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Word單相電機的工作原理及分類單相(電機)一般是指用單相交流(電源)(AC220V)供電的小功率單相異步電動機。這種電機通常在定子上有兩相繞組,轉子是普通鼠籠型的(一般為鋁制作而成)。兩相繞組在定子上成90°分布。

一、(工作原理):

單相電機繞組圖

啟動繞組不通電時,單相正弦(電流)通過定子工作繞組,電機就會產生一個交變磁場,這個磁場的強弱和方向隨時間作正弦規律變化,但在空間方位上是固定的,所以這個磁場稱交變脈動磁場。這個交變脈動磁場可以看作是兩個轉速相同、而旋轉方向卻相反的旋轉磁場,當轉子靜止時,這兩個旋轉磁場在轉子中產生兩個大小相等、方向相反的轉矩,使得合成轉矩為零,所以電機無法旋轉。當我們用外力使電動機向某一方向旋轉時(如順時針方向旋轉),這時轉子與順時針旋轉方向的旋轉磁場間的切割磁力線運動變小;轉子與逆時針旋轉方向的旋轉磁場間的切割磁力線運動變大。這樣平衡就打破了,轉子所產生的總的電磁轉矩將不再是零,轉子將順著推動方向旋轉起來。

我們平時(維修)電風扇時就深有體會,當風扇電機的啟動(電容)完全失容或啟動繞組斷路時,電風扇通電不會轉動。這時我們會發現不通電情況下電機可以輕松撥動,而通上電電機就好像被磁性吸住一樣,嗡嗡震動并阻力變大,這時我們加力使電機順時針轉它就順時針旋轉起來,如果加力使電機逆時針轉它就逆時針旋轉起來,也就是它的旋轉方向不確定,只取決于我們加力的方向。

再思考下我們常常維修的家用冰箱,冰箱壓縮機有的就沒有運行電容,只有啟動電阻,啟動電阻在完成使命后成斷路狀態,也就是壓縮機工作時只有工作繞組通電。

要使單相電機能自動旋轉起來,并且旋轉方向固定,就需要起動繞組,起動繞組與主繞組在空間上相差90°,起動繞組串接一個合適的電容,使得與主繞組的電流在相位上近似相差90°,即所謂的分相原理。這樣兩個在時間上相差90°的電流通入兩個在空間上相差90°的繞組,將會在空間上產生連續固定旋轉磁場,在這個旋轉磁場作用下,轉子就能自動起動,并且方向是固定的,不會產生方向不確定的現象。要改變這種電機的轉向,只要把輔助繞組的接線端頭調換一下即可。

在單相電動機中,產生旋轉磁場還有另一種方法——罩極法,電機稱單相罩極式電動機。此種電動機定子做成凸極式的,有兩極和四極兩種。每個磁極在1/3~1/4全極面處開有小槽,把磁極分成兩個部分,在小的部分上套裝上一個短路銅環,好象把這部分磁極罩起來一樣,所以叫罩極式電動機。當定子繞組通電后,在磁極中產生主磁通,而穿過短路銅環的主磁通部分在銅環內產生一個在相位上滯后90°的感應電流,此電流產生的磁通在相位上也滯后于主磁通,它的作用與電容式電動機的起動繞組相當,從而產生旋轉磁場使電動機轉動起來。

二、分相式單相電機分類

綜合上所述,單相交流異步電機分為分相式和罩極式兩大類。我們常用的是有啟動繞組與啟動電容的分相式。而分相式也有以下幾種工作情況:

1.啟動方式

第一種,啟動繞組常工作型。如圖下所示,啟動繞組來輔助啟動,啟動后并不斷開,其啟動轉矩不算大。主要應用于電風扇、空調風扇電動機、洗衣機等電機。

常工作型

第二種,離心開關型。電機靜止時離心開關是接通的,通電后啟動電容參與啟動工作,當轉子轉速達到額定值的70%~80%時離心開關便會自動跳開,啟動繞組不參與運行工作,而電動機以運行繞組線圈繼續運行,如下圖所示。

離心型

第三種,離心開關加運行電容型。電機靜止時離心開關也是接通的,通電后啟動電容與運行電容并聯,一起參與啟動工作,當轉子轉速達到額定值的70%~80%時離心開關便會自動跳開,啟動電容完成任務,并被斷開。而運行電容仍串接于啟動繞組參與運行工作。這種接法一般用在空氣壓縮機、切割機、木工機床等負載大而不穩定的地方。啟動電容接入時加大了啟動扭矩,以利于電機的快速啟動,如下圖所示。

離心并聯型

2.正反轉控制:

如下圖是帶正反轉開關的接線圖,通常這種電機的起動繞組與運行繞組參數完全一致的。一般雙杠洗衣機的洗衣電機用的是這種電機。這種正反轉控制方法簡單,不用復雜的轉換開關。

啟動繞組與運行繞組參數一樣

而對于啟動繞組與運行繞組參數不同的電機,也就是啟動繞組與運行繞組決不可以搞錯的電機,要正反轉控制,只能改變啟動繞組接入方向或運行繞組接入方向。對于有公共端接

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