单相异步电动机结构与工作原理_图文.ppt

起动后的单相异步电动机，可以将起动绕组断开，也可以不 断开。若需要断开，可在起动绕组中串联一个离心开关 S，当转 速上升到同步转速 75% ~ 80% 的时自动断开。
图8.2 两个绕组通电单相异步电动机的机械特性曲线
二．单相异步电机的主要类型和起动方法
（一）电阻分相式 启动绕组的导线较细，匝数较少；工作绕组的导线较粗，匝 数较多。所以起动绕组与工作绕组相比，电阻大而电抗小， 从而产生椭圆形旋转磁通势，使电动机能自行启动。两个绕 组的电路都是感性的，起动转矩不大，只能用于空载和轻载 起动的场合。
图8.12 交流伺服电动机的机械特性
采用幅值控制时，交流伺服电动机的调节特性可以通过机 械特性获得。具体方法是：在机械特性上作许多平行于纵轴的 直线，从而获得一定转矩下转速与 之间的关系曲线，即调节 特性，如图8.13所示。不同的曲线对应于不同负载转矩下的调 节特性。
图8.13 交流伺服电动机的调节特性
图8.14 交流伺服电动机 的相位控制
3．幅值——相位控制及特性
交流伺服电动机采用幅值——相位控制时的接线如图 8.15所示。图中励磁绕组串联电容后接至交流电源，控制 绕组的电压的频率和相位和电源相同，但幅值可调。
图8.15 交流伺服电动机的幅值—— 相位控制
交流伺服电动机采用幅值——相位控制机械特性与幅 值控制是类似，为非线性，也在转速标么值小时线性度好。
处于不同位置，时间上又有相位差，其合成磁势为椭圆形旋转磁动势，使
电动机产生一定的启动转矩。特点：启动转矩小，但结构简单，制造方便，
多用于小型电扇、录音机等。
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s•Βιβλιοθήκη Is图8.4 罩极式单相异步电动机磁通向量图

1 Fm3 ( x, t ) = F3 cos3( x 90° ) cos(ωt 90° ) = F3[ cos(3x ωt ) + cos(3x + ωt )] 2
总的3次谐波合成磁势为
f3 (x, t) = fa3 + fm3 = F3 cos(3x + ωt)
即3次谐波合成磁势是一个反向旋转的圆形旋转磁势, 1 n 3 = n1 其转速为 3 5次谐波
第一章 单相异步电动机结构与工作原理
一 基本结构与分类
单相异步电动机只需单相交流电源供电,因而应用 非常广泛.如,小型机床,轻工设备,医疗机械,家用 电器,电动工具,农用水泵,仪器仪表等众多领域. 优点:使用方便,结构简单,运行可靠,价格低廉, 维护方便等等,与三相异步电机相比,缺点为体积稍大, 性能稍差. 单相异步电动机的基本类型 单相异步电动机根据起动方法或运行方式的不同,可以 分为以下几类 单相电阻起动异步电动机 单相电容起动异步电动机 单相电容运转异步电动机 单相电容起动和运转异步电动机
f a 3 ( x, t ) = Fa 3 cos 3 x cos ω t = 1 Fa 3 [cos(3 x ω t ) + cos(3 x + ω t )] 2
1 Fm 3 [ cos(3 x ω t ) + cos(3 x + ω t )] 2
f m 3 ( x , t ) = Fm 3 cos 3( x 90 ° ) cos(ω t 90 ° ) =
应用上面同样的方法对其余的两种情况进行分析
Fm = Fa = F ,θ ≠ 90°
Fm ≠ Fa ,θ ≠ 90°
在这两种情况下,电机内部的磁势均为椭圆形旋转磁势.
四 单相异步电动机的谐波磁势

f = f a + f m = F cos( x − ωt ) 因此，合成磁势为 因此，电机内部产生的是一个正向旋转的圆形旋转磁势。
•
两个绕组产生的磁势大小不等，但相位角仍为90°，即
Fm ≠ Fa ,θ = 90°
于是有
fa =
fm =
Fa F cos( x − ωt ) + a cos( x + ωt ) 2 2
其中，主绕组磁势
fm = Fm cos(x −90° )cos(ωt −θ) Fm Fm ° ° = cos[(x −ωt) + (θ −90 )] + cos[(x +ωt) − (θ + 90 )] 2 2
副绕组磁势
电机内的合成磁势
Fa Fa fa = Fa cos x cosωt = cos(x −ωt) + cos(x + ωt) 2 2
1 Fa1[cos( x − ω t ) + cos( x + ω t )] 2 1 fm1 ( x, t ) = Fm1 cos( x − 90° )cos(ωt − 90° ) = Fm1[cos( x − ωt ) − cos( x + ωt )] 2 f a1 ( x, t ) = Fa1 cos x cos ω t =
双层叠绕组 双层叠绕组是把定子每个槽分为上、下两层，上层嵌 放在一个线圈的圈边，下层嵌放在另一个线圈的圈边。 例 2-3 一台300mm台扇，定子槽数Q1=8,转子槽数Q2=17， 极数p=4，画出双层叠绕组展开图。 Q 8 解 极距 τ = 1 = = 2 p 4 p ×180° α= = 90° 槽距角 Q1 主绕组占1/2,即1个槽，90°相带，副绕组占1/2,即1个 槽，90°相带。这样可以联成双层绕组，取线圈的节距为 整距y=2，如下图所示

You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
Hale Waihona Puke 示的脉动磁场。 由上可见：
此磁场在空间并不旋转， 只是磁通或磁感应强度的大小 随时间作正弦变化， 即
B Bm sint
在电机系统中，常把磁通大小随时间做正弦变化的磁场称脉动 磁场，其磁场曲线如图(a)所示
可以证明，一个空间轴线固定而大小按正弦规律变化的脉动磁
场（用磁感应强度B表示），可以分解成两个转速相等而方向相反 的旋转磁场 Bm1 和 Bm2 ，如图（b）所示，磁感应强度的大小为：
由此可得出结论：
（1）在脉动磁场作用下的单相异步电动机没有启动能力，即启 动转矩为零；
（2）单相异步电动机一旦启动，它能自行加速到稳定运行状态， 其旋转方向不固定，完全取决于启动时的旋转方向。
因此，要解决单相异步电动机的应用问题，首先必须解决它的 启动转矩问题。
二、单相异步电动机的启动方法 单相异步电动机在启动时若能产生一个旋转磁场，就可以建立
5．7 单相异步电动机的基本结构和工作原理 特点： 1. 为小容量的电动机，从几瓦到几百瓦；
.. 2. 由单相交流电源供电的旋转电机；
3. 具有结构简单、成本低廉、运行可靠等一系列优点。
所以单相异步电动机被广泛用于电风扇、洗衣机、电唱机、吸 尘器、医疗器械及自动控制装置中。
一、 单相异步电动机的磁场 单相异步电动机的定子绕组为单相，转子一般为鼠笼式 。 当接入单相交流电源时，它在定、转子气隙中产生一个如图所

开, 这时单相异步电动机实质上是两相启动单相运转。
改变转向的方法, 是把工作绕组或启动绕组中的任何一个绕组接电源的
两出线端对调。
2．电容启动分相式单相异步电动机
电容启动分相式单相异步电动机的工作原理图如图 6 - 4所示。这种电
动机在结构上和电阻分相式相似 , 区别只是在启动绕组中串入一个电容器 ,
• 有关强洗、中洗和弱洗的工作情况如下： • 强洗：波轮单向连续转动，洗涤时产生强烈的涡流冲刷衣物。波轮转动时
间的长短由定时器控制，最长不超过15分钟。适用于洗涤较脏的工作服、床 单及粗厚衣物。 • 中洗：波轮以自动间歇正反向转动，产生中等涡流冲刷衣物进行洗涤。正 或反转25～30秒，间歇3～5秒。适用于洗涤棉麻织物、化纤混纺衣物。 • 弱洗：波轮以自动间歇正反向转动，产生柔和涡流冲刷衣物进行洗涤。正 或反转3～5秒，间停5～7秒。适用于洗涤丝绸、毛纺等柔质衣物。 • 从以上可知，洗衣机的洗涤强度，既强洗、中洗和弱洗，与电风扇送风强度 是有本质区别的。电风扇是以改变电动机的转速来获得不同的风量，而洗衣 机的强、中、弱洗并非通过电动机转速改变来获得，它是通过控制电动机的 运转与停止的时间长短来实现的。
相交流电流时, 产生的磁动势是一个脉振磁动势 F 。如下图所 示。
单相定子绕组通入单相交流电
产生脉动磁场
脉振磁动势 F 可以分解为两个幅值相等（等于脉振磁动 势幅值的一半），同步转速相同,旋转方向相反的圆形旋转磁 动势, 即 F = F+ + F_ , 如图6 - 1所示。其中 F+ 的转向与电动 机转向相同, 称为正向旋转磁动势；F_ 的转向与电动机转向 相反, 称为反向旋转磁动势。
可以证明：当两相绕组通入相位不同的两相交流电流时, 将产生一个椭圆形的旋转磁动势和旋转磁场；而两相对称绕 组通入两相对称交流电流时,将产生一个圆形的旋转磁动势和 旋转磁场。

t)
fm
Fm 2
cos(x
t )
Fm 2
cos(x
t)
因此，合成磁势为
f fa fm F cos(x t) F cos(x t)
此时，电机内部存在着两个圆形旋转磁势。这两个
✓ 单相罩极式异步电动机
➢ 基本结构
单相异步电动机包括定子和转子两部分，其中定子由 绕组和铁心组成。铁心一般由0.5mm的硅钢片叠压而成。 绕组分为主绕组和副绕组，主绕组又称工作绕组，副绕组 又称起动绕组或辅助绕组。
单相异步电动机的转子也由铁心和绕组组成。其中铁 心也由0.5mm的硅钢片叠压而成，绕组常为铸铝笼型。
p2
槽距角 p 180 22.5
Q1
主绕组占1/2,即4个槽，即90°相带，副绕组占1/2,即 4个槽，即90°相带。两相绕组轴线相距4个槽，即90° 电角度。该单层同心式绕组展开图如下所示
➢ 单层链式绕组
可以根据例2-1绕组的数据画制绕组展开图。其中定子槽 数Q1=24，极数p=4。单层链式然组的线圈形式有如链型， 这种绕组的节距必须为奇数。如下图所示的单层链式绕组 展开图Y=5。
p4
槽距角 p 180 30
24 主绕组占2/3，等于4个槽，120°相带。副绕组占1/3, 等于2个槽，为60°相带，两绕组相距3个槽，即90°电 角度。
该单层同心式绕组的展开图如下所示
对于电容运转异步电动机，主副绕组都长期工作，故 通常两绕组所占槽数相等。 例2-2 已知定子槽数Q1=16，极数p=2，画出单层同心式绕 组展开图。 解 极距 Q1 16 8
t)
fm
F 2
cos( x
t)
F 2
cos(x t)
因此，合成磁势为 f fa fm F cos(x t)

二、剖相相异步电动机
1、分相 在电机的定子中放置一个起动绕组B，与工作绕组在
空间相隔 90°，起动绕组B与电容器串联，使两个绕组中
的电流在相位上近于相差90°，这就是分相。由这两相电
流也能产生旋转磁场。
A A
N
B
S
B
t 0
t 45
2、电容分相式起动
启动时开关K闭
I1
U
A
合，使两绕组电
短路 环 转子
图中电机的转动方向：瞬时针 旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的 磁通领先。
定子 磁极
四、 单相电机的使用
单相异步电动机常用于功率不大的电动工具（如手电 钻、搅拌器等）和众多的家用电器（洗衣机、电冰箱、电风 扇等）。
五、三相异步电动机的单相运行
三相异步电动机运行过程中，若其中一相和电 源断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样， 电机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供 电变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使 用中要特别注意这种现象；三相异步电动机若在启 动前有一相断电，和单相电机一样将不能启动。此 时只能听到嗡嗡声，长时间启动不了，也会过热， 必须赶快排除故障。
流
~
D
B
I1 、I2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。 也有在电机运行时不断
I 2
C K
A: 工作绕组 B：启动绕组 K：离心开关
开起动绕组，以提高功率因
数和增大转矩。
三、罩极式单相电机
定子通入电流以后，部分 磁通穿过短路环，并在其中产 生感应电流。短路环中的电流 阻碍磁通的变化，致使有短路 环部分和没有短路环部分产生 的磁通有了相位差，从而形成 旋转磁场，使转子转起来。