單相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理課件

5．7單相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

特點(diǎn)：

1.為小容量的電動(dòng)機(jī)，從幾瓦到幾百瓦；..2.由單相交流電源供電的旋轉(zhuǎn)電機(jī)；3.具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運(yùn)行可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)。所以單相異步電動(dòng)機(jī)被廣泛用于電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、電唱機(jī)、吸塵器、醫(yī)療器械及自動(dòng)控制裝置中。5．7單相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1一、單相異步電動(dòng)機(jī)的磁場

單相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組為單相，轉(zhuǎn)子一般為鼠籠式。當(dāng)接入單相交流電源時(shí)，它在定、轉(zhuǎn)子氣隙中產(chǎn)生一個(gè)如圖所示的脈動(dòng)磁場。由上可見：

此磁場在空間并不旋轉(zhuǎn)，只是磁通或磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間作正弦變化，即一、單相異步電動(dòng)機(jī)的磁場單相異步電動(dòng)機(jī)的2在電機(jī)系統(tǒng)中，常把磁通大小隨時(shí)間做正弦變化的磁場稱脈動(dòng)磁場，其磁場曲線如圖(a)所示可以證明，一個(gè)空間軸線固定而大小按正弦規(guī)律變化的脈動(dòng)磁場（用磁感應(yīng)強(qiáng)度B表示），可以分解成兩個(gè)轉(zhuǎn)速相等而方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場和，如圖（b）所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為：兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速為：

在電機(jī)系統(tǒng)中，常把磁通大小隨時(shí)間做正弦變化的3如果僅有一個(gè)單相繞組，則在通電前轉(zhuǎn)子原來是靜止的，通電后轉(zhuǎn)子仍將靜止不動(dòng)。

如果僅有一個(gè)單相繞組，則在通電前轉(zhuǎn)子原來是靜4兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場分別作用于鼠籠式轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的轉(zhuǎn)矩，如圖所示。若此時(shí)用手拔動(dòng)它，轉(zhuǎn)子便順著拔動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來，最后達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。單相異步電動(dòng)機(jī)沒有啟動(dòng)能力，但一經(jīng)推動(dòng)后，它卻能轉(zhuǎn)動(dòng)起來。

兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場分別作用于鼠籠式轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個(gè)方5由此可得出結(jié)論：（1）在脈動(dòng)磁場作用下的單相異步電動(dòng)機(jī)沒有啟動(dòng)能力，即啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零；（2）單相異步電動(dòng)機(jī)一旦啟動(dòng)，它能自行加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，其旋轉(zhuǎn)方向不固定，完全取決于啟動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向。因此，要解決單相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用問題，首先必須解決它的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩問題。由此可得出結(jié)論：（1）在脈動(dòng)磁場作用下6二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法

單相異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)若能產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，就可以建立啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩而自行啟動(dòng)，下面介紹常見的單相異步電動(dòng)機(jī)。

電容分相式異步電動(dòng)機(jī)

如圖所示為電容分相式異步電動(dòng)機(jī)的接線原理圖。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法單相異步電動(dòng)機(jī)7當(dāng)選擇參數(shù)使BY繞組中的電流在相位上超前AX繞組中的電流900時(shí)，通電后能在定、轉(zhuǎn)子氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，如圖所示：在此旋轉(zhuǎn)磁場作用下，鼠籠轉(zhuǎn)子將跟著旋轉(zhuǎn)磁場一起旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)選擇參數(shù)使BY繞組中的電流在相位上超前AX8

若在啟動(dòng)繞組BY支路中，接入一離心開關(guān)QC，如圖所示。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值附近時(shí)，借離心力的作用，將QC打開，此后電動(dòng)機(jī)就成為單相運(yùn)行了，此種結(jié)構(gòu)型式的電動(dòng)機(jī)，稱為電容分相式電動(dòng)機(jī)。也可不用離心開關(guān)，即在運(yùn)行時(shí)并不切斷電容支路。若在啟動(dòng)繞組BY支路中，接入一離心開關(guān)QC，9值得指出，欲使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，不能像三相異步電動(dòng)機(jī)那樣掉換兩根電源線來實(shí)現(xiàn)，必須以掉換電容器C的串聯(lián)位置來實(shí)現(xiàn)，如圖所示，即改變QB的接通位置，就可改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。洗衣機(jī)中的電動(dòng)機(jī)，就是靠定時(shí)器中的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)這種切換的。值得指出，欲使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，不能像三相異步電動(dòng)104．8同步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一、同步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

定子：由鐵心、定子繞組（又叫電樞繞組，通常是三相對稱繞組，并通有對稱三相交流電流）、機(jī)座以及端蓋等主要部件組成

轉(zhuǎn)子：包括主磁極、裝在主磁極上的直流勵(lì)磁繞組、特別設(shè)置的鼠籠型啟動(dòng)繞組、電刷以及集電環(huán)等主要部件。同步電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子主磁極的形狀分為隱極式和凸極式兩種，它們的結(jié)構(gòu)如圖所示。4．8同步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一、同步電動(dòng)機(jī)的基本11二、同步電動(dòng)機(jī)的工作原理和運(yùn)行特性

1．工作原理同步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理可用下圖來說明。電樞繞組通以對稱三相交流電流后，氣隙中便產(chǎn)生一電樞旋轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)速度為同步轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中通以直流電流后，同一空氣隙中，又出現(xiàn)一個(gè)大小和極性固定、極對數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場相同的直流勵(lì)磁磁場。這兩個(gè)磁場的相互作用，使轉(zhuǎn)子被電樞旋轉(zhuǎn)磁場拖著以同步轉(zhuǎn)速一起旋轉(zhuǎn)，即“同步”電動(dòng)機(jī)也由此而得名。二、同步電動(dòng)機(jī)的工作原理和運(yùn)行特性1．工作122．機(jī)械特性在電源頻率f與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子極對數(shù)p為一定的情況下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為一常數(shù)，n=n0，因此同步電動(dòng)機(jī)具有恒定轉(zhuǎn)速的特性，它的運(yùn)轉(zhuǎn)速度是不隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩而變化的。同步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如圖所示。2．機(jī)械特性在電源頻率f與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)13三、同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

同步電動(dòng)機(jī)雖具有功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn),但卻沒有像異步電動(dòng)機(jī)那樣得到廣泛應(yīng)用，這不僅是由于它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴，而且它的啟動(dòng)困難。如圖所示：為了啟動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)，采用了異步啟動(dòng)法，即在轉(zhuǎn)子磁極的極掌上裝有和鼠籠繞組相似的啟動(dòng)繞組，如圖所示。三、同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)雖具有功率14啟動(dòng)時(shí)先不加入直流磁場，只在定子上加上三相對稱電壓以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。等轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，再在勵(lì)磁繞組中通入直流勵(lì)磁電流，產(chǎn)生固定磁極的磁場，在定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場的相互作用下，便可把轉(zhuǎn)子拉入同步。同步電動(dòng)機(jī)異步啟動(dòng)法原理接線圖如圖所示。

啟動(dòng)時(shí)先不加入直流磁場，只在定子上加上三相對15

啟動(dòng)步驟如下：

1）勵(lì)磁電路的轉(zhuǎn)換開關(guān)QB投合到1的位置，使勵(lì)磁繞組與直流電源斷開，直接通過變阻器構(gòu)成閉合回路以免啟動(dòng)時(shí)歷次繞組受旋轉(zhuǎn)磁場的作用產(chǎn)生較高的感應(yīng)電勢，發(fā)生危險(xiǎn)；2）按鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的方法啟動(dòng)，給同步電動(dòng)機(jī)的定子繞組加上額定電壓，時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高到接近同步轉(zhuǎn)速。必要時(shí)可采用降壓啟動(dòng)；3）將勵(lì)磁電路轉(zhuǎn)換開關(guān)QB投合到2的位置，勵(lì)磁繞組與直流電源接通，轉(zhuǎn)子上形成固定磁極，并很快被旋轉(zhuǎn)磁場拖入同步；4）用變阻器調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，使同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)調(diào)節(jié)到要求數(shù)值。啟動(dòng)步驟如下：1）勵(lì)磁電16四、同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)1.由于同步電動(dòng)機(jī)的是雙重勵(lì)磁和異步啟動(dòng)，故它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜；2.由于需要直流電源、啟動(dòng)以及控制設(shè)備，故它的一次性投入要比異步電動(dòng)機(jī)高得多；3.同步