單相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理與工作原理

單相異步電動(dòng)機(jī)?

單相異步電動(dòng)機(jī)（single-phase?asynchronous?motor）是靠220V單相交流電源供電的一類電動(dòng)機(jī)，它適用于只有單相電源（single-phase?power）的小型工業(yè)設(shè)備和家用電器中。

單相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理

一、單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

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 7、銘牌

1、機(jī)座

機(jī)座結(jié)構(gòu)隨電動(dòng)機(jī)冷卻方式、防護(hù)型式、安裝方式和用途而異。按其材料分類，有鑄鐵、鑄鋁和鋼板結(jié)構(gòu)等幾種。

鑄鐵機(jī)座，帶有散熱筋。機(jī)座與端蓋聯(lián)接，用螺栓緊固。

鑄鋁機(jī)座一般不帶有散熱筋。

鋼板結(jié)構(gòu)機(jī)座，是由厚為1.5-2.5毫米的薄鋼板卷制、焊接而成，再焊上鋼板沖壓件的底腳。

有的專用電動(dòng)機(jī)的機(jī)座相當(dāng)特殊，如電冰箱的電動(dòng)機(jī)，它通常與壓縮機(jī)一起裝在一個(gè)密封的罐子里。而洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)，包括甩干機(jī)的電動(dòng)機(jī)，均無機(jī)座，端蓋直接固定在定子鐵心上。

2、鐵心

鐵心包括定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心，作用與三相異步電動(dòng)機(jī)一樣，是用來構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的磁路。

3、繞組

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。定子繞組多采用高強(qiáng)度聚脂漆包線繞制。

轉(zhuǎn)子繞組一般采用籠型繞組。常用鋁壓鑄而成。

4、端蓋

相應(yīng)于不同的機(jī)座材料、端蓋也有鑄鐵件、鑄鋁件和鋼板沖壓件。

5、軸承

軸承有滾珠軸承和含油軸承。

6、離心開關(guān)或起動(dòng)繼電器和PTC起動(dòng)器

（1）離心開關(guān)

在單相異步電動(dòng)機(jī)中，除了電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)外，在起動(dòng)過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速的70%左右時(shí)，常借助于離心開關(guān)，切除單相電阻起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)和電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)繞組，或切除電容起動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電容器。離心開關(guān)一般安裝在軸伸端蓋的內(nèi)側(cè)。

（2）起動(dòng)繼電器

有些電動(dòng)機(jī)，如電冰箱電動(dòng)機(jī)，由于它與壓縮機(jī)組裝在一起，并放在密封的罐子里，不便于安裝離心開關(guān)，就用起動(dòng)繼電器代替。繼電器的吸鐵線圈串聯(lián)在主繞組回路中，起動(dòng)時(shí)，主繞組電流很大，銜鐵動(dòng)作，使串聯(lián)在副繞組回路中的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。于是副繞組接通，電動(dòng)機(jī)處于兩相繞組運(yùn)行狀態(tài)。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升，主繞組電流不斷下降，吸引線圈的吸力下降。當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的轉(zhuǎn)速，電磁鐵的吸力小于觸點(diǎn)的反作用彈簧的拉力，觸點(diǎn)被打開，副繞組就脫離電源。

（3）PTC起動(dòng)器

較新式的啟動(dòng)元件是“PTC”，它是一種能“通”或“斷”的熱敏電阻。PTC熱敏電阻是一種新型的半導(dǎo)體元件，可用作延時(shí)型起動(dòng)開關(guān)。使用時(shí)，將PTC元件與電容起動(dòng)或電阻起動(dòng)電機(jī)的副繞組串聯(lián)。在起動(dòng)初期，因PTC熱敏電阻尚未發(fā)熱，阻值很低，副繞組處于通路狀態(tài)，電機(jī)開始起動(dòng)。隨著時(shí)間的推移，電機(jī)的轉(zhuǎn)速不斷增加，PTC元件的溫度因本身的焦耳熱而上升，當(dāng)超過居里點(diǎn)Tc（即電阻急劇增加的溫度點(diǎn)），電阻劇增，副繞組電路相當(dāng)于斷開，但還有一個(gè)很小的維持電流，并有2-3瓦的損耗，使PTC元件的溫度維持在居里點(diǎn)Tc值以上。當(dāng)電機(jī)停止運(yùn)行后，PTC元件溫度不斷下降，約2-3分鐘其電阻值降到Tc點(diǎn)以下，這時(shí)有可以重新啟動(dòng)，這一時(shí)間正好是電冰箱和空調(diào)機(jī)所規(guī)定的兩次開機(jī)間的停機(jī)時(shí)間。

PTC起動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)：無觸點(diǎn)、運(yùn)行可靠、無噪無電火花，防火、防爆性能好。且耐振動(dòng)、耐沖擊、體積小、重量輕、價(jià)格低。

7、銘牌

包括：電機(jī)名稱、型號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)、制造廠名、出廠編號(hào)、額定電壓、額定功率、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、繞組接法、絕緣等級(jí)等。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

當(dāng)給三相異步電動(dòng)機(jī)的定子三相繞組通入三相交流電時(shí)，會(huì)形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子將獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩而自行啟動(dòng)。當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)通入單相交流電時(shí)就不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

下面來分析單相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組通入單相交流電時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)情況。如下圖所示為一臺(tái)簡(jiǎn)單的單相異步電動(dòng)機(jī)原理圖，定子鐵心上布置有單相定子繞組，轉(zhuǎn)子為鼠籠結(jié)構(gòu)。

電流正半周產(chǎn)生的磁場(chǎng) 電流負(fù)半周產(chǎn)生的磁場(chǎng)

當(dāng)向單相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組中通入單相交流電后，由上圖可見，當(dāng)電流在正半周及負(fù)半周不斷交變時(shí)，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小及方向也在不斷變化（按正弦規(guī)律變化），但磁場(chǎng)的軸線則沿縱軸方向固定不動(dòng)，這樣的磁場(chǎng)稱為脈動(dòng)磁場(chǎng)。

當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的合成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流為0，合成轉(zhuǎn)矩為0，因此轉(zhuǎn)子沒有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。故單相異步電動(dòng)機(jī)如果不采取一定的措施，單相異步電動(dòng)機(jī)不能自行啟動(dòng)，如果用一個(gè)外力使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一下，則轉(zhuǎn)子能沿該方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。

單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理?

在交流電機(jī)中，當(dāng)定子繞組通過交流電流時(shí)，建立了電樞磁動(dòng)勢(shì)，它對(duì)電機(jī)能量轉(zhuǎn)換和運(yùn)行性能都有很大影響。所以單相交流繞組通入單相交流產(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)和。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)矩疊加起來就是推動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的合成轉(zhuǎn)矩。?

不論是還是，他們的大小與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系和三相異步電動(dòng)機(jī)的情況是一樣的。若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是，

單相異步電動(dòng)機(jī)的T-s曲線見左圖?

由圖可知單相異步電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)有：?

（1）n=0，s=1，T=T++?T-?=0，說明單相異步電動(dòng)機(jī)無啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，如不采取其他措施，電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)。?

（2）當(dāng)s≠1時(shí)，?T≠0，T無固定方向，它取決于s的正、負(fù)。?

（3）由于反向轉(zhuǎn)矩存在，使合成轉(zhuǎn)矩也隨之減小，鼓單相異步電動(dòng)機(jī)的過載能力較低。