单相异步电动机结构与工作原理.ppt
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单相异步电动机
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[任务5.1]键盘接口设计
• 5.1.3矩阵式键盘的硬件电路结构及工作原理
• 矩阵式键盘又称行列式键盘，往往用于按键个数较多的场合，矩阵式 键盘的按键位于行、列的交叉点上，每条水平线和垂直线在交叉处不 直接连通，而是通过一个按键加以连接。如图5- 3所示。
• 5.1.4矩阵式键盘的软件结构
[任务5.1]键盘接口设计
• 5.1.1独立式按键的硬件电路结构及工作原理
• 在单片机控制系统中，如果需要按键个数较少或功能要求较为简单 时，可采用独立式按键结构。独立式按键的电路如图5-1所示。
• 5. 1 .2独立式按键的软件结构
• 对于这种独立式按键电路程序可以采用循环查询的方法。独立式按键 处理流程图如图5-2所示。
的。单相异步电动机一般均采用鼠笼式转子。转子主要由转子铁芯、 轴和转子绕组等组成。转子铁芯由硅钢片叠成，转子硅钢片的外圆上 冲有嵌放绕组的槽。轴经滚花后压入转子铁芯。转子铁芯多采用斜槽 结构，槽内经铸铝加工而形成铸铝条，在伸出铁芯两端的槽口处，用 两个端环把所有铸铝条都短接起来，形成鼠笼式转子。铸铝条和端环 通称为转子绕组。整个转子由上、下端盖的轴承定位。 • (2)转子绕组用于切割定子磁场的磁力线，在闭合回路的铸铝条(即导 体)中产生感应电动势和感应电流，感应电流所产生的磁场和定子磁 场相互作用，在导体上将会产生电磁转矩，从而带动转子启动旋转。
• (1)判断键盘中有无键按下 • 将全部行线置低电平，列线置高电平，然后检测列线的状态，只要有
一列的电平为低，则说明有键按下，如列线全部为高电平，则说明没 有键被按下。
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[任务5.1]键盘接口设计
• (1)判断键盘中有无键按下 • (2)去除键的机械抖动 • (3)如有键被按下，则寻找闭合键所在位置，求出其键代码 • (4)程序清单
[任务5.1]键盘接口设计
• 5.1.3矩阵式键盘的硬件电路结构及工作原理
• 矩阵式键盘又称行列式键盘，往往用于按键个数较多的场合，矩阵式 键盘的按键位于行、列的交叉点上，每条水平线和垂直线在交叉处不 直接连通，而是通过一个按键加以连接。如图5- 3所示。
• 5.1.4矩阵式键盘的软件结构
[任务5.1]键盘接口设计
• 5.1.1独立式按键的硬件电路结构及工作原理
• 在单片机控制系统中，如果需要按键个数较少或功能要求较为简单 时，可采用独立式按键结构。独立式按键的电路如图5-1所示。
• 5. 1 .2独立式按键的软件结构
• 对于这种独立式按键电路程序可以采用循环查询的方法。独立式按键 处理流程图如图5-2所示。
的。单相异步电动机一般均采用鼠笼式转子。转子主要由转子铁芯、 轴和转子绕组等组成。转子铁芯由硅钢片叠成，转子硅钢片的外圆上 冲有嵌放绕组的槽。轴经滚花后压入转子铁芯。转子铁芯多采用斜槽 结构，槽内经铸铝加工而形成铸铝条，在伸出铁芯两端的槽口处，用 两个端环把所有铸铝条都短接起来，形成鼠笼式转子。铸铝条和端环 通称为转子绕组。整个转子由上、下端盖的轴承定位。 • (2)转子绕组用于切割定子磁场的磁力线，在闭合回路的铸铝条(即导 体)中产生感应电动势和感应电流，感应电流所产生的磁场和定子磁 场相互作用，在导体上将会产生电磁转矩，从而带动转子启动旋转。
• (1)判断键盘中有无键按下 • 将全部行线置低电平，列线置高电平，然后检测列线的状态，只要有
一列的电平为低，则说明有键按下，如列线全部为高电平，则说明没 有键被按下。
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[任务5.1]键盘接口设计
• (1)判断键盘中有无键按下 • (2)去除键的机械抖动 • (3)如有键被按下，则寻找闭合键所在位置，求出其键代码 • (4)程序清单
单相异步电动机原理及正反转
单相异步电动机原理及正反转单相异步电动机是指用单相交流电源供电的异步电动机。
单相异步电动机具有结构简单、成本低廉、噪声小、使用方便、运行可靠等优点，因此广泛用于工业、农业、医疗和家用电器等方面，最常见于电风扇、洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中。
但是单相异步电动机与同容量的三相异步电动机相比，体积较大，运行性能较差。
因此，单相异步电动机一般只制成小容量的电动机，功率从几瓦到几千瓦。
单相异步电动机在家用电器中的应用特别广泛，与人们的生活密切相关。
单行异步电动机的结构如下图：一、 单相异步电动机的工作原理和机械特性当单相正弦交流电通入定子单相绕组时，就会在绕组轴线方向上产生一个大小和方向交变的磁场，如图1所示。
这种磁场的空间位置不变，其幅值在时间上随交变电流按正弦规律变化，具有脉动特性，因此称为脉动磁场，如图2(a)所示。
可见，单相异步电动机中的磁场是一个脉动磁场，不同于三相异步电动机中的旋转磁场。
图1 单相交变磁场图3 单相异步电动机的机械特性(a)交变脉动磁场 (b)脉动磁场的分解图2 脉动磁场分解成两个方向相反的旋转磁场为了便于分析，这个脉动磁场可以分解为大小相等，方向相反的两个旋转磁场，如图2(b)所示。
它们分别在转子中感应出大小相等，方向相反的电动势和电流。
两个旋转磁场作用于笼型转子的导体中将产生两个方向相反的电磁转矩T + 和 T - ，合成后得到单相异步电动机的机械特性，如图3所示。
图中，T + 为正向转矩，由旋转磁场B m1产生；T -为反向转矩，由反向旋转磁场B m2产生，而T 为单相异步电动机的合成转矩。
从图3可知，单相异步电动机一相绕组通电的机械特性有如下特点：1．当n=0时， T + =T - ，合成转矩T=0。
即单相异步电动机的启动转矩为零，不能自行启动。
2．当n ＞0时，T ＞0；n ＜0时，T ＜0 。
即转向取决于初速度的方向。
当外力给转子一个正向的初速度后，就会继续正向旋转；而外力给转子一个反向的初速度时，电机就会反转。
单相异步电动机的基本原理
单相异步电动机的基本原理一、单相异步电动机的结构单相异步电动机中，专用电机占有很大比例，它们的结构各有特点，形式繁多。
但就其共性而言，电动机的结构都由固定部分---定子、转动部分----转子、支撑部分---端盖和轴承等三大部分组成。
1、机座2、铁心3、绕组4、端盖5、轴承6、离心开关或起动继电器和PTC起动器7、铭牌1、机座机座结构随电动机冷却方式、防护型式、安装方式和用途而异。
按其材料分类，有铸铁、铸铝和钢板结构等几种。
铸铁机座，带有散热筋。
机座与端盖联接，用螺栓紧固。
铸铝机座一般不带有散热筋。
钢板结构机座，是由厚为1.5-2.5毫米的薄钢板卷制、焊接而成，再焊上钢板冲压件的底脚。
有的专用电动机的机座相当特殊，如电冰箱的电动机，它通常与压缩机一起装在一个密封的罐子里。
而洗衣机的电动机，包括甩干机的电动机，均无机座，端盖直接固定在定子铁心上。
2、铁心铁心包括定子铁心和转子铁心，作用与三相异步电动机一样，是用来构成电动机的磁路。
3、绕组单相异步电动机定子绕组常做成两相：主绕组（工作绕组）和副绕组（启动绕组）。
两种绕组的中轴线错开一定的电角度。
目的是为了改善启动性能和运行性能。
定子绕组多采用高强度聚脂漆包线绕制。
转子绕组一般采用笼型绕组。
常用铝压铸而成。
4、端盖相应于不同的机座材料、端盖也有铸铁件、铸铝件和钢板冲压件。
5、轴承轴承有滚珠轴承和含油轴承。
6、离心开关或起动继电器和PTC起动器（1）离心开关在单相异步电动机中，除了电容运转电动机外，在起动过程中，当转子转速达到同步转速的70%左右时，常借助于离心开关，切除单相电阻起动异步电动机和电容起动异步电动机的起动绕组，或切除电容起动及运转异步电动机的起动电容器。
离心开关一般安装在轴伸端盖的内侧。
（2）起动继电器有些电动机，如电冰箱电动机，由于它与压缩机组装在一起，并放在密封的罐子里，不便于安装离心开关，就用起动继电器代替。
继电器的吸铁线圈串联在主绕组回路中，起动时，主绕组电流很大，衔铁动作，使串联在副绕组回路中的动合触点闭合。
《电机与变压器》第6章
当 t 2 时，
产生的磁场如图所示， 产生的磁场会回到上
此时磁场较最初已经 图，磁场在空间上转
转过 3 2 。
过 2，如此循环便形
成旋转磁场。
2．两相绕组旋转磁场的产生
由上述分析过程可知，单相异步电动机的旋转磁场的
转向是从电流相位超前的绕组向电流相位落后的绕组旋转，
其转速为：
n1
60 p
身的阻值可以增大的值，选择适当的启动电阻就能实现 90°，满足
两相绕组旋转磁场产生的要求，这种方法称为电阻分相法。
（a）接线图
（b）向量图
2．电阻分相单相异步电动机的启动
将电源接通后，电阻分相单相异步电动机便开 始启动，待电动机转速达到额定转速的70%～80%时， 启动完毕，离心开关S立即将启动绕组从电源上切除， 电动机进入正常运行状态，这就是电阻分相单相异 步电动机的启动过程。
启动结束后将启动绕组切除的原因：一般情 况下，启动绕组的导线较细，流过启动绕组中的 电流密度比工作绕组中大，若电流流过时间过长， 可能导致启动绕组烧毁。
离心开关的工作原理
离心开关的旋转部分安装在转轴上，与电动机的转子同步。当电动 机静止时，离心开关的重块支撑在触点下方，触点闭合。在电动机启动 过程中，随着转子转速的增大，重块随着转动受到离心力的作用，当转 速增大到一定值使电动机正常运行时，重块飞离，触点断开，离心开关 将启动绕组切断。当电动机停止转动时，重块复位，触点闭合，电动机 就可以重新启动了。
f1
式中，n1—旋转磁场的转速。 p—电动机的磁极对数。 f1—交流电的频率。
6.2 单相异步电动 机的分类与启动
单相异步电动机的种类很多，按照启动方式 的不同，单相异步电动机可分为电阻分相单相异 步电动机、电容分相单相异步电动机和罩极式单机
《单相异步电动机》课件
THANKS
感谢观看
制动方式
电动机的制动方式主要有能耗制动、反接制动和再生制动等。
04
单相异步电动机的运行与维护
安全操作规程
确保电源连接正确
在连接电源之前，应确保电源电压与 电动机铭牌上的额定电压相符，并使 用合适的电源插头和插座。
穿戴防护用品
操作时应穿戴适当的防护用品，如绝 缘手套、护目镜等，以防止触电和机 械伤害。
功率因数
电动机的输入功率中有功功率占输入 功率的比重，反映了电动机的功率利 用率。
起动性能
起动转矩
电动机起动时产生的转矩，是衡量电动机起动性能的重要参 数。
起动电流
电动机起动时输入的电流，是衡量电动机起动性能的重要参 数。
调速与制动
调速方式
电动机的调速方式主要有变极调速、变频调速和变转差率调速等。
应用领域
01
02
03
家用电器
单相异步电动机常用于各 种家用电器，如电风扇、 洗衣机、空调等。
商业设备
在商业应用中，单相异步 电动机可用于各种设备， 如自动售货机、电动工具 等。
工业自动化
在工业自动化领域，单相 异步电动机可用于各种生 产设备和自动化生产线。
02
单相异步电动机的结构
定子
作用
定子是单相异步电动机 的固定部分，主要作用
校验启动转矩和最大转矩
在选型过程中，需要对电动机的启动转矩和最大转矩进行校验，以确 保其能够满足启动和Байду номын сангаас行过程中的负载需求。
考虑效率与节能要求
在容量选择时，应考虑电动机的效率和节能要求，优先选择高效、节 能的电动机。
验证工作制与负载持续率
根据实际工作制和负载持续率，对电动机的容量进行校验，以确保其 能够满足长期稳定运行的需求。
单相异步电动机的基本结构和工作原理
由此可得出结论：
（1）在脉动磁场作用下的单相异步电动机没有启动能力，即启 动转矩为零；
（2）单相异步电动机一旦启动，它能自行加速到稳定运行状态， 其旋转方向不固定，完全取决于启动时的旋转方向。
因此，要解决单相异步电动机的应用问题，首先必须解决它的 启动转矩问题。
二、单相异步电动机的启动方法 单相异步电动机在启动时若能产生一个旋转磁场，就可以建立
3）将励磁电路转换开关QB投合到2的位置，励磁绕组与直流 电源接通，转子上形成固定磁极，并很快被旋转磁场拖入同步；
4）用变阻器调节励磁电流，使同步电动机的功率因数调节到 要求数值。
四、同步电动机的特点 1. 由于同步电动机的是双重励磁和异步启动，故它的结构复杂；
2. 由于需要直流电源、启动以及控制设备，故它的一次性投入 要比异步电动机高得多；
5．7 单相异步电动机的基本结构和工作原理 特点： 1. 为小容量的电动机，从几瓦到几百瓦；
.. 2. 由单相交流电源供电的旋转电机；
3. 具有结构简单、成本低廉、运行可靠等一系列优点。
所以单相异步电动机被广泛用于电风扇、洗衣机、电唱机、吸 尘器、医疗器械及自动控制装置中。
一、 单相异步电动机的磁场 单相异步电动机的定子绕组为单相，转子一般为鼠笼式 。 当接入单相交流电源时，它在定、转子气隙中产生一个如图所
值得指出，欲使电动机反 转，不能像三相异步电动机那 样掉换两根电源线来实现，必 须以掉换电容器C的串联位置 来实现，如图所示，即改变QB 的接通位置，就可改变旋转磁 场的方向，从而实现电动机的 反转。洗衣机中的电动机，就 是靠定时器中的自动转换开关 来实现这种切换的。
4．8 同步电动机的基本结构和工作原理 一、同步电动机的基本结构
《异步电动机》课件
异步电动机的调速
变极调速
通过改变电动机的极数来调节转速，但只能在有限的范围内调速。
变频调速
通过改变电源的频率来调节电动机的转速，可以实现宽范围的调速，且调速性能 好。
异步电动机的制动和反转
能耗制动
反转
在电动机定子绕组中通入直流电，产 生恒定的磁场，利用转子感应电流与 恒定磁场的相互作用产生制动力矩。
03
转子铁芯
转子铁芯是电动机的磁路部分，通常 由0.5mm厚的硅钢片叠压而成。
转轴
转轴是电动机的输出部分，通过轴承 与机座相连，用于驱动负载。
05
04
转子绕组
转子绕组是电动机的电路部分，它由 绝缘导线绕制而成，嵌套在转子铁芯 槽内。
其他部件
01
02
03
轴承
轴承是用来支撑转子的部 件，分为滚动轴承和滑动 轴承两种。
通过改变电源相序或绕组接线方式来 实现电动机的反转。
反接制动
通过反接电源相序来改变电动机旋转 磁场的旋转方向，利用转子感应电流 与旋转磁场的相互作用产生制动力矩 。
05
异步电动机的维护与故障 处理
异步电动机的日常维护
定期检查
定期检查异步电动机的 外观、紧固件、轴承异步电动机的清洁 ，防止灰尘、杂物进入
汽车用异步电动机
适用于汽车驱动和辅助系 统，如起动机、发电机等 。
04
异步电动机的运行与控制
异步电动机的启动
直接启动
通过直接将电动机接入电源来启动。这种方式简单，但可能导致电流过大，适 用于小容量电动机。
降压启动
通过降低加在电动机上的电压来减小启动电流。常用的方法有星形-三角形启动 和自耦变压器启动。
《异步电动机》 PPT课件
《异步电机原理》课件
《异步电机原理》 PPT课件
contents
目录
• 异步电机概述 • 异步电机工作原理 • 异步电机特性 • 异步电机启动与控制 • 异步电机维护与故障处理
01
异步电机概述
异步电机定义
异步电机
又称感应电机，是由气隙旋转磁 场与转子绕组感应电流相互作用 产生电磁转矩，从而实现能量转 换的一种电机。
根据电机型号和使用情况，定期对轴承进 行润滑保养，保证轴承的正常运转。
清洁保养
紧固保养
定期对电机进行清洁，清除灰尘和杂物， 保持电机内部清洁。
对电机的螺栓、螺母等紧固件进行检查和 紧固，防止松动。
异步电机常见故障及处理
绕组故障
如绕组短路、断路等，需要检查绕组的绝缘层和 导线连接，修复或更换损坏的绕组。
03
异步电机特性
异步电机机械特性
启动与制动特性
描述了异步电机在启动和制动过程中 的性能特点，包括启动电流、启动转 矩、制动方式等。
负载变化对特性的影响
探讨了在不同负载条件下，异步电机 的转速、转矩等参数的变化情况。
异步电机效率特性
效率与功率因数
详细分析了异步电机的效率与功率因数之间的关系，以及如何通过优化设计提 高效率。
软启动
通过逐渐增加电机输入电压来平滑启动，可 减小启动电流和振动。
星三角启动
通过改变电机定子绕组的接线方式来降低启 动电流，适用于较大型电机。
变频启动
通过改变电源频率来启动电机，可实现精确 控制和优化启动性能。
异步电机调速控制
变极调速
通过改变电机定子绕组的接线 方式来改变极数，从而实现调
速。
转子串电阻调速
当三相交流电流通过异步电机的定 子绕组时，根据电磁感应定律，会 在电机内部产生一个旋转的磁场。
contents
目录
• 异步电机概述 • 异步电机工作原理 • 异步电机特性 • 异步电机启动与控制 • 异步电机维护与故障处理
01
异步电机概述
异步电机定义
异步电机
又称感应电机，是由气隙旋转磁 场与转子绕组感应电流相互作用 产生电磁转矩，从而实现能量转 换的一种电机。
根据电机型号和使用情况，定期对轴承进 行润滑保养，保证轴承的正常运转。
清洁保养
紧固保养
定期对电机进行清洁，清除灰尘和杂物， 保持电机内部清洁。
对电机的螺栓、螺母等紧固件进行检查和 紧固，防止松动。
异步电机常见故障及处理
绕组故障
如绕组短路、断路等，需要检查绕组的绝缘层和 导线连接，修复或更换损坏的绕组。
03
异步电机特性
异步电机机械特性
启动与制动特性
描述了异步电机在启动和制动过程中 的性能特点，包括启动电流、启动转 矩、制动方式等。
负载变化对特性的影响
探讨了在不同负载条件下，异步电机 的转速、转矩等参数的变化情况。
异步电机效率特性
效率与功率因数
详细分析了异步电机的效率与功率因数之间的关系，以及如何通过优化设计提 高效率。
软启动
通过逐渐增加电机输入电压来平滑启动，可 减小启动电流和振动。
星三角启动
通过改变电机定子绕组的接线方式来降低启 动电流，适用于较大型电机。
变频启动
通过改变电源频率来启动电机，可实现精确 控制和优化启动性能。
异步电机调速控制
变极调速
通过改变电机定子绕组的接线 方式来改变极数，从而实现调
速。
转子串电阻调速
当三相交流电流通过异步电机的定 子绕组时，根据电磁感应定律，会 在电机内部产生一个旋转的磁场。
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Q1 16 8
p2
槽距角
p 180 22.5
Q1
主绕组占1/2,即4个槽，即90°相带，副绕组占1/2,即4个槽，即 90°相带。两相绕组轴线相距4个槽，即90°电角度。该单层同心式绕 组展开图如下所示
➢ 单层链式绕组
可以根据例2-1绕组的数据画制绕组展开图。其中定子槽数Q1=24， 极数p=4。单层链式然组的线圈形式有如链型，这种绕组的节距必 须为奇数。如下图所示的单层链式绕组展开图Y=5。
➢ 单相异步电动机的基本类型
单相异步电动机根据起动方法或运行方式的不同，可以分为以下 几类
✓机
✓ 单相电容运转异步电动机
✓ 单相电容起动和运转异步电动机
✓单相罩极式异步电动机
➢ 基本结构
单相异步电动机包括定子和转子两部分，其中定子由绕组和 铁心组成。铁心一般由0.5mm的硅钢片叠压而成。绕组分为主绕组 和副绕组，主绕组又称工作绕组，副绕组又称起动绕组或辅助绕组。
单相异步电动机的转矩、效率、功率密度比三相异步电动机 低的主要原因是存在负序磁场。
三 两相绕组的磁势
两相绕组通以两相交流电流，下图为起动绕组回路串入电容 的单相异步电动机原理图即两相绕组通入电流和外施电压的向量关 系。
其中，主绕组磁势
fm Fm cos(x 90)cos(t )
Fm cos[(x t) ( 90)] Fm cos[(x t) ( 90)]
cos(x
t )
Fm 2
cos(x
t)
的圆此形时旋，转电磁f 机势内的fa部轨存迹fm在为着一F两椭 c个圆o圆s，(x形如旋下转图t)磁所 势F示。，co这因s(两此x 个这幅是t值)一不个同椭
圆形旋转磁势。
其中正向旋转磁势和反向旋2转磁势分别为 2
f (x,t)
F 2
cos(x
t)
如果转子转速f为 (nx，, t对) 应F2正c序os转(x矩T+的t)转差率为
而对应负序转矩T-的s转差n率1n1为n s
s
n1 n1
n
2
s
正序旋转磁场产生的转矩使转子顺着正序旋转磁场方向旋转， 而负序旋转磁场产生的转矩使转子顺着负序旋转磁场方向旋转，正 负序转矩与转差率的关系如下图所示
2
2
副绕组磁势
电机内的fa合成Fa磁c势os
x
cost
Fa 2
cos(x
t )
Fa 2
cos(x
t)
合成磁势的性质f 可以f分a 下面f四m 种情况讨论。
• 两个绕组的磁势大小相等，相位角为90°，即
于是有
Fm Fa F , 90
fa
F 2
cos(x t)
F 2
cos( x
t)
因此，合成磁势fm 为
➢ 单层交叉式绕组
同样可以根据上述单相同心式绕组的数据画出绕组展开图，联 成的单层交叉式绕组如下图所示。单层交叉式绕组的两线圈端部叉 开朝不同方向排列，这种绕组的节距为偶数，下图所示Y=6。
➢ 双层叠绕组
双层叠绕组是把定子每个槽分为上、下两层，上层嵌放在一个 线圈的圈边，下层嵌放在另一个线圈的圈边。
由上述分析可以得出以下结论：
I. 一组空间分布相差90°电角度的二相绕组在通以二相对称交流电 时，产生一旋转磁场
II. 旋转磁场的转向与两相绕组在空间的位置和绕组中的电流相序 有关
III. 旋转磁场的转速与电流的频率有一定的关系
其中同步转速为
工作原理如下方框图所示
旋转磁场 转子绕组电势 转子绕组电流
电磁转矩
转子旋转
广泛使用的单相电容运转异步电动机和单相电容起动和运转 异步电动机如下图所示
第二章 单相异步电动机的绕组与磁势
一 绕组磁势
单相异步电动机的绕组按层数分为单层、双层；按端接分为 单层同心式、单层交叉式、单层链式和双层叠绕组；按槽内导体分 布分为几种绕组、分布绕组和正弦绕组等。
➢ 单层同心式绕组
F 2
cos( x
t)
F 2
cos( x
t)
因此，电机内部产生的是一f个正f向a 旋f转m 的 圆F 形co旋s(转x 磁势t)。
• 两个绕组产生的磁势大小不等，但相位角仍为90°，即
Fm Fa , 90
于是有
fa
Fa 2
cos(x
t )
Fa 2
cos(x
t)
fm
因此，合成磁势为
Fm 2
示
如果短距设计得当，可以削弱谐波磁势，改善磁势波形。例如： 一台定子槽数Q1=12，极数p=2，采用缩短1/3极距的短距绕组，即 取线圈节距y=4，画制双层短距绕组展开图如下所示
二 单相绕组磁势
单相绕组通以交流电流，产生脉振磁势
f (x,t) Fcos x cost F cos(x t) F cos(x t)
第一章 单相异步电动机结构与工作原理
一 基本结构与分类
单相异步电动机只需单相交流电源供电，因而应用非常广泛。 如，小型机床、轻工设备、医疗机械、家用电器、电动工具、农 用水泵、仪器仪表等众多领域。
优点：使用方便、结构简单、运行可靠、价格低廉、维护方 便等等，与三相异步电机相比，缺点为体积稍大、性能稍差。
例 2-3 一台300mm台扇，定子槽数Q1=8,转子槽数Q2=17，极数p=4， 画出双层叠绕组展开图。
解 极距
Q1 8 2
槽距角
p4
p 180 90
主绕组占1/2,即1个槽，9Q0°1相带，副绕组占1/2,即1个槽，90°相
带。这样可以联成双层绕组，取线圈的节距为整距y=2，如下图所
例2-1 已知定子槽数Q1=24，极数p=4，画出单层同心式绕组展开图。
解 极距
槽距角
Q1 24 6
p4
主绕组占2/3，等于4个槽，120°相带。副绕组占1/3,等于2个槽，
为60°相带，两绕 组 相p 距138个0槽，30即 90°电角度。
24
该单层同心式绕组的展开图如下所示
对于电容运转异步电动机，主副绕组都长期工作，故通常两绕 组所占槽数相等。 例2-2 已知定子槽数Q1=16，极数p=2，画出单层同心式绕组展开图。 解 极距
单相异步电动机的转子也由铁心和绕组组成。其中铁心也由 0.5mm的硅钢片叠压而成，绕组常为铸铝笼型。
二 单相异步电动机的工作原理
最简单的二相定子绕组如下所示，在绕组中通过的二相 对称电 流的变化规律为
im Im cost
二相电流随i时a 间变I化m 的co曲s线(如t下图9所0示 )
两极旋转磁场产生的示意图如下所示
p2
槽距角
p 180 22.5
Q1
主绕组占1/2,即4个槽，即90°相带，副绕组占1/2,即4个槽，即 90°相带。两相绕组轴线相距4个槽，即90°电角度。该单层同心式绕 组展开图如下所示
➢ 单层链式绕组
可以根据例2-1绕组的数据画制绕组展开图。其中定子槽数Q1=24， 极数p=4。单层链式然组的线圈形式有如链型，这种绕组的节距必 须为奇数。如下图所示的单层链式绕组展开图Y=5。
➢ 单相异步电动机的基本类型
单相异步电动机根据起动方法或运行方式的不同，可以分为以下 几类
✓机
✓ 单相电容运转异步电动机
✓ 单相电容起动和运转异步电动机
✓单相罩极式异步电动机
➢ 基本结构
单相异步电动机包括定子和转子两部分，其中定子由绕组和 铁心组成。铁心一般由0.5mm的硅钢片叠压而成。绕组分为主绕组 和副绕组，主绕组又称工作绕组，副绕组又称起动绕组或辅助绕组。
单相异步电动机的转矩、效率、功率密度比三相异步电动机 低的主要原因是存在负序磁场。
三 两相绕组的磁势
两相绕组通以两相交流电流，下图为起动绕组回路串入电容 的单相异步电动机原理图即两相绕组通入电流和外施电压的向量关 系。
其中，主绕组磁势
fm Fm cos(x 90)cos(t )
Fm cos[(x t) ( 90)] Fm cos[(x t) ( 90)]
cos(x
t )
Fm 2
cos(x
t)
的圆此形时旋，转电磁f 机势内的fa部轨存迹fm在为着一F两椭 c个圆o圆s，(x形如旋下转图t)磁所 势F示。，co这因s(两此x 个这幅是t值)一不个同椭
圆形旋转磁势。
其中正向旋转磁势和反向旋2转磁势分别为 2
f (x,t)
F 2
cos(x
t)
如果转子转速f为 (nx，, t对) 应F2正c序os转(x矩T+的t)转差率为
而对应负序转矩T-的s转差n率1n1为n s
s
n1 n1
n
2
s
正序旋转磁场产生的转矩使转子顺着正序旋转磁场方向旋转， 而负序旋转磁场产生的转矩使转子顺着负序旋转磁场方向旋转，正 负序转矩与转差率的关系如下图所示
2
2
副绕组磁势
电机内的fa合成Fa磁c势os
x
cost
Fa 2
cos(x
t )
Fa 2
cos(x
t)
合成磁势的性质f 可以f分a 下面f四m 种情况讨论。
• 两个绕组的磁势大小相等，相位角为90°，即
于是有
Fm Fa F , 90
fa
F 2
cos(x t)
F 2
cos( x
t)
因此，合成磁势fm 为
➢ 单层交叉式绕组
同样可以根据上述单相同心式绕组的数据画出绕组展开图，联 成的单层交叉式绕组如下图所示。单层交叉式绕组的两线圈端部叉 开朝不同方向排列，这种绕组的节距为偶数，下图所示Y=6。
➢ 双层叠绕组
双层叠绕组是把定子每个槽分为上、下两层，上层嵌放在一个 线圈的圈边，下层嵌放在另一个线圈的圈边。
由上述分析可以得出以下结论：
I. 一组空间分布相差90°电角度的二相绕组在通以二相对称交流电 时，产生一旋转磁场
II. 旋转磁场的转向与两相绕组在空间的位置和绕组中的电流相序 有关
III. 旋转磁场的转速与电流的频率有一定的关系
其中同步转速为
工作原理如下方框图所示
旋转磁场 转子绕组电势 转子绕组电流
电磁转矩
转子旋转
广泛使用的单相电容运转异步电动机和单相电容起动和运转 异步电动机如下图所示
第二章 单相异步电动机的绕组与磁势
一 绕组磁势
单相异步电动机的绕组按层数分为单层、双层；按端接分为 单层同心式、单层交叉式、单层链式和双层叠绕组；按槽内导体分 布分为几种绕组、分布绕组和正弦绕组等。
➢ 单层同心式绕组
F 2
cos( x
t)
F 2
cos( x
t)
因此，电机内部产生的是一f个正f向a 旋f转m 的 圆F 形co旋s(转x 磁势t)。
• 两个绕组产生的磁势大小不等，但相位角仍为90°，即
Fm Fa , 90
于是有
fa
Fa 2
cos(x
t )
Fa 2
cos(x
t)
fm
因此，合成磁势为
Fm 2
示
如果短距设计得当，可以削弱谐波磁势，改善磁势波形。例如： 一台定子槽数Q1=12，极数p=2，采用缩短1/3极距的短距绕组，即 取线圈节距y=4，画制双层短距绕组展开图如下所示
二 单相绕组磁势
单相绕组通以交流电流，产生脉振磁势
f (x,t) Fcos x cost F cos(x t) F cos(x t)
第一章 单相异步电动机结构与工作原理
一 基本结构与分类
单相异步电动机只需单相交流电源供电，因而应用非常广泛。 如，小型机床、轻工设备、医疗机械、家用电器、电动工具、农 用水泵、仪器仪表等众多领域。
优点：使用方便、结构简单、运行可靠、价格低廉、维护方 便等等，与三相异步电机相比，缺点为体积稍大、性能稍差。
例 2-3 一台300mm台扇，定子槽数Q1=8,转子槽数Q2=17，极数p=4， 画出双层叠绕组展开图。
解 极距
Q1 8 2
槽距角
p4
p 180 90
主绕组占1/2,即1个槽，9Q0°1相带，副绕组占1/2,即1个槽，90°相
带。这样可以联成双层绕组，取线圈的节距为整距y=2，如下图所
例2-1 已知定子槽数Q1=24，极数p=4，画出单层同心式绕组展开图。
解 极距
槽距角
Q1 24 6
p4
主绕组占2/3，等于4个槽，120°相带。副绕组占1/3,等于2个槽，
为60°相带，两绕 组 相p 距138个0槽，30即 90°电角度。
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该单层同心式绕组的展开图如下所示
对于电容运转异步电动机，主副绕组都长期工作，故通常两绕 组所占槽数相等。 例2-2 已知定子槽数Q1=16，极数p=2，画出单层同心式绕组展开图。 解 极距
单相异步电动机的转子也由铁心和绕组组成。其中铁心也由 0.5mm的硅钢片叠压而成，绕组常为铸铝笼型。
二 单相异步电动机的工作原理
最简单的二相定子绕组如下所示，在绕组中通过的二相 对称电 流的变化规律为
im Im cost
二相电流随i时a 间变I化m 的co曲s线(如t下图9所0示 )
两极旋转磁场产生的示意图如下所示