《电机驱动与调速》第15讲（单向电机）

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1、1 第第 1515 讲讲 项目项目3 3 交流异步电动机及其检修交流异步电动机及其检修 任务任务7 7 单向异步电动机单向异步电动机 教学目标教学目标 1 1、熟悉单相异步电动机的结构与原理、熟悉单相异步电动机的结构与原理 2 2、掌握单相异步电动机的种类、掌握单相异步电动机的种类 教学重点教学重点 单相异步电动机的结构与原理单相异步电动机的结构与原理 教学难点教学难点 单相异步电动机的种类单相异步电动机的种类 教学方法教学方法 探究式、演示、情境交融、启发互动式教学法探究式、演示、情境交融、启发互动式教学法 教学手段教学手段 多媒体教学、动画演示教学多媒体教学、动画演示教学 作业布置作业布置

2、 作业题作业题3 3-3 3 2 教学过程：教学过程：任务任务7 7 单向异步电动机单向异步电动机 1 1、单相笼形异步电动机的结构、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 3-1717所示。所示。1 1-前端盖前端盖 2 2-定子定子 3 3-转子转子 4 4-后端盖后端盖 5 5-引出线引出线 6 6-电容器电容器 图图3 3-17 17 单相异步电动机的结构单相异步电动机的结构 3 定子铁

3、心由硅钢片冲槽叠压而成，定子铁心上嵌有定子绕组。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。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，但单相感应电动机正常工作时，一般只需要单相绕组即可，但单单 相绕组通以单相交流电时产生的磁场是脉动磁场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，单相运行的电动动 机没有起动转矩。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）组）外，定子上还安装起动绕组（又称起动或副绕组）。两个绕组空外，定子上还安装起动绕组（

4、又称起动或副绕组）。两个绕组空间间 相距相距90900 0电角度。电角度。主绕组接交流电源，辅助绕组串接离心开关主绕组接交流电源，辅助绕组串接离心开关S S或起动电容、运或起动电容、运 行电容等之后再接入电源。行电容等之后再接入电源。主绕组产生主磁场主绕组产生主磁场，辅助绕组产生起动转矩辅助绕组产生起动转矩。4 2 2、单相异步电动机的接线方式、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、按获得起动转矩的方法不同分为电阻起动式、电容起动式、电电 容运转式、电容起动运转式及罩极式等。容运转式、电容起动运转式及罩极式等。（1 1）电容起动式单相电动机）电容起动式单

5、相电动机 电动机起动时，将辅助绕组、电容器及惯性开关电动机起动时，将辅助绕组、电容器及惯性开关S S串联后与主串联后与主 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较 低时，装在电动机后端上的惯性开关低时，装在电动机后端上的惯性开关S S处于闭合状态。处于闭合状态。如图如图3 3-18(a)18(a)所示。所示。5 （2 2）电容运转式单相电动机）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面 的导线，并使的导线，并使辅助绕组不仅产生起动转

6、矩而且参加运行辅助绕组不仅产生起动转矩而且参加运行，在运行，在运行时时 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、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，称为电电 容运转式电动机，简称电容式电动机。容运转式电动机，简称电

7、容式电动机。(a)(a)电容起动式电容起动式 (b)(b)电容起动和运行式电容起动和运行式 图图3 3-18 18 单相电动机接线单相电动机接线 6 （3 3）电容起动和运转式电动机）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，如图同容量的电容器，如图3 3-18(b)18(b)所示。所示。起动时，与电容器起动时，与电容器C1C1并联的一个容量较大的起动电容器并联的一个容量较大的起动电容器C2C2也接也接 入辅助绕组电路中；起动后，离心开关自动断开，使入辅助绕组电路中；起动后，离心开关自动

8、断开，使C2C2脱离电源，脱离电源，而辅助绕组与而辅助绕组与C1C1串联后，仍与主绕组并联接在电源上参与正常运行。串联后，仍与主绕组并联接在电源上参与正常运行。（4 4）罩极式电动机）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；定子铁心多数做成凸极式，由硅钢片叠压而成；在磁极的在磁极的1/31/31/41/4部分开一个小槽，并部分开一个小槽，并用短路铜环把这部分罩用短路铜环把这部分罩 起来，故称罩极电动机起来，故称罩极电动机。它的转子仍为笼型，其结构如图。它的转子仍为笼型，

9、其结构如图3 3-2020所示。所示。7 （5 5）电阻起动式电动机）电阻起动式电动机 只要将图只要将图3 3-1818中的电容器中的电容器C C换成电阻器换成电阻器R R就构成电阻起动单相就构成电阻起动单相电动机，如图电动机，如图3 3-2121所示。这种电动机的特点是起动绕组所示。这种电动机的特点是起动绕组Z1Z2Z1Z2的导的导线较细，主绕组的导线较粗，则起动绕组的电阻值比主绕组大，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。

10、而使转子转动。其起动转矩小，宜空载起动。图图3 3-20 20 罩极式单相电机罩极式单相电机 图图3 3-21 21 电阻起动式单相电机电阻起动式单相电机 8 （6 6）PTCPTC起动器起动器 图图3 3-22 22 用用PTCPTC起动的单相异步电动机起动的单相异步电动机 PTCPTC起动器又称半导体起动器，具有正温度系数的热敏电阻器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。它具有体结构。它具有随温度的升高而电阻值增大随温度的升高而电阻值增大的特点，有着无触点的特

11、点，有着无触点开关的作用。开关的作用。PTCPTC元件与起动绕组串联，电机起动时，元件与起动绕组串联，电机起动时，PTCPTC元件的温度较低，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（正常运转电流的的5 5-7 7倍），倍），PTCPTC元件在大电流作用下温度升高达临界温度元件在大电流作用下温度升高达临界温度(约约100100o oC)C)，元件的电阻值增大至几十千欧，使电流难以通过，可近似，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，而运行绕组继为断路。此时，与之串联的

12、起动绕组相当于断路，而运行绕组继续使电动机正常运行。续使电动机正常运行。9 3 3、单相交流电动机的工作原理、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。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组和辅助绕组），辅助绕组与主绕组在定子铁心槽中相差9090 电角电角度。度。图图3 3-23 23 脉动磁场脉动磁场 图图3 3-24

13、 24 电容式电动机接线电容式电动机接线 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。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，如图下面以辅助绕组串入电容的单相电动机为例，如图3 3-2424所示。所示。辅助绕组辅助绕组WAWA与电容与电容C C串联后同主绕组串联后同主绕组WMWM并联，再接入电源。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），故电流大），故电流i iA A超前电源电压一定角度，而主绕组电路为感

14、性，故超前电源电压一定角度，而主绕组电路为感性，故电流电流i iM M滞后电源电压一个角度。滞后电源电压一个角度。只要电容器选择适当，就能使只要电容器选择适当，就能使i iM M滞后滞后i iA A9090。相位差相位差9090 的两个电流的两个电流i iM M和和i iA A分别通入空间相差分别通入空间相差9090 电角度的两电角度的两个绕组，将产生一个旋转磁场个绕组，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。转子在该旋转磁场的作用下，获得起动转矩而旋转。11 图图3 3-25 25 单相电动机旋转磁场单相电动机旋转磁场 4 4、单相异步电动机的调速方法、单相异步电动

15、机的调速方法 （1 1）串电抗器调速）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，值，从而改变电动机两端的电压，达到调速目的。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、体积串电抗器调速结构简单、容易调整调速比，但耗材多、体积大。大。12 （2 2）抽头法调速）抽头法调速 将电抗器和电机结合在一起，再在电动机定子铁心嵌入中间将电抗器和电机结合在一起，再在电动机定子铁心嵌入中间绕绕 组组(或称调速绕组或称调速绕组)，利用调速开关改变电动机气隙磁场的大小及，利用调速开关改变电动机气隙磁场的大小及椭椭 圆度而达到调速目的。圆度而达到调速目的。（3 3）晶闸管调速）晶闸管调速 改变晶闸管的导通角而改变加于单相异步电动机的交流电压改变晶闸管的导通角而改变加于单相异步电动机的交流电压的的 大小，达到调节电动机转速目。能实现无级调速，存在产生电磁大小，达到调节电动机转速目。能实现无级调速，存在产生电磁干干 扰。常用于吊扇的调速。扰。常用于吊扇的调速。