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单相异步电机是如何工作的?

时间:2020/1/4 点击数:132

    采用单相交流电源的异步电机称为单相异步电机。单相异步电机由于只需要单相交流电,使用方便、应用广泛,并且有结构简单、成本低廉、噪声小、对无线电系统干扰小等优点,因而常用在功率不大的家用电器和小型动力机械中,如电风扇、洗衣机、电冰箱、空调、抽油烟机、电钻、医疗器械、小型风机及家用水泵等。

  单相异步电机,转子是鼠笼式的,结构与三相异步电机相似。由定子和笼形转子组成,定子上有两个绕组,分别是主绕组(运行绕组)和副绕组(启动绕组)。要使单相异步电机能正常启动,必须要有一个空间相差90°的副绕组参与启动。在定子绕组中,主绕组与副绕组在定子中排列相隔90°的相位差,在主副绕组同时通电时,才能形成旋转磁场。当主绕组通过单相交流电后,220V单相异步电机会产生一个交变的脉动磁场,磁场的强度和方向按正弦规律变化,虽然磁场的大小在空间按正弦规律分布,但其幅值的位置在空间固定不变。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场,当转子静止时,这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩,使得合成转矩为零,所以电机无法旋转。当我们用外力使电机向某一方向旋转时(如顺时针方向旋转),这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小;转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了,转子所产生的总的电磁转矩将不再是零,转子将顺着推动方向旋转起来。

  要使单相电机能自动旋转起来,我们可在定子中加上一个启动绕组,启动绕组与主绕组在空间上相差90°,启动绕组要串接一个启动电容,使得与主绕组的电流在相位上近似相差90°,可以使副绕组获得较大的启动力矩。这种启动方式叫电容启动。这样两个在时间上相差90°的电流通入两个在空间上相差90°的绕组,将会在空间上产生(两相)旋转磁场,在这个旋转磁场作用下,转子就能自动起动,起动后,待转速升到一定时,借助于一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将起动绕组断开,正常工作时只有主绕组工作。因此,启动绕组可以做成短时工作方式。但有很多时候,启动绕组并不断开,我们称这种电机为电容式单相电机,要改变这种电机的转向,可由改变电容器串接的位置来实现。

  S为离心开关,安装在定子前端盖上,离心甩块安装在转子轴上,电机静止时,滑块在弹簧作用下压着离心开关使其闭合。运行时,转轴上的甩块在离心力的作用下展开,抵动滑块,当转速达到额定转速的80%以上时,开关S因滑块压力减小而自动断开,断开副绕组启动电容,启动过程结束。如果离心开关损坏,或因某种原因使离心开关断不开,时间稍长,副绕组就会因电流过大而烧毁。

  在较大功率的单相交流电机电路中,为了充分利用副绕组的移相功能,提高功率因素和运行效率,减少电磁噪声。在启动电容后,再加运行电容,当启动结束S断开,启动电容脱开,运行电容仍继续工作,给电机增加力矩。一般情况下,启动电容的电容量是运行电容的5~10倍。

  在一些小功率的单相异步电机中,没有用离心开关、移相电容起分相作用,使主绕组和副绕组同时得到互差90°的两相交流电。这时,副绕组既有启动作用,也有运行作用。


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