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单相交流电源运行的异步电动机
作者:山东西子电机 发布日期:2019-04-23 09:59

单相异步电动机是接单相交流电源运行的异步电动机,其结构简单、成本低廉,只需单相电源,广泛应用于家用电器、电动工具、医疗器械等方面,功率从几瓦到几百瓦,与三相异步电动机相比,效率和功率因数稍低,由于容量不大,故此缺点并不突出。
单相异步电动机采用普通鼠笼式转子。定子上有两相绕组,在空间互差900电角度,一相为主绕组,又称为运行绕组;另一相为副绕组,又称起动绕组。一相绕组单独通入交流电流时,产生的磁动势。两相绕组同时通入相位不同的交流电流时,在电机中产生的磁动势一般为椭圆旋转磁动势,特殊情况下可为圆形旋转磁动势。

一、单相异步电动机的工作原理
(一)运行绕组单独通电时的机械特性
        如果仅将单相异步电动机的运行绕组接通单相交流电源,流过交流电流时,电机中产生的磁动势为脉振磁动势。由于一个脉振磁动势可以分解为两个转向相反、转速相同、幅值相等的旋转磁动势F+和F-,所以单相异步电动机的转子在脉振磁动势作用下产生的电磁转矩Tem,应该等于正转磁动势F+和反转磁动势F-分别作用下产生的电磁转矩之和。
鼠笼式转子在旋转磁动势作用下产生的电磁转矩在三相异步电动机中已经分析过,并且得出了相应的机械特性。单相异步电动机的鼠笼转子在正转磁动势和反转磁动势分别作用下产生的电磁转矩,因此,可以直接利用三相异步电动机的机械特性来分析单相异步电动机。设在正转磁动势作用下单相异步电动机的电磁转矩为T+,机械特性T+=f(s)或T+=f(n)如图3—54中的曲线3所示,同步转速为n1。在反
转磁动势作用下单相异步电动机的电磁转矩为T- ,机械特性为T-=f(s)或T-=f(n)如图3—54中的曲线2所示,同步转速为-n1。由于F+=F-,两条特性曲线是对称的。合成转矩T=f(s)或T=f(n)就是运行绕组单独通电时的机械特性,如图3—47中的曲线1所示。从合成机械特性T=f(n)可以看出:(1)当转速n=0时,电磁转矩Tem=0,亦即运行绕组单独通电时,没有起动转矩,不能自行起动。(2)当n>0时,Tem>0,即只要电机已经正转,购买高压电机就找西子电机而且在此转速下的电磁转矩大于轴上的负载转矩,就能在电磁转矩的作用下升速至接近于同步转速的某点稳定运行。因此,单相异步电动机如果只有运行绕组,可以运行但不能自行起动。
(二)两相绕组通电时的机械特性
单相异步电动机的运行绕组和起动绕组同时通入相位不同的交流电流时,一般产生椭圆旋转磁动势,可以分解为两个转向相反、转速相同、幅值不等的旋转磁动势。设正转磁动势的幅值F+,大于反转磁动势的幅值F-,则F+单独作用于转子式的机械特性F+=f(s)如图3—55中的曲线1所示,F-单独作用于转子式的机械特性F-=f(s)如图3—55中的曲线2所示,转子所产生的合成转矩Tem=T++T-,合成机械特性Tem=f(s)如图3—55中的曲线3所示,从该机械特性看出:F+>F-,以及椭圆旋转磁动势正转的情况下,n=0时,Tem>0,电机有起动转矩,能自行起动,并正向运行。显然,如果F+< F-,即椭圆旋转磁动势反转的情况下,电机能够反方向起动,并反方向运行。
如果电机中产生的是圆形旋转磁动势,则单相异步电动机的机械特性与三相异步电动机情况相同。
以上分析表明,单相异步电动机自行起动的条件是电机起动时的磁动势是椭圆或圆形旋转磁动势,为此,一般应有起动绕组,并且要使起动绕组与运行绕组中电流的相位不同。
起动后的单相异步电动机,可以将起动绕组断开,也可以不断开。若需断开,可在起动绕组回路串联一个开关,当转速上升到同步转速的75%~80%时,使开关自动打开,切除起动绕组电路。此开关可用装在电机轴上的离心开关,当转速升至一定程度靠离心力打开;也可以用电流继电器的触点作此开关,起动开始电流大,触点吸合,转速上升至一定程度时电流减小,触点打开。

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