《電機(jī)技術(shù)應(yīng)用》課件 2.1.4 單相異步電動(dòng)機(jī)

單相異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)

單相異步電動(dòng)機(jī)是靠220V單相交流電源供電的一類旋轉(zhuǎn)電機(jī)，為小容量的電動(dòng)機(jī)，從幾瓦到幾百瓦不等。因?yàn)橹恍鑶蜗嘟涣麟娫垂╇姡蚨鴳?yīng)用非常廣泛，如電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、電唱機(jī)、吸塵器、醫(yī)療器械、自動(dòng)控制裝置、小型機(jī)床、輕工設(shè)備、家用電器、電動(dòng)工具、農(nóng)用水泵、儀器儀表等眾多領(lǐng)域。單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)４、端蓋及軸承：端蓋有鑄鐵件，鑄鋁件及鋼板沖壓件三種，軸承有滾珠軸承和含油軸承兩種。滾珠軸承價(jià)格高，噪聲大，但壽命長(zhǎng)，含油軸承價(jià)格低，噪聲小，但壽命短。1、機(jī)座：隨冷卻方式，防護(hù)型式，安裝方式和用途的不同，采用不同的機(jī)座結(jié)構(gòu)，為鑄鐵，鑄鋁和鋼板結(jié)構(gòu)等幾種。３、繞組：兩套繞組，一是工作繞組，用來(lái)建立工作磁場(chǎng)；一是起動(dòng)繞組，用來(lái)幫助電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。兩個(gè)繞組的軸線在空間錯(cuò)開一定角度。２、鐵芯：用相互絕緣的電工鋼片沖制疊成，構(gòu)成電機(jī)磁路，定子鐵芯有隱極和凸極兩種，轉(zhuǎn)子鐵芯與三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯相同。單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)電生磁兩相對(duì)稱繞組通入兩相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。磁生電旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。電磁力轉(zhuǎn)子電流與定子磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁力，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。單相異步電動(dòng)機(jī)的原理脈振磁場(chǎng)

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)如圖所示的磁場(chǎng)。此磁場(chǎng)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，我們稱之為脈振磁場(chǎng)。

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(chǎng)（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(chǎng)Bm1和Bm2，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分別作用于轉(zhuǎn)子產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的轉(zhuǎn)矩。

兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為：

脈振磁場(chǎng)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為：因此單相繞組通入單相交流電時(shí)的電磁關(guān)系如下：轉(zhuǎn)矩特性在如圖所示的T-s關(guān)系曲線中，s=1（n=0）兩邊合成轉(zhuǎn)矩曲線是對(duì)稱的，因此起動(dòng)時(shí)合成轉(zhuǎn)矩為零，不能自行起動(dòng)。并且單相異步電動(dòng)機(jī)沒有固定的旋轉(zhuǎn)方向，外力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)能使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，反之亦然。單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

為使電動(dòng)機(jī)能自行起動(dòng)和改善運(yùn)行性能，除工作繞組外，在定子上還安裝一個(gè)輔助的起動(dòng)繞組，兩繞組在空間上相距90°，通過控制電容C的大小可以使起動(dòng)繞組電流IB超前于工作繞組電流IA約90°。兩繞組磁動(dòng)勢(shì)在氣隙中形成一個(gè)接近于圓形的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)，并產(chǎn)生一定的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，噪音小。缺點(diǎn)與同容量三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比，體積較大，功率因數(shù)及過載能力都較低，效率為同容量三相異步電動(dòng)機(jī)的75%-90%。用途只能作成小容量：微型幾瓦～750瓦，小型550瓦～3700瓦。廣泛應(yīng)用于家用電器（電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機(jī)等）、空調(diào)設(shè)備、電動(dòng)工具、醫(yī)療器械及輕工設(shè)備中。總結(jié)1、試述單相交流異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是什么？答：?jiǎn)蜗嘟涣骼@組通入單相交流產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢(shì)，該磁動(dòng)勢(shì)可分解為兩個(gè)幅值相等、轉(zhuǎn)速相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和，從而在氣隙中建立正傳和反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，并分別在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。該電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生正、反電磁轉(zhuǎn)矩。正向電磁轉(zhuǎn)矩企圖使轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)；反向電磁轉(zhuǎn)矩企圖使轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。這兩個(gè)轉(zhuǎn)矩疊加起來(lái)就是推動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的合成轉(zhuǎn)矩，如果給電動(dòng)機(jī)一個(gè)初始轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)將沿著初始轉(zhuǎn)矩的方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)。這就是單行異步電動(dòng)機(jī)的工作原理。思考與練習(xí)2、試說(shuō)明一個(gè)脈振磁場(chǎng)為什么可以分解成兩個(gè)大小相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。答：因?yàn)榈仁接疫厼閮蓚€(gè)大小相等、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，且轉(zhuǎn)速相同。

思考與練習(xí)思考與練習(xí)3、總結(jié)交流電機(jī)單相磁動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)、它的幅值大小、幅值位置、脈動(dòng)頻率各與哪些因素有關(guān)？這些因素中哪些是由構(gòu)造決定的，哪些是由運(yùn)行條件決定的？答：

幅值：Fφ1=0.9NkW1Iφ/p

單相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)幅值大?。号c一條支路匝數(shù)N、繞組系數(shù)kw1、磁極對(duì)數(shù)p及相電流Iφ有關(guān)，其中N、kw1及p由構(gòu)造決定，Iφ由運(yùn)行