單相異步電動(dòng)機(jī)教（學(xué)）案

1、 .教 案 (首頁)課次18課時(shí)35、36課型講授教學(xué)對(duì)象專業(yè)機(jī)電班級(jí)課題單相異步電動(dòng)機(jī)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能態(tài)度了解單相異步電動(dòng)機(jī)的主要類型及單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理。掌握各類單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法。培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、合作學(xué)習(xí)的意識(shí)和研究探索的精神。教學(xué)要求知 識(shí) & 技能重點(diǎn)難點(diǎn)目 標(biāo) 達(dá) 成 度識(shí)記理解應(yīng)用分析綜合單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理單相異步電動(dòng)機(jī)的主要類型及結(jié)構(gòu) 單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法教學(xué)方法啟發(fā)引導(dǎo)式教學(xué)、提問法、作圖法、比較分析法教學(xué)資源現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用教 案 (中頁 可加頁)教學(xué)活動(dòng)流程教學(xué)方法簡析復(fù)習(xí)與提問：1、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)有哪幾種方法？2、三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)是

2、如何實(shí)現(xiàn)的？導(dǎo)入課題： 學(xué)生觀看視頻和實(shí)物，導(dǎo)入本節(jié)課的課題-單相異步電動(dòng)機(jī)。單相異步電動(dòng)機(jī)是利用單相電源供電的一種小容量交流電動(dòng)機(jī)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，特別是可以直接用220V 交流電源供電，所以得到廣泛應(yīng)用，例如風(fēng)扇、洗衣機(jī)、冰箱、小型車床等。講授新課: 一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理1、脈動(dòng)磁場的分解和合成在三相異步電動(dòng)機(jī)中曾講到，向三相繞組通人三相對(duì)稱交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子的氣隙中會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)電源一相斷開時(shí)，電動(dòng)機(jī)就成了單相運(yùn)行（也稱為兩相運(yùn)行），氣隙中產(chǎn)生的是脈動(dòng)磁場。單相異步電動(dòng)機(jī)工作繞組通人單相交流電時(shí)，產(chǎn)生的也是一個(gè)脈動(dòng)磁場，脈動(dòng)磁場的磁通大小隨電流瞬

3、時(shí)值的變化而變化，但磁場的軸線空間位置不變，因此磁場不會(huì)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)然也不會(huì)產(chǎn)生啟動(dòng)力矩。但這個(gè)磁場可以用矢量分解的方法分成兩個(gè)大小相等（B1 = B2 ）、旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場。兩個(gè)正、反向旋轉(zhuǎn)的磁場就合成了時(shí)間上隨正弦交流電變化的脈動(dòng)磁場。 a)單相電動(dòng)機(jī)工作繞組的脈動(dòng)磁場 b)脈動(dòng)磁場的分解圖 單相脈動(dòng)磁場及其分解圖片一考慮學(xué)生實(shí)際情況原理部分適當(dāng)降低要求。上海市臨港科技學(xué)校 教務(wù)科制教 案 (尾頁)教學(xué)活動(dòng)流程教學(xué)方法簡析2、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 脈動(dòng)磁場分解成兩個(gè)大小相等（B1=B2）旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩曲線如圖72中的兩條虛線所示。轉(zhuǎn)矩曲線 是順時(shí)針旋

4、轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的，轉(zhuǎn)矩曲線是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的。在=0 處，兩個(gè)力矩大小相等、方向相反，合力矩=0 ，在0 處，兩個(gè)力矩大小不相等、方向相反，但合力矩0 ，說明單相繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場是沒有啟動(dòng)力矩的，但如果外加力矩使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，則啟動(dòng)后的電動(dòng)機(jī)就有力矩了，電動(dòng)機(jī)正反向都可旋轉(zhuǎn)，方向由所加的外力矩方向決定。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)：1、組成： 單相異步電動(dòng)機(jī)中，專用電機(jī)占有很大比例，它們的結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn)，形式繁多。但就其共性而言，電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)都由固定部分-定子、轉(zhuǎn)動(dòng)部分-轉(zhuǎn)子、支撐部分-端蓋和軸承等三大部分組成。1、機(jī)座 2、鐵心 3、繞組4、端蓋 5、軸承 6、離心開關(guān)或起動(dòng)繼電器和PTC起動(dòng)器

5、7、銘牌 單相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組常做成兩相：主繞組（工作繞組）和副繞組（啟動(dòng)繞組）。兩種繞組的中軸線錯(cuò)開一定的電角度。目的是為了改善啟動(dòng)性能和運(yùn)行性能。2、啟動(dòng)開關(guān)：三、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)開關(guān)單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)開關(guān)主要有以下3種。(1)電磁啟動(dòng)繼電器它主要用于專用電動(dòng)機(jī)，如冰箱壓縮電動(dòng)機(jī)等，有電流啟動(dòng)型和電壓啟動(dòng)型兩種類型。電流啟動(dòng)型繼電器的線圈與工作繞組串聯(lián)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)工作繞組電流大，繼電器動(dòng)作，觸頭閉合，接通啟動(dòng)繞組。隨著轉(zhuǎn)速上升，工作繞組電流減小，當(dāng)電磁啟動(dòng)繼電器的電磁引力小于繼電器鐵心的重力及彈簧反作用力時(shí)，繼電器復(fù)位，觸頭斷開，切斷啟動(dòng)繞組。(2)離心開關(guān)它是較常用的啟動(dòng)開關(guān)，

6、一般安裝在電動(dòng)機(jī)端蓋邊的轉(zhuǎn)子上。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子靜止或轉(zhuǎn)速較低時(shí)，離心開關(guān)的觸頭在彈簧的壓力下處于接通位置；當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后，離心開關(guān)中的重球產(chǎn)生的離心力大于彈簧的彈力，重球帶動(dòng)觸頭向右移動(dòng)，觸頭斷開。(3)PTC元件PTC是一種以鈦酸鋇為主要原料具有正溫度系數(shù)的半導(dǎo)體元件(熱敏元件)。它的電阻隨著溫度韻升高而急劇增大。PTC元件串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)繞組上。室溫時(shí)，PTC元件的電阻較低，啟動(dòng)繞組接通，啟動(dòng)繞組的電流也流過PTC元件，使PTC囂件發(fā)熱升溫；其電阻也迅速增大，近似于切斷了啟動(dòng)繞組。運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)繞組仍有15 mA左右的電流流過，以維持PTC元件的高阻狀態(tài)。停機(jī)后，要相隔3 min以

7、上才能再次啟動(dòng)，以便使PTC元件降溫，減小電阻值。三、單相異步電動(dòng)機(jī)的分類：根據(jù)獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方法不同，單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)也存在較大差異，主要分為罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)兩大類。分相式單相異步電動(dòng)機(jī)又分為電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)和電阻分相式單相異步電動(dòng)機(jī)兩種。（1）罩極式單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)，系列號(hào)為YJ 。（2）電阻分相式電阻啟動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)，系列號(hào)為YU 。（3）電容分相式又可分為電容運(yùn)行單相異步電動(dòng)機(jī)，系列號(hào)為YY ；電容啟動(dòng)單相步電動(dòng)機(jī)，系列號(hào)為YC ；雙值電容單相異步電動(dòng)機(jī)，系列號(hào)為YL1、分相式單相異步電動(dòng)機(jī)分相式電動(dòng)機(jī)常在定子上安裝兩套繞組，一套是工作繞組(

8、或稱主繞組)，長期接通電源工作；另一套是啟動(dòng)繞組(或稱為副繞組、輔助繞組)，以產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和固定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，兩套繞組的空間位置相差900電角度。根據(jù)啟動(dòng)方式的不同，可分為電阻啟動(dòng)和電容運(yùn)行(電容)異步電動(dòng)機(jī)。(1)電阻啟動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)電路圖：如圖a所示。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：定子鐵心上嵌放兩套繞組，空間位置上互差900電角度。工作繞組LZ匝數(shù)多、導(dǎo)線較粗，可近似看成純電感負(fù)載；啟動(dòng)繞組LF導(dǎo)線較細(xì)，又串有啟動(dòng)電阻R，可近似看成純電阻性負(fù)載，通過電阻來分開兩個(gè)支路電流的相位。啟動(dòng)特點(diǎn)：節(jié)約了啟動(dòng)電容。啟動(dòng)時(shí)工作繞組、啟動(dòng)繞組同時(shí)工作，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值的80左右時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)斷開，啟動(dòng)繞組從電源上切斷。它具有

9、中等啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩(一般為額定轉(zhuǎn)矩的l.22.2倍)，但啟動(dòng)電流較大。實(shí)際上許多電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)繞組沒有串聯(lián)電阻R，而是設(shè)法增加導(dǎo)線電阻，從而使啟動(dòng)繞組本身就有較大的電阻。運(yùn)行特點(diǎn)：只有工作繞組工作，它在電冰箱壓縮機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。 圖a 單相電阻啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)電路圖 圖b 單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)電路圖(2)電容運(yùn)行(電容)異步電動(dòng)機(jī)電路圖：如圖b所示。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：定子鐵心上嵌放兩套繞組，繞組的結(jié)構(gòu)基本相同，空間位置上互差900電角度。工作繞組LZ接近純電感負(fù)載，其電流ILZ相位落后電壓接近900；啟動(dòng)繞組LF上串接電容器，合理選擇電容值，使串聯(lián)支路電流ILF超前ILZ的相位約900。啟動(dòng)特點(diǎn)：空間上有兩個(gè)

10、相差900電角度的繞組；通入兩繞組的電流在相位上相差900，兩繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)基本相等。運(yùn)行特點(diǎn)：單相電容運(yùn)行電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)方便，堵轉(zhuǎn)電流小，有較高的效率和功率因數(shù)；但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，多用于電風(fēng)扇、吸塵器等。(3)電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)電路圖：如圖c所示。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)相類似，但電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)繞組中將串聯(lián)一個(gè)啟動(dòng)開關(guān)S。啟動(dòng)特點(diǎn)：當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子靜止或轉(zhuǎn)速較低時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)S處于接通位置，啟動(dòng)繞組和工作繞組一起接在單相電源上，獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的80左右時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)S斷開，啟動(dòng)繞組從電源上切斷，此時(shí)單靠工作繞組已有較大

11、轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)行。運(yùn)行特點(diǎn)：電容啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)具有較大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩(一般為額定轉(zhuǎn)矩的l.53.5倍)，但啟動(dòng)電流相應(yīng)增大，適用于重載啟動(dòng)的機(jī)械。例如，小型空壓機(jī)、洗衣機(jī)、空調(diào)器等。 圖c 單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)電路圖 圖d 雙值電容異步電動(dòng)機(jī)電路圖(4)雙值電容單相異步電動(dòng)機(jī)電路圖：如圖d所示。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： C1為啟動(dòng)電容，容量較大；C2為工作電容，容量較小，兩只電容器并聯(lián)后與啟動(dòng)繞組串聯(lián)。啟動(dòng)特點(diǎn)：啟動(dòng)時(shí)兩只電容器都工作，電動(dòng)機(jī)有較大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速的80左右時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)S將啟動(dòng)電容C1斷開，啟動(dòng)繞組上只串聯(lián)工作電容C2，電容量減少，降低運(yùn)行電流。運(yùn)行特點(diǎn)：雙值電容電動(dòng)機(jī)既有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)

12、矩(為額定轉(zhuǎn)矩的22.5倍)，又有較高的效率和功率因數(shù)。它廣泛地應(yīng)用于小型機(jī)床設(shè)備。2、單相罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)罩極式異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生與上述電動(dòng)機(jī)不同，先來了解一下凸極式罩極電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，如圖6 一12 所示。電動(dòng)機(jī)定子鐵心通常由厚0.5mm的硅鋼片疊壓而成，每個(gè)磁極極面的l / 3 處開有小槽，在極柱上套上銅制的短路環(huán)，就好像把這部分磁極罩起來一樣，所以稱罩極式電動(dòng)機(jī)。勵(lì)磁繞組套在整個(gè)磁極上，必須正確連接，以使其上下剛好產(chǎn)生一對(duì)磁極。如果是四極電動(dòng)機(jī)，則磁極極性應(yīng)按N 、S 、N 、S 的順序排列當(dāng)恍恍惚惚恍恍惚惚內(nèi)通人單相交流電時(shí)，磁場變化如下：凸極式定子鐵芯定子繞組轉(zhuǎn)子短路環(huán) 凸極式分相罩極電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)罩極電動(dòng)機(jī)磁極的磁通分布在空間上是移動(dòng)的，由未罩部分向被罩部分移動(dòng)，好似旋轉(zhuǎn)磁場一樣，從而使籠型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且也決定了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是由未罩部分向被罩部分旋轉(zhuǎn)：其轉(zhuǎn)向是由定子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，改變電源接線不能改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。罩極電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低、運(yùn)行時(shí)噪聲小、維護(hù)方便。按磁極形式的不同，可分為凸極式和隱極式兩種，其中凸極式結(jié)構(gòu)較為常見：罩極電動(dòng)機(jī)的主要缺點(diǎn)是啟動(dòng)性能及運(yùn)行性能較差，效率和功率因數(shù)都較低方向不能改變主要用于小功率空載啟動(dòng)的場合，如