電機(jī)課件第七章

1、第七單元第七單元 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)l單相異步電動(dòng)機(jī)是利用單相電源供電的一種小容量交單相異步電動(dòng)機(jī)是利用單相電源供電的一種小容量交流電動(dòng)機(jī)。流電動(dòng)機(jī)。l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維修方便，可直接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維修方便，可直接接接220V電源。電源。l應(yīng)用：應(yīng)用：計(jì)算機(jī)風(fēng)扇、洗衣機(jī)、冰箱、小型車床計(jì)算機(jī)風(fēng)扇、洗衣機(jī)、冰箱、小型車床l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：與同容量三相電機(jī)比，體積大，運(yùn)行性能與同容量三相電機(jī)比，體積大，運(yùn)行性能差，效率低，所以一般只做成小型和微型，一般差，效率低，所以一般只做成小型和微型，一般為幾瓦到幾百瓦之間。為幾瓦到幾百瓦之間。單相異步電動(dòng)機(jī)的感性認(rèn)識(shí)單相異步電動(dòng)機(jī)

2、的感性認(rèn)識(shí)課題一課題一 單相異步電動(dòng)機(jī)原理、結(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)原理、結(jié)構(gòu)和分類構(gòu)和分類主要內(nèi)容：一、脈動(dòng)磁場(chǎng)的分布和合成二、單相異步電動(dòng)機(jī)分類三、單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)四、單相電阻啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)五、單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)六、單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)七、雙值電容單相異步電動(dòng)機(jī)八、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)開關(guān)一、脈動(dòng)磁場(chǎng)的分布和合成一、脈動(dòng)磁場(chǎng)的分布和合成l當(dāng)單相交流電通入單相定子繞組時(shí)，就會(huì)在繞組軸線方向上產(chǎn)生一個(gè)大小和方向交變的磁場(chǎng)，稱為脈動(dòng)磁場(chǎng)。l脈動(dòng)磁場(chǎng)：空間位置不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的幅值在時(shí)間上隨交流電流按正弦規(guī)律變化。磁場(chǎng)不會(huì)旋轉(zhuǎn)，不切割磁力線，也就不會(huì)產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。l所以單相異步電動(dòng)機(jī)是不會(huì)自行

3、啟動(dòng)的。為了便于分析，把這個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)分解為大小相等、為了便于分析，把這個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)分解為大小相等、方向相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。如下圖所示方向相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。如下圖所示;t8t7t6t5t4t3t2t1BtBBBB1B1B1B1B1B1B1B1B2B2B2B2B2B2B2B2BBBB=0B=0Bt7t6t5t4t2t1t3t0兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用于籠形轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體中產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用于籠形轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體中產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T1和和T2合成后得到單相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。合成后得到單相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。其中，其中，T1由由B1產(chǎn)生（正向轉(zhuǎn)矩）產(chǎn)生（正向轉(zhuǎn)矩） T2由由B2產(chǎn)

4、生（反向轉(zhuǎn)矩）產(chǎn)生（反向轉(zhuǎn)矩）單相異步電動(dòng)機(jī)一相繞組通電的機(jī)械特性有如下特點(diǎn);當(dāng)n=0時(shí)，T1=-T2，無(wú)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，所以不能自行啟動(dòng)即“不推不轉(zhuǎn)”當(dāng)n0時(shí)，則T0；機(jī)械特性在第一象限，即“正推正轉(zhuǎn)”當(dāng)n0時(shí)，則T0；機(jī)械特性在第三象限，即“反推反轉(zhuǎn)”T2T1二、單相異步電動(dòng)機(jī)分類二、單相異步電動(dòng)機(jī)分類 為了獲得單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，常在定子繞組上放兩套繞組，空間位置上差90度， 一套工作繞組（主繞組）長(zhǎng)期工作。 一套啟動(dòng)繞組（副繞組）產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩固定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向。 根據(jù)啟動(dòng)方向分以下幾類： 電阻分相式電阻啟動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)“YU” 電容分相式電容運(yùn)行單相異步電動(dòng)機(jī)“YY” 電容啟動(dòng)單相異步電

5、動(dòng)機(jī)“YL” 雙值電容單相異步電動(dòng)機(jī)“YL” 罩極式單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)“YJ”三、單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)三、單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)l結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 定子鐵心由厚0.5mm的硅鋼片疊壓而成，每個(gè)磁極的1/3處開有小槽在極柱上有銅制的短路環(huán)，勵(lì)磁繞組套在整個(gè)磁極上，結(jié)構(gòu)如圖示：l定子繞組內(nèi)通入單相交流電時(shí)，磁場(chǎng)變化如下：定子繞組內(nèi)通入單相交流電時(shí)，磁場(chǎng)變化如下：電流i從0增加上時(shí)，磁通增加，根據(jù)楞次定律短路環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，將阻止磁通的變化，所以罩住部分磁通較疏，未罩部分磁通較密。當(dāng)電流i達(dá)到最大時(shí)，電流基本不變化，磁通最大，但磁通也基本不變化，銅環(huán)中基本沒(méi)有感應(yīng)電流，銅環(huán)對(duì)磁場(chǎng)無(wú)影響，這時(shí)磁極中的磁場(chǎng)

6、均勻分布。當(dāng)電流從最大值下降時(shí)，磁通也下降，楞次定律知，銅環(huán)中的感應(yīng)電流阻礙磁通減小，所以這時(shí)，被罩部分磁通密，未罩部分磁通疏。從以上分析可以看出：從以上分析可以看出：罩極電動(dòng)機(jī)磁極的磁通達(dá)罩極電動(dòng)機(jī)磁極的磁通達(dá) 分布在空間上是移動(dòng)的，由分布在空間上是移動(dòng)的，由未罩部分向被罩部分移動(dòng)，好似旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一樣，使籠未罩部分向被罩部分移動(dòng)，好似旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一樣，使籠型轉(zhuǎn)子獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)向是由未型轉(zhuǎn)子獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)向是由未罩部分向被罩部分移動(dòng)。轉(zhuǎn)向由內(nèi)部決定，改變電源罩部分向被罩部分移動(dòng)。轉(zhuǎn)向由內(nèi)部決定，改變電源接線不能改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。接線不能改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。l優(yōu)點(diǎn)：結(jié)

7、構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本低，運(yùn)行時(shí)噪聲小，維護(hù)方便。l缺點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)性能和運(yùn)行性能差，效率和功率因數(shù)較低，方向不能改變。l應(yīng)用：小功率空載啟動(dòng)場(chǎng)合，如計(jì)算機(jī)的散熱器，儀表風(fēng)扇，電唱機(jī)等。罩極式異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：罩極式異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：四、電阻啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)四、電阻啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)l結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：工作繞組LZ匝數(shù)多、導(dǎo)線較粗，可近似看成純電感負(fù)載；啟動(dòng)繞組LF導(dǎo)線較細(xì)，又串有啟動(dòng)電阻R，可近似看成純電阻負(fù)載，通過(guò)電阻來(lái)分開兩個(gè)支路電流的相位。l啟動(dòng)特點(diǎn)：節(jié)約了啟動(dòng)電容，啟動(dòng)時(shí)工作繞組和啟動(dòng)繞組同時(shí)工作，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值的80%左右時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)斷開，啟動(dòng)繞組從電源上切斷。它具有中等啟動(dòng)轉(zhuǎn)（一般為額定轉(zhuǎn)矩的1.22

8、.2倍），但啟動(dòng)電流較大，實(shí)際上許多電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)繞組滑串聯(lián)電阻，而是設(shè)法增加導(dǎo)線電阻，從而使啟動(dòng)繞組本身就有較大的電阻。l運(yùn)行特點(diǎn)：工作繞組工作，它在電冰箱壓縮機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。電路圖五、電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)五、電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)l結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：定子鐵心上嵌放兩套繞組，繞組的結(jié)構(gòu)基本相同，空間位置上互差90度，工作繞組LZ接近電感性負(fù)載，其電流相位落后電壓接管90度，啟動(dòng)繞組LF上串接電容器，合理選擇電容值，使串聯(lián)支路電流超前工作繞組電流約90度。l啟動(dòng)特點(diǎn)：空間上有兩個(gè)相差90度的繞組，通入兩繞組的電流在相位上相差90度，兩繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)相等。l運(yùn)行特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，堵轉(zhuǎn)電流小，有

9、較高的效率和功率因數(shù)，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，多用于電風(fēng)扇，吸塵器等。電路圖六、單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)六、單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)l結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)與單相運(yùn)行電容電動(dòng)機(jī)相類似，但電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)繞組中將串聯(lián)一個(gè)啟動(dòng)開關(guān)S。l啟動(dòng)特點(diǎn):當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子靜止或轉(zhuǎn)速較低時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)S處于接通位置，啟動(dòng)繞組和工作繞組一起在單相電源上，獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的80%左右時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)S斷開，啟動(dòng)繞組從電源上切斷，此時(shí)單靠工作繞組已有較大轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)行。l運(yùn)行特點(diǎn)：具有較大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩（1.53.5倍的額定轉(zhuǎn)矩 ），但啟動(dòng)電流較大，適用于重載啟動(dòng)的機(jī)械。如小型空壓機(jī)，洗衣機(jī)，空調(diào)機(jī)。電路圖七、雙值電

10、容單相異步電動(dòng)機(jī)七、雙值電容單相異步電動(dòng)機(jī)l結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：C1為啟動(dòng)電容，容量較大，C2為工作電容，容量較小，兩只電容器并聯(lián)后與啟動(dòng)繞組串聯(lián)。l啟動(dòng)特點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)時(shí)兩只電容器都工作，電動(dòng)機(jī)有較大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速的80%左右后，啟動(dòng)開關(guān)S將啟動(dòng)電容C1斷開，啟動(dòng)繞組上只串聯(lián)工作電容C2，電容量減少。l運(yùn)行特點(diǎn)：雙值電容電動(dòng)機(jī)有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩（22.5倍額定轉(zhuǎn)矩），又有較高的效率和功率因數(shù)，它廣泛應(yīng)用于小型機(jī)床設(shè)備中。電路圖八、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)開關(guān)八、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)開關(guān)l自行閱讀并做相應(yīng)總結(jié)。第七單元第七單元 課題二課題二 單相異步電動(dòng)機(jī)的繞組和嵌線單相異步電動(dòng)機(jī)的繞組和嵌線 復(fù)習(xí)：

11、復(fù)習(xí)：一、脈動(dòng)磁場(chǎng)的分布和合成一、脈動(dòng)磁場(chǎng)的分布和合成 二、單相異步電動(dòng)機(jī)分類二、單相異步電動(dòng)機(jī)分類 三、單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)三、單相罩極式異步電動(dòng)機(jī) 四、分相式異步電動(dòng)機(jī)四、分相式異步電動(dòng)機(jī) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容l一、單相異步電機(jī)繞組概述一、單相異步電機(jī)繞組概述l二、繞組的基本術(shù)語(yǔ)二、繞組的基本術(shù)語(yǔ)l三、電阻啟動(dòng)或電容啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)定子繞組三、電阻啟動(dòng)或電容啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)定子繞組l四、電容運(yùn)行電動(dòng)機(jī)定子繞組四、電容運(yùn)行電動(dòng)機(jī)定子繞組l五、正弦繞組簡(jiǎn)介五、正弦繞組簡(jiǎn)介一、單相異步電機(jī)繞組概述一、單相異步電機(jī)繞組概述l 單相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組分為：?jiǎn)蜗喈惒诫妱?dòng)機(jī)定子繞組分為： 集中繞組集中繞組主要用于罩極式

12、電動(dòng)機(jī)主要用于罩極式電動(dòng)機(jī) 分布繞組分布繞組 單層繞組單層繞組同心繞組同心繞組 鏈繞組鏈繞組 交叉繞組交叉繞組 雙層繞組雙層繞組 正弦繞組正弦繞組(工藝復(fù)雜但啟動(dòng)運(yùn)行性能差工藝復(fù)雜但啟動(dòng)運(yùn)行性能差)（主要用（主要用于分相式于分相式異步電機(jī)）異步電機(jī)）（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單應(yīng)用較多，應(yīng)用較多，但性能比雙但性能比雙層的差層的差)二、繞組的基本術(shù)語(yǔ)二、繞組的基本術(shù)語(yǔ)l1、線圈、線圈組、繞組、線圈、線圈組、繞組 線圈線圈是用絕緣導(dǎo)線按一定形狀、尺寸在繞線是用絕緣導(dǎo)線按一定形狀、尺寸在繞線模上繞制而成的，可由一匝或多匝組成。模上繞制而成的，可由一匝或多匝組成。 多個(gè)線圈按一定規(guī)則連接成一組就稱為多個(gè)線圈按

13、一定規(guī)則連接成一組就稱為線圈線圈組組（一般一個(gè)相帶為一組）。（一般一個(gè)相帶為一組）。 線圈組按一定規(guī)律連接在一起組成某相線圈組按一定規(guī)律連接在一起組成某相繞組繞組。（三相異步電動(dòng)機(jī)有三相繞組）（三相異步電動(dòng)機(jī)有三相繞組）l2、極距、極距 極距是指每一磁極所占圓周距離，一般多用定子上極距是指每一磁極所占圓周距離，一般多用定子上的槽數(shù)來(lái)表示。的槽數(shù)來(lái)表示。 Z1定子鐵心總槽數(shù)定子鐵心總槽數(shù) 2P 磁極數(shù)磁極數(shù) pz21l3、線圈節(jié)距、線圈節(jié)距y 一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊所跨定子圓周的距離稱為一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊所跨定子圓周的距離稱為節(jié)距，一般也用定子槽數(shù)來(lái)表示。如某一線圈的節(jié)距，一般也用定子槽數(shù)來(lái)表示

14、。如某一線圈的一個(gè)有效邊放在第一槽，另一個(gè)放在第六槽，則一個(gè)有效邊放在第一槽，另一個(gè)放在第六槽，則節(jié)距為節(jié)距為y=6-1=5 當(dāng)當(dāng) 時(shí)稱為整節(jié)距，較常用。時(shí)稱為整節(jié)距，較常用。 當(dāng)當(dāng) 時(shí)稱為短節(jié)距，可節(jié)省導(dǎo)線。時(shí)稱為短節(jié)距，可節(jié)省導(dǎo)線。 當(dāng)當(dāng) 時(shí)稱為長(zhǎng)節(jié)距，浪費(fèi)導(dǎo)線，一般不用。時(shí)稱為長(zhǎng)節(jié)距，浪費(fèi)導(dǎo)線，一般不用。yyyl4、機(jī)械角度和電角度、機(jī)械角度和電角度 機(jī)械角度機(jī)械角度一個(gè)圓周所占的角度。一個(gè)圓周所占的角度。 電角度電角度=p機(jī)械角度機(jī)械角度=p3600l5、每極每相槽數(shù)、每極每相槽數(shù) 每一個(gè)極下每個(gè)相帶所占的槽數(shù)。每一個(gè)極下每個(gè)相帶所占的槽數(shù)。 m相數(shù)相數(shù)pmZq21三、電阻啟動(dòng)或電容啟

15、動(dòng)電動(dòng)機(jī)三、電阻啟動(dòng)或電容啟動(dòng)電動(dòng)機(jī) 定子繞組定子繞組l特點(diǎn)特點(diǎn): 采用同心式較多，工作繞組占總槽數(shù)的采用同心式較多，工作繞組占總槽數(shù)的2/3，啟動(dòng)繞組占總槽數(shù)的啟動(dòng)繞組占總槽數(shù)的1/3。 啟動(dòng)繞組匝數(shù)較少，一般為工作繞組匝數(shù)的啟動(dòng)繞組匝數(shù)較少，一般為工作繞組匝數(shù)的1/31/2，而且導(dǎo)線面積通常為工作繞組的，而且導(dǎo)線面積通常為工作繞組的1/31/2。l繪制繞組展開圖的步驟：繪制繞組展開圖的步驟： 計(jì)算極距和每極每相槽數(shù)計(jì)算極距和每極每相槽數(shù)q 按按2p劃分極數(shù)，按劃分極數(shù)，按q槽劃分相帶槽劃分相帶 (LZ 1200相帶；LF 600相帶) 按照按照LZ1-LF1-LZ2-LF2的相序標(biāo)明相帶的

16、相序標(biāo)明相帶 按相鄰相帶電流方向相反，畫出所有槽內(nèi)按相鄰相帶電流方向相反，畫出所有槽內(nèi) 線圈的有效邊的電流參考方向。線圈的有效邊的電流參考方向。（LZ和和LF 分開畫）分開畫） 以極相為單位按參考電流方向分別連接各以極相為單位按參考電流方向分別連接各 組，標(biāo)明出線端的首尾。組，標(biāo)明出線端的首尾。例例 7-1 電容啟動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)定子槽數(shù)電容啟動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)定子槽數(shù)Z=24，極數(shù)極數(shù)2p=4，畫出同心繞組的展開圖。，畫出同心繞組的展開圖。解解：計(jì)算極距和每極每相槽數(shù)：計(jì)算極距和每極每相槽數(shù)q1和和q2 工作繞組占工作繞組占2/3槽槽 所以所以 啟動(dòng)繞組占啟動(dòng)繞組占1/3槽槽 所以所以 說(shuō)明說(shuō)

17、明:當(dāng)當(dāng)q不為整數(shù)時(shí)，稱為分?jǐn)?shù)槽，由于工藝不為整數(shù)時(shí)，稱為分?jǐn)?shù)槽，由于工藝 復(fù)雜，漏磁通大，應(yīng)盡量避免。復(fù)雜，漏磁通大，應(yīng)盡量避免。 64242pz4632321q2631312q1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24LZ2(S2)(S1)(N2)(N1)LZ2LZ1LF1LF1LF2LZ1LF2單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)繞組展開圖（同心式）單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)繞組展開圖（同心式）LZ1LZ2LF1LF2四、電容運(yùn)行電動(dòng)機(jī)定子繞組四、電容運(yùn)行電動(dòng)機(jī)定子繞組l特點(diǎn)特點(diǎn): 因啟動(dòng)繞組長(zhǎng)期接在電源上，為因啟動(dòng)繞組長(zhǎng)期

18、接在電源上，為了產(chǎn)生理想的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，啟動(dòng)繞組了產(chǎn)生理想的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，啟動(dòng)繞組和工作繞組各占和工作繞組各占1/2槽，匝數(shù)和截槽，匝數(shù)和截面積也相等或接近。面積也相等或接近。例例 7-2 電容運(yùn)行單相異步電動(dòng)機(jī)定子槽數(shù)電容運(yùn)行單相異步電動(dòng)機(jī)定子槽數(shù)z=24，要數(shù)，要數(shù)2p=4，試畫出展開圖，試畫出展開圖解：計(jì)算極距解：計(jì)算極距 工作繞組槽數(shù)和啟動(dòng)繞組槽數(shù)工作繞組槽數(shù)和啟動(dòng)繞組槽數(shù) 繪制展開圖繪制展開圖 62pz32121qq1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24(S2)(S1)(N2)(N1)LZ2LZ2LZ1LF1LF1LF2LZ1LF2LZ1LZ2LF1LF2單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)