单相异步电动机的起动.调速ppt课件

单相异步单相异步电动机的起动电动机的起动.反转反转.调速调速单相异步电动机的起动.反转.调速1单相感应电动机 v 单相感应电动机又称单相异步电动机；v 单相感应电动机定子上必须安放两个绕组：工作绕组（主绕组）和起动绕组（副绕组）v 依靠电磁感应作用，实现电能到机械能的转换。电容分相电机罩极式排气扇电机单相感应电动机 电容分相电机罩极式排气扇电机2单相异步电动机的起动3 单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电动机的动机的动机的动机的定子中放置单相绕组定子中放置单相绕组定子中放置单相绕组定子中放置单相绕组,转子一般用鼠笼式转子一般用鼠笼式。定子绕组中通入单相交流电后定子绕组中通入单相交流电后定子绕组中通入单相交流电后定子绕组中通入单相交流电后,形成脉动磁场，形成脉动磁场，形成脉动磁场，形成脉动磁场，若不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。若不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。若不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。若不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。定子定子定子定子绕组绕组转子转子AA NS单相异步电动机的工作原理单相异步电动机的工作原理 单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、电4 定子绕组产生的脉动磁场定子绕组产生的脉动磁场，可用，可用正、反两个正、反两个旋转磁场合成来等效。即旋转磁场合成来等效。即 +-m=+-=t O 定子绕组产生的脉动磁场，可用正、反两个 5脉动磁场的分解脉动磁场的分解脉动磁场的分解脉动磁场的分解 +-+-脉动磁场的分解 +-6正反向旋转磁场的合成转矩特性正反向旋转磁场的合成转矩特性正反向旋转磁场的合成转矩特性正反向旋转磁场的合成转矩特性合成转矩合成转矩(正向正向正向正向)起动转矩起动转矩为零为零(反向反向反向反向)正正转转转转反反正反向旋转磁场的合成转矩特性合成转矩(正向)起动转矩(反向)7如单相电机转子静止，在脉动磁场作用下，转子绕组左、右如单相电机转子静止，在脉动磁场作用下，转子绕组左、右侧所产生电磁转矩大小相等方向相反相互抵消，如图示。脉动磁侧所产生电磁转矩大小相等方向相反相互抵消，如图示。脉动磁场不能产生启动转矩，电动机无法自行启动。如果启动时用外力场不能产生启动转矩，电动机无法自行启动。如果启动时用外力朝任意一个方向拨动电动机的转子，则转子两边产生的电磁转矩朝任意一个方向拨动电动机的转子，则转子两边产生的电磁转矩就有了差距，就会产生合成转矩，电动机就会朝着被拨动的方向就有了差距，就会产生合成转矩，电动机就会朝着被拨动的方向旋转起来。旋转起来。单相异步电动机的工作原理单相异步电动机的工作原理如单相电机转子静止，在脉动磁场作用下，转子绕组左、右侧所81电路构成电路构成图示为单相电阻起动式异步电动机的原理图。图中图示为单相电阻起动式异步电动机的原理图。图中“1”为主为主绕组，匝数比启动绕组多，主要呈感性。绕组，匝数比启动绕组多，主要呈感性。“2”为启动绕组，匝为启动绕组，匝数较少、导线较细，相对于主绕组呈阻性。由电流、电压矢量图数较少、导线较细，相对于主绕组呈阻性。由电流、电压矢量图可以看出，工作时启动绕组中的电流可以看出，工作时启动绕组中的电流I2 超前于工作绕组的电流超前于工作绕组的电流 I1 一个一个角，两者之间有一定的相位差，从而可以形成旋转磁场角，两者之间有一定的相位差，从而可以形成旋转磁场,产生起动转矩。产生起动转矩。电阻起动式异步电动机电阻起动式异步电动机1电路构成图示为单相电阻起动式异步电动机的原理图。92特点特点起动绕组一般是按短时工作设计起动绕组一般是按短时工作设计,因此串有一个起动因此串有一个起动开关开关S,当转速上升到一定程度时当转速上升到一定程度时,开关自动断开起动绕组开关自动断开起动绕组,由工作绕组维持运行。由于由工作绕组维持运行。由于 角不大角不大,因此电阻起动式电因此电阻起动式电动机的起动转矩较小。动机的起动转矩较小。3应用应用适用于空载或轻载起动的场合。适用于空载或轻载起动的场合。电阻起动式异步电动机电阻起动式异步电动机2特点起动绕组一般是按短时工作设计,因此串有一个101电路构成电路构成图示示为单相相电容起容起动式式电动机的原理机的原理图。电动机的机的启启动绕组中串中串联了一个了一个电容器，容器，选择合适的合适的电容量，可容量，可使工作使工作绕组与启与启动绕组的的电流相位差接近流相位差接近90 ，产生生近似于近似于圆形的旋形的旋转磁磁场。电容起动式异步电动机电容起动式异步电动机1电路构成图示为单相电容起动式电动机的原理图。电动112特点特点具具有有较较大大的的启启动动转转矩矩，且且启启动动电电流流较较小小，因因而而这这种种电电动动机机的的起起动动性性能能较较好好。电电容容启启动动式式电电动动机机的的起起动动绕绕组组也也是是按按短短时时工工作作设设计计，因因此此串串有有一一个个起起动动开开关关 S,当当转转速速上上升升到到一一定定程程度度时时,开开关关自动断开起动绕组自动断开起动绕组,由工作绕组维持运行。由工作绕组维持运行。电容起动式异步电动机电容起动式异步电动机2特点具有较大的启动转矩，且启动电流较小，因而这种121电路构成电路构成图图示示为为单单相相电电容容运运转转式式电电动动机机的的原原理理图图。与与电电容容启启动动式式电电动动机机相相比比较较，其其启启动动绕绕组组中中不不串串起起动动开开关关 S，因因此此启启动动绕绕组组和和启启动动电电容容器器在在电电动动机机启动后也参与运行，因此称为电容运转式电动机。启动后也参与运行，因此称为电容运转式电动机。1电路构成图示为单相电容运转式电动机的原理图。与电132特点特点这这种种电电动动机机运运行行时时输输出出功功率率大大、功功率率因因数数高高、过过载载能能力力强强、噪噪声声低低、振振动动小小。其其缺缺点点是是起起动动性性能不如电容起动式电动机好。能不如电容起动式电动机好。3应用应用广泛应用于各种小功率的电动类日用电器中广泛应用于各种小功率的电动类日用电器中2特点这种电动机运行时输出功率大、功率因数高、过载14 为为了了使使电电动动机机的的起起动动和和运运行行性性能能都都比比较较好好，可可以以在在启启动动绕绕组组中中串串联联两两个个相相互互并并联联的的电电容容器器，其其中中 C1与与启启动动开开关关 S 串串联联。电电动动机机启启动动时时，两两个个电电容容器器都都参参与与工工作作；启启动动结结束束，由由 S 断断开开启启动动电电容容器器，只只有有 C2 参参与与运运行行，这这样电动机的启动与运行性能都能得到保障。样电动机的启动与运行性能都能得到保障。电容起动运转式异步电动机电容起动运转式异步电动机 为了使电动机的起动和运行性能都比较好，可以在启动绕组中15 罩极式电动机转子是笼型罩极式电动机转子是笼型,定子有凸极式和隐极式定子有凸极式和隐极式两种。凸出定子磁极两种。凸出定子磁极 1/3 处开槽处开槽,短路铜环短路铜环 ,作为副绕作为副绕组组,凸极另一个线圈为主绕组。定子绕组通入单相交流凸极另一个线圈为主绕组。定子绕组通入单相交流,产生脉动磁场分两部分，一部分磁通不穿过短路环产生脉动磁场分两部分，一部分磁通不穿过短路环,另另一部分穿过短路环一部分穿过短路环,由于短路环在变化磁场中产生感应由于短路环在变化磁场中产生感应电流电流,使使2 滞后于滞后于1,这种相位差相当于磁场未罩的部这种相位差相当于磁场未罩的部分向被罩的部分连续移动分向被罩的部分连续移动,磁场的中心线始终是由磁极磁场的中心线始终是由磁极的未罩部分移向被罩部分。椭圆度旋转磁场的未罩部分移向被罩部分。椭圆度旋转磁场,使电动机使电动机产生起动转矩自行起动并运行。产生起动转矩自行起动并运行。罩极式电动机罩极式电动机 罩极式电动机转子是笼型,定子有凸极式和隐极式两种。16罩极式单相异步电机罩极式单相异步电机i 1 2定子绕组定子绕组鼠笼式转子鼠笼式转子短路环短路环极掌极掌(极靴极靴)罩极式单相异步电机i12定子绕组鼠笼式转子短路环极掌17单相异步电动机的起动18一、单项异步电动机的一、单项异步电动机的反转反转二、单项异步电动机的调速二、单项异步电动机的调速一、单项异步电动机的反转二、单项异步电动机的调速19 1分相式电动机的反转分相式电动机的反转改变单相异步电动机的起动绕组或工作绕组的改变单相异步电动机的起动绕组或工作绕组的电流方向。就可以改变单相异步电动机的转向，电流方向。就可以改变单相异步电动机的转向，电路原理如图所示。电路原理如图所示。1分相式电动机的反转改变单相异步电动机的起动绕20 2罩极式电动机反转罩极式电动机反转罩极式电动机的转向由定子磁极的结构决定的，罩极式电动机的转向由定子磁极的结构决定的，故运行时无法改变，只有把定子绕组铁心从机座故运行时无法改变，只有把定子绕组铁心从机座中抽出来，反相后再装。或在定子槽中增加一套中抽出来，反相后再装。或在定子槽中增加一套主绕组或罩极线圈。主绕组或罩极线圈。2罩极式电动机反转罩极式电动机的转向由定子磁极211调速原理和方法调速原理和方法通过改变电源电压或电动机结构参数的方法，从而通过改变电源电压或电动机结构参数的方法，从而改变电动机转速的过程，称为调速。常用的调速方法有改变电动机转速的过程，称为调速。常用的调速方法有两种：第一是外电路降压法，；第二种是通过改变定子两种：第一是外电路降压法，；第二种是通过改变定子绕组的匝数调速。绕组的匝数调速。2外电路降压调速外电路降压调速（1）串联电抗法，如图）串联电抗法，如图。1调速原理和方法通过改变电源电压或电动机结构参数的22将将电电动动机机主主、副副绕绕组组并并联联后后再再与与电电抗抗器器串串联联。调调速速开开关关接接高高速速档档，电电机机绕绕组组直直接接接接电电源源，转转速速最最高高；调调速速开开关关接接中中、低低速速档档，电电机机绕绕组组串串联联不不同的电抗器，总电抗增大，转速降低。同的电抗器，总电抗增大，转速降低。用用此此方方法法调调速速比比较较灵灵活活，电电路路结结构构简简单单，维维修修方方便便，但但需需要要专专用用电电抗抗器器，成成本本高高，耗耗能能大大，低低速起动性能差。速起动性能差。单相异步电动机的调速单相异步电动机的调速将电动机主、副绕组并联后再与电抗器串联。调速开关接高速档23（2）采用）采用 PTC 零件调速零件调速如图为具有微风挡的电风扇调速电路。如图为具有微风挡的电风扇调速电路。微微风风风风扇扇在在 500 r/min 以以下下送送出出的的风风。如如采采用用一一般般的的调调速速方方法法，电电动动机机在在这这样样低低的的转转速速下下很很难难启启动动，电电路路利利用用常常温温下下 PTC 电电阻阻很很小小，电电动动机机在在微微风风挡挡直直接接起起动动，起起动动后后，PTC 阻阻值值增增大大，使使电电动动机机进进入入微微风挡运行。风挡运行。（2）采用 PTC 零件调速如图为具有微风挡的电风扇24（3）晶闸管调压调速）晶闸管调压调速晶晶闸闸管管调调压压调调速速是是通通过过改改变变晶晶闸闸管管的的导导通通角角来来改改变变电电动动机机的的电电压压波波形形，从从而而改改变变电电压压的的有有效效值值已达到调速的目的。已达到调速的目的。（3）晶闸管调压调速晶闸管调压调速是通过改变晶闸管的25图示为吊扇使用的双向晶闸管调压调速电路。图示为吊扇使用的双向晶闸管调压调速电路。图示为吊扇使用的双向晶闸管调压调速电路。263绕组抽头法调速绕组抽头法调速绕绕组组抽抽头头法法调调速速，实实际际上上是是把把电电抗抗器器调调速速法法的的电电抗抗嵌嵌入入定定子子槽槽中中，通通过过改改变变中中间间绕绕组组与与主主、副副绕绕组组的的连连接接方方式式，来来调调整整磁磁场场的的大大小小和和椭椭圆圆度度，从从而而调调节节电电动动机机的的转转速速。采采用用这这种种方方法法调调速速，节节省省了了电电抗抗器器，成成本本低低、功功耗耗小小、性性能能好好，但但工工艺艺较较复复杂杂。实实际际应应用用中中有有 L 型型和和 T 型绕组抽头调速两种方法。型绕组抽头调速两种方法。3绕组抽头法调速绕组抽头法调速，实际上是把电抗器调27（1）L 型绕组的抽头调速型绕组的抽头调速（1）L 型绕组的抽头调速 28（2）T 型绕组的抽头调速型绕组的抽头调速4其他调速方法其他调速方法自自耦耦变变压压器器调调压压调调速速、串串电电容容器器调调速速和变极调速等。和变极调速等。（2）T 型绕组的抽头调速4其他调速方法自耦变29单相电源产生的脉动磁场单相电源产生的脉动磁场（1）起动转矩为零）起动转矩为零不可自行起动不可自行起动（2）旋旋转转方方向向不不能能确确定定取取决决于于起起动时的转向。动时的转向。单相电源产生的脉动磁场30分分相相式式电电动动机机：定定子子上上安安装装空空间间上上有有相相位位差差的两绕组，主（工作）绕组和副（起动）绕组。的两绕组，主（工作）绕组和副（起动）绕组。根根据据获获得得绕绕组组空空间间位位置置差差和和电电流流相相位位差差的的方方法法不同，分相式异步电动机分：不同，分相式异步电动机分：电电阻阻起起动动、电电容容起起动动、电电容容运运转转、电电容容起起动运转四类。动运转四类。罩极式单相异步电动机。罩极式单相异步电动机。单单相相异异步步电电动动机机多多采采用用调调压压方方法法来来调调速速，常常用用串串电电抗抗器器调调速速，晶晶闸闸管管调调压压调调速速和和定定子子绕绕组组抽头法等。抽头法等。分相式电动机：定子上安装空间上有相位差的两绕组，主（工作）31 三相异步电动机在运行过程中，三相异步电动机在运行过程中，三相异步电动机在运行过程中，三相异步电动机在运行过程中，若其中一相与若其中一相与若其中一相与若其中一相与电源断开，就成为单相电动机运行。电源断开，就成为单相电动机运行。电源断开，就成为单相电动机运行。电源断开，就成为单相电动机运行。此时电动机仍此时电动机仍此时电动机仍此时电动机仍将继续转动。若此时还带动额定负载，则势必超过将继续转动。若此时还带动额定负载，则势必超过将继续转动。若此时还带动额定负载，则势必超过将继续转动。若此时还带动额定负载，则势必超过额定电流，额定电流，额定电流，额定电流，时间一长，会使电动机烧坏。时间一长，会使电动机烧坏。时间一长，会使电动机烧坏。时间一长，会使电动机烧坏。这种情况这种情况这种情况这种情况往往不易察觉，在使用电动机时必须注意。如果三往往不易察觉，在使用电动机时必须注意。如果三往往不易察觉，在使用电动机时必须注意。如果三往往不易察觉，在使用电动机时必须注意。如果三相异步电动机在相异步电动机在相异步电动机在相异步电动机在起动前就断了一线，则不能起动，起动前就断了一线，则不能起动，起动前就断了一线，则不能起动，起动前就断了一线，则不能起动，此时只能听到嗡嗡声，这时电流很大，时间长了，此时只能听到嗡嗡声，这时电流很大，时间长了，此时只能听到嗡嗡声，这时电流很大，时间长了，此时只能听到嗡嗡声，这时电流很大，时间长了，也会使电动机烧坏。也会使电动机烧坏。也会使电动机烧坏。也会使电动机烧坏。三相异步电动机的单相运行三相异步电动机的单相运行 三相异步电动机在运行过程中，若其中一相与电源断32