线则沿纵轴方向固定不动，这样的磁场称为脉动磁场。

当转子静止不动时转子导体的合成感应电动势和电流为0，合成转矩为0，因此转子没有启动转矩。

故单相异步电动机如果不采取一定的措施，单相异步电动机不能自行启动，如果用一个外力使转子转动一下，则转子能沿该方向继续转动下去。

单相异步电动机根据其启动方法或运行方法的不同，可分为单相电容运行电动机；单相电容启动电动机；单相罩极式电动机等。

下面分别介绍。

单相异步电动机容量一般较小，运行性能较差。

t45 90 135 180 225 270 360 315图1 单相电容运行异步电动机原理图(a)接线图(b)电流相量图图1是单相电容运行异步电动机工作原理图。

单相电容式异步电动机的定子铁芯上嵌放两套绕组：主绕组U1—U2〔主绕组又称工作绕组〕和副绕组Z1—Z2〔副绕组又称启动绕组〕。

两套绕组在空间的位置上互差90度电角度。

在启动绕Z1—Z2中串入一个电容器C后再与工作绕组并联，然后接到单相电源上。

图3 单相异步电动机的机械特性单相异步电动机原理及正反转单相异步电动机是指用单相交流电源供电的异步电动机。

单相异步电动机具有结构简单、成本低廉、噪声小、使用方便、运行可靠等优点，因此广泛用于工业、农业、医疗和家用电器等方面，最常见于电风扇、洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中。

但是单相异步电动机与同容量的三相异步电动机相比，体积较大，运行性能较差。

因此，单相异步电动机一般只制成小容量的电动机，功率从几瓦到几千瓦。

单相异步电动机在家用电器中的应用特别广泛，与人们的生活密切相关。

单行异步电动机的结构如下图：一、 单相异步电动机的工作原理和机械特性 当单相正弦交流电通入定子单相绕组时，就会在绕组轴线方向上产生一个大小和方向交变的磁场，如图1所示。

这种磁场的空间位置不变，其幅值在时间上随交变电流按正弦规律变化，具有脉动特性，因此称为脉动磁场，如图2(a)所示。

可见，单相异步电动机中的磁场是一个脉动磁场，不同于三相异步电动机中的旋转磁场。

(a)交变脉动磁场 (b)脉动磁场的分解 图2 脉动磁场分解成两个方向相反的旋转磁场为了便于分析，这个脉动磁场可以分解为大小相等，方向相反的两个旋转磁场，如图2(b)所示。

它们分别在转子中感应出大小图1 单相交变磁场相等，方向相反的电动势和电流。

两个旋转磁场作用于笼型转子的导体中将产生两个方向相反的电磁转矩T+和T- ，合成后得到单相异步电动机的机械特性，如图3所示。

图中，T+为正向转矩，由旋转磁场B m1产生；T- 为反向转矩，由反向旋转磁场B m2产生，而T为单相异步电动机的合成转矩。

从图3可知，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，T + =T-，合成转矩T=0。

即单相异步电动机的启动转矩为零，不能自行启动。

2．当n＞0时，T＞0；n＜0时，T＜0。

即转向取决于初速度的方向。

当外力给转子一个正向的初速度后，就会继续正向旋转；而外力给转子一个反向的初速度时，电机就会反转。

单相电机概念及应用：单相电机，是指由220V交流单相电源供电而运转的异步电动机。

在生产方面应用的有微型水泵、磨浆机、脱粒机，粉碎机、木工机械、医疗器械等，在生活方面，有电风扇、吹风机、排气扇、洗衣机、电冰箱等，种类较多，但功率较小。

单相电机启动原理：当单相正弦电流通过定子绕组时，电机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。

这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电机无法旋转。

因此，需要加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的启动电容，使得与主绕组的电流在相位上相差90度，即所谓的分相原理。

这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自行启动旋转起来。

它有两个绕组，一般主绕组（运行绕组）线径较大一点，还有一个启动绕组（副绕组），启动绕组串联一个电容器，是它的电压迟后电流90度，这样两组绕组得到不同的磁场，形成了旋转磁场，电动机就转起来了。

电容在电路中产生的作用就是储存电势和电机中的电势形成电势差，然后产生磁力带动电机转动。

单相电机起动方式：第一种，分相起动式，如图1所示，系由辅助起动绕组来辅助启动，其起动转矩不大。

运转速率大致保持定值。

主要应用于电风扇,空调风扇电动机，洗衣机等电机。

图1 电容运转型接线电路第二种，电机静止时离心开关是接通的，给电后起动电容参与起动工作，当转子转速达到额定值的70%至80%时离心开关便会自动跳开，起动电容完成任务，并被断开。

起动绕组不参与运行工作，而电动机以运行绕组线圈继续动作，如图2。

图2 电容起动型接线电路第三种，电机静止时离心开关是接通的，给电后起动电容参与起动工作，当转子转速达到额定值的70%至80%时离心开关便会自动跳开，起动电容完成任务，并被断开。

单相异步电动机反转原理及接线图一、工作原理单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。

当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。

这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。

当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。

这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。

要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。

这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，如图2所示。

在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，起动后，待转速升到一定时，借助于一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将起动绕组断开，正常工作时只有主绕组工作。

因此，起动绕组可以做成短时工作方式。

但有很多时候，起动绕组并不断开，我们称这种电动机为电容式单相电动机，要改变这种电动机的转向，可由改变电容器串接的位置来实现。

二、正反转接线图图一单相电动机要经过分相才能形成旋转磁场。

一般需要有两个绕组，一个是主绕组，另一个就是启动绕组。

两者相差90°电工角。

主绕组直接和L、N相连，启动绕组则串联电容后与电源相连。

这样，启动绕组由于电容有使电流超前于电压的功能，和主绕组的电流产生相位差并形成旋转磁场，使电机启动。

要使电机反转，只要把启动绕组与电源的接线的头尾对调一下就行了。

单相电机的倒顺开关接线及原理有不少电工对单相电机的接线搞不清。

我先对单相电机的正反转原理讲一下。

单机电机里面有二组线圈，一组是运转线圈(主线圈)，一组是启动线圈(副线圈)，大多的电机的启动线圈并不是只启动后就不用了，而是一直工作在电路中的。

启动线圈电阻比运转线圈电阻大些，量下就知了。

启动的线圈串了电容器的。

也就是串了电容器的启动线圈与运转线圈并联，再接到220V电压上，这就是电机的接法。

当这个串了电容器的启动线圈与运转线圈并联时，并联的二对接线头的头尾决定了正反转的。

比起三相电动机的顺逆转控制，单相电动机要困难得多，一是因为单相电动机有启动电容、运行电容、离心开关等辅助装置，结构复杂；二是因为单相电动机运行绕组和启动绕组不一样，不能互为代用，增加了接线的难度，弄错就可能烧毁电动机。

有接线盒的单相电动机内部接线图上图,是双电容单相电动机接线盒上的接线图，图上清晰的反映了电动机主绕组、副绕组和电容的接线位置，你只需要按图接进电源线，用连接片连接Z2和U2，UI和VI，电动机顺转，用连接片连接Z2和U1，U2和VI，电动机逆转。

单相电动机各个元件也好鉴别，电容都是装在外面，用肉眼就可以看清楚接线位置（如上图）启动电容接在V2—Z1位置，运行电容接在V1—Z1间，从里面引出的线也好鉴别，接在（如上图）UI—U2位置的是运行绕组，接在Z1—Z2位置的是启动绕组、接在V1—V2位置的是离心开关。

用万用表也容易区分6根线，阻值最大的是启动绕组，阻值比较小的运行绕组，阻值为零的是离心开关。

如果运行绕组和启动绕组阻值一样大，说明这两个绕组是完全相同的，可以互为代用。

单相电动机的绕组两端和电容两端不分极性，任意接都可以，但启动绕组和运行绕组不能接反，启动电容和运行电容不能接反，否则容易烧启动绕组以下是自己为了消化吸收而画的接线图，在此献给广大电工朋友，希望能给大家带来一些帮助。

本人学识粗浅，特建立QQ群：79694587 以便大家相互学习。