1、第八章第八章主要教学内容主要教学内容 1.单相异步电动机的基本结构单相异步电动机的基本结构 2.单相异步电动机的基本原理单相异步电动机的基本原理 3.单相异步电动机的等效电路单相异步电动机的等效电路 4.单相异步电动机的启动单相异步电动机的启动 5.单相异步电动机的调速单相异步电动机的调速第八章第八章 由单相电源供电的异步电动机即为单相异步电动机。由单相电源供电的异步电动机即为单相异步电动机。与同容量的三相异步电动机相比，与同容量的三相异步电动机相比，u体积较大，运行性能较差，功率因数及过载能力较低；体积较大，运行性能较差，功率因数及过载能力较低；u结构简单、成本低廉、运行可靠、维修方便。结构
2、简单、成本低廉、运行可靠、维修方便。通常广泛应用在小容量的场合，如通常广泛应用在小容量的场合，如u家用电器（电风扇、电冰箱、洗衣机等）、空调设备家用电器（电风扇、电冰箱、洗衣机等）、空调设备u电动工具（如油泵、砂轮机）电动工具（如油泵、砂轮机）u医疗器械及轻工设备医疗器械及轻工设备微型：几瓦微型：几瓦750瓦；瓦；小型：小型：550瓦瓦3700瓦。瓦。第八章第八章各种种类的单相异步电动机各种种类的单相异步电动机洗衣机用电容电机水泵用电容电机Y系列电机Y80-2 1.5kW第八章第八章1.单相异步电动机的基本结构单相异步电动机的基本结构 某双值电容异步电机结构图某双值电容异步电机结构图第八章第八
3、章单相异步电动机的接线如单相异步电动机的接线如右图右图。结构特点结构特点：1）通常定子有主、辅两绕组，主）通常定子有主、辅两绕组，主绕组占绕组占2/3槽，辅绕组占槽，辅绕组占1/3槽；槽；2）转子制成笼型）转子制成笼型。主要类型主要类型：1)分相式：电阻分相或电容分相；分相式：电阻分相或电容分相；2)罩极式。罩极式。单相异步电动机的接单相异步电动机的接线示意图线示意图第八章第八章单相感应电动机正常工作时，一般只需要单相绕组，但单相单相感应电动机正常工作时，一般只需要单相绕组，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
4、起动转矩。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）。（又称副绕组）。两个绕组在空间相距两个绕组在空间相距900或一定的电角度。或一定的电角度。第八章第八章2.单相异步电动机的工作原理单相异步电动机的工作原理 单相绕组通单相交流电建立的磁动势为脉振磁动势，仅考单相绕组通单相交流电建立的磁动势为脉振磁动势，仅考虑基波分量时，其表达式为虑基波分量时，其表达式为snnn211脉振磁动势的分解脉振磁动势的分解转子转速为转
5、子转速为 ，转子对正向，转子对正向旋转磁场的转差率为旋转磁场的转差率为 ，则转，则转子对反向旋转磁场的转差率为子对反向旋转磁场的转差率为nstFfcoscos11tFtFffAAcos21cos211111第八章第八章正向旋转磁场与其所感应的转子电流作用，产生正向电磁转正向旋转磁场与其所感应的转子电流作用，产生正向电磁转矩；反向旋转磁场与其所感应的转子电流作用，产生反向电矩；反向旋转磁场与其所感应的转子电流作用，产生反向电磁转矩；两者之和构成电动机的磁转矩；两者之和构成电动机的合成电磁转矩合成电磁转矩，如，如下图下图。单相异步电动机单相异步电动机 曲线曲线异步电动机的异步电动机的 曲线曲线 )
6、(sfT)(sfT 第八章第八章2.单相运行时的机械特性曲线单相运行时的机械特性曲线特点特点：1）当转子不动时，转差）当转子不动时，转差率率 ，和和 大大小相等小相等；2）当转子旋转时）当转子旋转时，故故 -EE1sE-E1s单相异步电动机的等效电路单相异步电动机的等效电路第八章第八章2.单相运行时的机械特性曲线单相运行时的机械特性曲线正常运行时，正常运行时，s 很小，正向很小，正向旋转磁场的幅值数倍于反向旋转磁场的幅值数倍于反向旋转磁场的幅值，故气隙中旋转磁场的幅值，故气隙中的合成磁场接近于圆形旋转的合成磁场接近于圆形旋转磁场，此时反向电磁转矩的磁场，此时反向电磁转矩的作用不太明显。作用不太
7、明显。单相异步电动机运行时曲线单相异步电动机运行时曲线 第八章第八章02s121ss1T2T合成转矩合成转矩s起动转矩起动转矩为零为零01s22s21s（正向）（正向）（反向）（反向）正正转转转转反反第八章第八章特点特点：(1)时，合成电磁转矩为零，时，合成电磁转矩为零，无起动转矩；无起动转矩；(2)左右两边，左右两边，合成转矩对称，合成转矩对称，无固定的转向无固定的转向；(3)工作时的转向工作时的转向由起动时的转动由起动时的转动方向决定方向决定。1s1s第八章第八章3.单相异步电动机的起动单相异步电动机的起动（1）分相式起动分相式起动 接线如接线如右图右图起动原理：起动原理：1)两个空间互差
8、两个空间互差900电角度的不对称绕组通以不对称电流，电角度的不对称绕组通以不对称电流，在气隙中形成椭圆形旋转磁场，产生一定的起动转矩；在气隙中形成椭圆形旋转磁场，产生一定的起动转矩；2)适当选择电容分相的电容，可在气隙中建立接近于圆形的适当选择电容分相的电容，可在气隙中建立接近于圆形的旋转磁场，产生较大起动转矩，同时使起动电流减小。旋转磁场，产生较大起动转矩，同时使起动电流减小。分相启动接线图分相启动接线图第八章第八章两相绕组磁动势两相绕组磁动势 椭圆形旋转磁动势椭圆形旋转磁动势 椭圆磁动势时单相异步椭圆磁动势时单相异步电动机的机械特性曲线电动机的机械特性曲线 第八章第八章两相绕组磁动势两相绕
9、组磁动势 电阻分相启动相量图电阻分相启动相量图 电容分相启动相量图电容分相启动相量图 第八章第八章W:主绕组（工作绕组）主绕组（工作绕组）ST：启动绕组：启动绕组K：离心开关：离心开关注意注意：工作绕组或起动绕组接电源的两出线端对调可工作绕组或起动绕组接电源的两出线端对调可改变电动机的转向。改变电动机的转向。第八章第八章启动时开关启动时开关K闭合，使两绕组电流相位差约为闭合，使两绕组电流相位差约为90，从而产生，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，而电机仍按原方向继续转动。绕组被切断，而电机仍按原方向继
10、续转动。第八章第八章电容启动运转式单相异步电动机电容启动运转式单相异步电动机 为了使电动机的起动和运行性能都比较好，可以在启动绕组中串联两个为了使电动机的起动和运行性能都比较好，可以在启动绕组中串联两个相互并联的电容器，其中相互并联的电容器，其中 C1与启动开关与启动开关 S 串联。电动机启动时，两个电容器串联。电动机启动时，两个电容器都参与工作；启动结束，由都参与工作；启动结束，由 S 断开启动电容器，只有断开启动电容器，只有 C2 参与运行，这样电动参与运行，这样电动机的启动与运行性能都能得到保障。机的启动与运行性能都能得到保障。常称为双值电容单相异步电动机：常称为双值电容单相异步电动机：
11、启动电容（较大）启动电容（较大）运行电容（较小）运行电容（较小）第八章第八章(2)罩极式起动罩极式起动罩极式单相异步电动机的定子铁心多数做成凸极式，主要结罩极式单相异步电动机的定子铁心多数做成凸极式，主要结构如下构如下图图定子绕组定子绕组鼠笼式转子鼠笼式转子短路环短路环极掌极掌(极靴极靴)第八章第八章结构特点结构特点：1)在每个定子磁极上装有工作在每个定子磁极上装有工作绕组。在磁极极靴的绕组。在磁极极靴的1/3处处 开有小槽，槽内嵌有短路铜开有小槽，槽内嵌有短路铜环，把部分磁极环，把部分磁极“罩罩”起来，起来，此铜环也称为罩极线圈；此铜环也称为罩极线圈；2)转子仍为普通鼠笼式转子。转子仍为普通
12、鼠笼式转子。第八章第八章起动原理起动原理：1)工作绕组通入单相交流电时，产生脉振磁通，其中一部工作绕组通入单相交流电时，产生脉振磁通，其中一部分磁通分磁通 不通过铜环，另一部分磁通不通过铜环，另一部分磁通 则通过铜环。则通过铜环。由于由于短路环在变化的磁场中产生感应电流，短路环在变化的磁场中产生感应电流，使使 滞后于滞后于 。由于由于 和和 在空间上有一定的相位差，在时间上也有一在空间上有一定的相位差，在时间上也有一定的相位差，故在罩极式单相异步电动机中就会产生椭圆形定的相位差，故在罩极式单相异步电动机中就会产生椭圆形旋转磁场。旋转磁场。2)在椭圆形旋转磁场的作用下，电动机将产生一定的起动在椭
13、圆形旋转磁场的作用下，电动机将产生一定的起动转矩，使转子顺着磁场旋转的方向转动起来。转矩，使转子顺着磁场旋转的方向转动起来。112221注意注意：电机的转向从磁极未罩部分向被罩部分的方向旋转。电机的转向从磁极未罩部分向被罩部分的方向旋转。第八章第八章5.单相异步电动机的调速单相异步电动机的调速（1）调速原理）调速原理通过改变电源电压或电动机结构参数的方法，从而改变电动机通过改变电源电压或电动机结构参数的方法，从而改变电动机转速的过程，称为调速。转速的过程，称为调速。常用的调速方法有两种：常用的调速方法有两种：1）外电路降压法；）外电路降压法；2）改变定子绕组的匝数。）改变定子绕组的匝数。第八章
14、第八章实现办法实现办法：用电子开关做调压器，或采用电子开关做调压器，或采用串联电抗器，以控制电机用串联电抗器，以控制电机端电压。端电压。调压调速原理图调压调速原理图（2）外电路降压调速）外电路降压调速第八章第八章1）实现办法）实现办法：串联电抗法串联电抗法将主、副绕组并联后将主、副绕组并联后与电抗器串联。与电抗器串联。高速档：直接接电源；高速档：直接接电源；中低速档：串联不同的电抗器。中低速档：串联不同的电抗器。此方法调速比较灵活，电路结构简单，维修方便，但需要专用电抗器，成本此方法调速比较灵活，电路结构简单，维修方便，但需要专用电抗器，成本高，耗能大，低速起动性能差。高，耗能大，低速起动性能
15、差。第八章第八章微风微风风扇在风扇在 500 r/min 以下送出的风。如采用一般的调速方法，以下送出的风。如采用一般的调速方法，电动机在这样低的转速下很难启动，电路利用常温下电动机在这样低的转速下很难启动，电路利用常温下 PTC 电阻（热敏电阻（热敏电阻）很小，电动机在微风挡直接起动，起动后，电阻）很小，电动机在微风挡直接起动，起动后，PTC 阻值阻值增大，使增大，使电动机进入微风挡运行。电动机进入微风挡运行。例如：具有微风挡例如：具有微风挡的电风扇调速电路。的电风扇调速电路。2）实现办法）实现办法：采用采用PTC调速调速第八章第八章3）实现办法）实现办法：晶闸管调压调速：晶闸管调压调速通过
16、改变晶闸管的导通角来改变电动机的电压波形，通过改变晶闸管的导通角来改变电动机的电压波形，从而改变电压的有效值已达到调速的目的。从而改变电压的有效值已达到调速的目的。第八章第八章图示为吊扇使用的双向晶闸管调压调速电路。图示为吊扇使用的双向晶闸管调压调速电路。第八章第八章电容分相的单相异步电动机也常用工作绕组或起动绕组抽头电容分相的单相异步电动机也常用工作绕组或起动绕组抽头的接法实现调速的接法实现调速，典型接典型接法有法有L形接法和形接法和T形形接法。接法。(a)(b)(a)高速高速接法接法(b)低速低速接法接法（3）绕组抽头法调速）绕组抽头法调速第八章第八章L型绕组抽头法调速型绕组抽头法调速第八
17、章第八章T型绕组抽头法调速型绕组抽头法调速自耦变压器调压调速、串电容器自耦变压器调压调速、串电容器调速和变极调速等。调速和变极调速等。（4）其它调速方法）其它调速方法第八章第八章思考：思考：三相异步电动机若一相断线，能否正常运行？三相异步电动机若一相断线，能否正常运行？能否正常启动？能否正常启动？三相异步电动机在运行过程中，若其中一相和电源三相异步电动机在运行过程中，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；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。不了，也会过热，必须赶快排除故障。
