1、第 15 章 單相異步電動(dòng)機(jī) 15-1 單相異步電動(dòng)機(jī)的原理、性能和分類 單相異步電動(dòng)機(jī)由單相電源供電，使用方便，廣泛應(yīng)用于家用電器、電動(dòng)工具、醫(yī)療器械中。 與同容量的三相異步電動(dòng)機(jī)比較而言，單相異步電動(dòng)機(jī)的體積大、運(yùn)行性能較差，所以單相電機(jī)只做成小容量的。 典型的單相異步電動(dòng)機(jī)通常在定子上有2，轉(zhuǎn)子是普通的鼠籠轉(zhuǎn)子。 單相異步電動(dòng)機(jī)類型:(1)單相電阻分相啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)；(2)單相電容分相啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)；(3)單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)；(4)單相電容啟動(dòng)兼運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)；(5)單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)。1一、1 相定子繞組（又叫單繞組）通電時(shí)的機(jī)械特性分析單相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組上有兩個(gè)交流分布繞組

2、(一般相差90電角度)，主繞組 m和副繞組 a 。當(dāng)主繞組m相通入單相正弦交流電流時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生正弦分布的基波脈振磁勢(shì)。數(shù)學(xué)變換后得上式。這是兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，他們可以分別在異步電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。所以主繞組通電時(shí)電機(jī)中的電磁轉(zhuǎn)矩為這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的疊加。 23 f+產(chǎn)生T+=f(s)， f- 產(chǎn)生 T-= f(s)，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性中的轉(zhuǎn)矩為 T= T+T- 。1相通電時(shí)，F(xiàn)+和F-幅值相等，轉(zhuǎn)向相反，對(duì)應(yīng)T+和T-也相對(duì)于原點(diǎn)對(duì)稱。合成T=f(s)具有如下特點(diǎn)：(1) 最初啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零； (2) 沒(méi)有固定轉(zhuǎn)向； (3) 由于負(fù)序轉(zhuǎn)矩的存在，其性能較 普通的三相異步電動(dòng)機(jī)的性能差；

3、 (4) 理想空載狀態(tài)也達(dá)不到同步速。二、2 相定子繞組通電時(shí)的機(jī)械特性 當(dāng)單相異步電動(dòng)機(jī)的m繞組和a繞組通入不同相位的2相交流電時(shí)，一般產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)f 。f 可以分解為兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)f +和f -，但F+ F-，對(duì)應(yīng)的T+=f(s)和T-=f(s)不再對(duì)稱，合成轉(zhuǎn)矩T = f (s) 不通過(guò)原點(diǎn)。4三、普通單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) （定子繞組實(shí)際為 2 相）單相異步電動(dòng)機(jī)一般只做成小容量的（現(xiàn)在容量達(dá)0.553.7kW）。 定、轉(zhuǎn)子鐵心和定子繞組及機(jī)械部分同普通三相異步電動(dòng)機(jī)相似。運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)時(shí)離心力彈簧壓力離心開(kāi)關(guān)示意圖 主繞組 單相工作繞組定子繞組 運(yùn)行時(shí)取消（借助于離心開(kāi)關(guān)） 副繞組

4、 輔助啟動(dòng)繞組 運(yùn)行時(shí)存在（單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)型）轉(zhuǎn)子是普通的鼠籠轉(zhuǎn)子。 5在n=0時(shí)，T0，電動(dòng)機(jī)具有正向啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；啟動(dòng)后，n0，T0，電動(dòng)機(jī)可以連續(xù)運(yùn)行。如果m相（主）繞組和a相（副）繞組空間錯(cuò)開(kāi)90電角度，通入的兩相電流相位差為90度且幅值相等，則產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，此時(shí)F=F+，F(xiàn)-=0；T=T+，T-=0，機(jī)械特性曲線將與三相異步電動(dòng)機(jī)的情況相同，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也較大。結(jié)論：起動(dòng)的必要條件 (1) 定子具有空間不同位置的兩套繞組； (2) 兩相繞組通入不同相位的交流電流。 必須采取措施將m相和a相電流的相位移相，或叫“分相”、“裂相”，不同的分相方法對(duì)應(yīng)于不同的單相異步電動(dòng)機(jī)。三、各種類型的單相異

5、步電動(dòng)機(jī) 1、 單相電阻啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī) (YU, BO2，JZ系列) 二極：90-1100 W， 四極：60-750W 將m繞組和a繞組設(shè)計(jì)成不一樣。m相匝數(shù)多、導(dǎo)線粗；a相匝數(shù)少而導(dǎo)線細(xì)。主繞組電抗較大而電阻較??；副繞組電抗較小而電阻較大。 6啟動(dòng)時(shí)S合上，m和a通入被“分相”的電流，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到75-80%同步轉(zhuǎn)速時(shí)，S自動(dòng)斷開(kāi)。電動(dòng)機(jī)在m繞組單獨(dú)驅(qū)動(dòng)下運(yùn)行。 曲線1為兩繞組都通電的機(jī)械特性，曲線2為只有m繞組工作時(shí)的機(jī)械特性。這種單相異步電動(dòng)機(jī)兩相電流相位相差不大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小Tst=(1.1-1.8)TN。改變轉(zhuǎn)向的方法：?jiǎn)为?dú)改變m或者a繞組的通電極性。7(2)單相電容分相異

6、步電動(dòng)機(jī)(YC，CO2，JY系列) 二極：180-3700W； 四極：120-3700W； 六極：250-2200W 給a繞組中串接一個(gè)起動(dòng)電容C，使得2繞組的阻抗不同，達(dá)到分相的目的。 優(yōu)點(diǎn)：(1)配備合適的電容器可以使得其性能提高。(2)這種電機(jī)的a繞組與m繞組設(shè)計(jì)得合適，從而在啟動(dòng)時(shí)得到較為接近圓形的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。(3)合成電流較小，即啟動(dòng)電流較小，而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，適合于對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求較高的負(fù)載。 8(3) 單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī) (YY，DO2，JX 系列) 二極：40-2000 W， 四極：25-1500 W沒(méi)有開(kāi)關(guān)，副(即 a)繞組不僅參與啟動(dòng)，而且參與運(yùn)行。 相當(dāng)于兩相

7、異步電動(dòng)機(jī)；電機(jī)的運(yùn)行性能較好，功率因數(shù)、效率、過(guò)載能力都較電阻分相或者電容分相的單相電動(dòng)機(jī)高；轉(zhuǎn)向易改變。副繞組要按照長(zhǎng)期運(yùn)行的情況來(lái)設(shè)計(jì)。另外，由于阻抗隨著轉(zhuǎn)速變化，圓形啟動(dòng)和圓形運(yùn)行難以兼顧，所以該類電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能不如電容分相啟動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)。(4)單相電容啟動(dòng)兼運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)(YL系列) 二極：370-3000 W， 四極：250-3000 W 9 為了克服電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)不能兼顧圓形啟動(dòng)和圓形運(yùn)轉(zhuǎn)的缺憾，在a繞組中采用兩個(gè)并聯(lián)的電容器。C為長(zhǎng)期運(yùn)行電容器，Cs為啟動(dòng)電容器。 啟動(dòng)時(shí)，串聯(lián)在a繞組的總電容為C+Cs，較大，可以產(chǎn)生較圓形的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)；轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后，Cs被開(kāi)關(guān)甩開(kāi)，運(yùn)行時(shí)的磁勢(shì)也接近圓形。該類單相電動(dòng)機(jī)中最理想的一類。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)、效率都提高了；電機(jī)噪聲較小。四、罩極電動(dòng)機(jī)（p263 其示意圖如圖15.8所示） 1.罩極電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)上最簡(jiǎn)單（定子繞組由集中繞組和罩極繞組組成）； 轉(zhuǎn)向不可逆； 效率、功率因數(shù)較小。 2.罩極電動(dòng)機(jī)的原理 據(jù)相量圖解釋 3.說(shuō)明 （見(jiàn)