第一章 单相异步电动机结构与工作原理
单相异步电动机的工作原理
单相异步电动机的工作原理一、引言单相异步电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于家庭和工业领域。
了解其工作原理对于正确使用和维护电动机至关重要。
本文将详细介绍单相异步电动机的工作原理。
二、电动机的基本结构单相异步电动机由定子和转子组成。
定子是固定部份，通常由铜线绕成的线圈构成。
转子是旋转部份，通常由导体材料制成。
三、工作原理1. 单相电源供电单相异步电动机通过单相电源供电。
电源提供的电流经过定子线圈产生旋转磁场，使转子开始旋转。
2. 定子线圈的工作原理定子线圈由两个部份组成：主线圈和辅助线圈。
主线圈是电动机的主要工作部份，辅助线圈用于启动电动机。
3. 启动电动机在启动过程中，辅助线圈起到关键作用。
当电动机通电时，辅助线圈产生一个起始磁场，这个磁场与主线圈的磁场相互作用，产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场使转子开始旋转。
4. 转子的工作原理转子是由导体材料制成，当旋转磁场作用于转子时，转子中的导体味感受到磁场的力量，导致转子开始旋转。
转子的旋转速度受到电源频率和负载的影响。
5. 单相异步电动机的运行一旦电动机启动，辅助线圈的作用逐渐减弱，主线圈开始主导电动机的运行。
主线圈产生的旋转磁场持续推动转子旋转，使电动机保持运转。
四、单相异步电动机的应用单相异步电动机广泛应用于家庭和工业领域，例如：- 家用电器：风扇、洗衣机、冰箱等。
- 办公设备：打印机、复印机等。
- 工业机械：泵、风机、压缩机等。
五、维护和保养为了保持单相异步电动机的正常运行，以下是一些维护和保养的建议：1. 定期清洁电动机，确保无尘和无杂质。
2. 检查电动机的电源路线，确保连接坚固。
3. 定期检查电动机的轴承，并添加润滑油。
4. 注意电动机的工作温度，避免过热。
5. 定期检查电动机的绝缘性能，确保安全运行。
六、总结单相异步电动机是一种常见的电动机类型，通过单相电源供电，利用旋转磁场推动转子旋转。
了解其工作原理对于正确使用和维护电动机至关重要。
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是一种常见的电动机类型，广泛应用于家用电器、小型机械设备等领域。
了解单相异步电动机的工作原理对于电机的维护和故障排除非常重要。
本文将详细介绍单相异步电动机的工作原理，包括结构、工作原理和特点等方面。
一、单相异步电动机的结构单相异步电动机由定子、转子、端盖、轴承等部分组成。
定子是电动机的固定部分，由铁芯和绕组组成。
转子是电动机的旋转部分，通常采用铝制或铜制的短路转子。
端盖用于固定定子和转子，轴承则用于支撑转子的转动。
二、单相异步电动机的工作原理1. 单相异步电动机的启动单相异步电动机在启动时需要通过一些特殊的方法来产生旋转力矩。
常见的启动方法包括启动电容器法、启动绕组法和启动电阻法。
启动电容器法是最常用的启动方法之一。
在电动机的起动过程中，通过并联连接一个启动电容器来改变电动机的电流相位差，从而产生旋转力矩。
启动电容器会在电动机启动后自动断开。
2. 单相异步电动机的工作原理单相异步电动机的工作原理基于磁场的相互作用。
当电动机接通电源后，电流通过定子绕组产生一个旋转磁场。
由于转子上的短路导体会受到磁场的作用，导体上会产生感应电流。
感应电流在转子上形成一个旋转磁场，与定子产生的磁场相互作用，从而产生旋转力矩，使转子开始转动。
3. 单相异步电动机的工作特点单相异步电动机具有以下几个特点：- 启动较困难：由于单相异步电动机只有一个相位供电，所以需要通过特殊的启动方法来产生旋转力矩。
- 转矩较小：相比于三相异步电动机，单相异步电动机的转矩较小，适用于一些小型机械设备。
- 效率较低：由于只有一个相位供电，单相异步电动机的效率相对较低。
- 运行稳定性较差：由于只有一个相位供电，单相异步电动机的运行稳定性较差，容易受到电网电压波动的影响。
三、单相异步电动机的应用领域单相异步电动机广泛应用于家用电器和小型机械设备中，包括：- 家用电器：如洗衣机、风扇、空调、冰箱等。
- 小型机械设备：如水泵、压缩机、砂轮机等。
单相异步电动机转子结构及工作原理
单相异步电动机转子结构及工作原理
转子结构：
鼻头转子通常由两个铁心组成，中间通过粘合剂将铁心固定在一起。
转子的两端通常采用矩形截面，中间的截面形状呈鼻头形状，故得名。
鼻
头转子在制造成本低、可靠性高方面有一定的优势。
金属外形转子由铝或铜制成，转子的外形通常呈圆环形状。
金属外形
转子通常具有良好的导热性能和高强度，但由于金属导体的涡流损耗较大，效率相对较低。
工作原理：
由于单相交流电源只有一个电源周期，无法形成旋转磁场，所以在单
相异步电动机中需要借助启动机构来帮助起动。
常见的启动机构有启动电容器和起动绕组。
启动电容器是通过并联引
入一个电容器来改变电机的相位关系，从而形成了旋转磁场。
起动绕组则
是通过加上一个构造特殊的绕组，使得电机在启动时有足够的起动力矩。
当电机启动后，根据旋转磁场的原理，转子会受到旋转磁场的作用而
开始旋转。
转子在旋转过程中，由于电机的负载作用，会产生相对于旋转
磁场的滞后转矩。
需要注意的是，由于单相异步电动机的转矩不稳定，其起动和工作性
能通常较差。
因此，在实际应用中，通常需要通过添加启动机构和稳定器
来改善电机的性能。
总结起来，单相异步电动机的转子结构分为鼻头转子和金属外形转子
两种形式，其工作原理是通过旋转磁场的作用将电能转化为机械能。
虽然
在起动和工作性能上有一定的限制，但在家用电器和办公设备等领域，单相异步电动机仍然具有广泛的应用前景。
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是一种常用的电动机类型，广泛应用于家用电器、小型机械设备等领域。
本文将详细介绍单相异步电动机的工作原理。
一、基本结构单相异步电动机由定子和转子两部分组成。
定子是由线圈绕制而成，线圈的数量和排列方式决定了电机的极数。
转子则是由铝或铜制成的导体杆组成，通过轴承与定子相连。
二、工作原理1. 单相异步电动机的起动当电机通电时，定子线圈中的电流会产生一个旋转磁场。
由于单相电源的特性，只能产生一个方向的旋转磁场，因此单相异步电动机无法自启动。
为了实现起动，需要通过一些辅助装置，如启动电容器或启动绕组来产生一个辅助磁场，使转子能够旋转起来。
2. 单相异步电动机的工作原理在启动过程中，当转子开始旋转时，会在定子线圈中产生感应电动势，这会导致定子线圈中产生一个感应电流。
这个感应电流会产生一个磁场，与定子线圈中的旋转磁场相互作用，从而产生一个力矩，推动转子继续旋转。
3. 单相异步电动机的运行一旦单相异步电动机启动成功，转子会以同步速度运行。
在运行过程中，定子线圈中的电流会产生一个旋转磁场，这个磁场与转子上的导体杆相互作用，产生一个力矩，推动转子继续旋转。
同时，由于转子的运动速度略低于同步速度，定子线圈中的感应电动势会继续产生，维持力矩的作用，使电机能够持续运转。
4. 单相异步电动机的转矩特性单相异步电动机的转矩特性与负载有关。
在负载较轻的情况下，转子的运行速度接近同步速度，转矩较小；而在负载较重的情况下，转子的运行速度下降，转矩增加。
这是因为负载的增加会导致转子的滑差增加，从而增加了感应电流和磁场的作用，产生更大的力矩。
5. 单相异步电动机的效率单相异步电动机的效率取决于负载和功率因数。
在负载较轻的情况下，电机的效率较低，因为此时转子的滑差较小，感应电流和磁场的作用较弱。
而在负载较重的情况下，电机的效率较高，因为此时转子的滑差较大，感应电流和磁场的作用较强。
三、总结单相异步电动机是一种常用的电动机类型，其工作原理与其他异步电动机类似。
单相异步电动机
[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
单相异步电动机结构与工作原理
定子绕组
定子绕组是包裹在定子铁心上的 线圈，通过电流在绕组中产生磁 场。
机体和支架
机体是保护电机内部部件的外壳， 支架则用于固定定子和转子。
工作原理
1
起动和启动
单相异步电动机通过起动装置进行起动
感应电流与转子转动
2
和启动。起动时，线圈中产生磁场，导 致转子开始旋转。
感应电流在转子中产生涡流，并导致转
子与旋转磁场的不断交互作用。
3
转子运动状态
转子由于涡流和电磁场的相互作用，始 终保持旋转状态，产生有用的机械功。
缺相启动的实现
1 缺相保护电路
为了防止缺相启动，单相 异步电动机通常配备有缺 相保护电路，以保证电机 正常运行。
2 故障诊断和维护
3 电容器启动器
故障诊断和维护是确保电 动机正常运行的重要步骤， 定期检查和维护可降低故 障的风险。
单相异步电动机的常见用途
家庭电器
单相异步电动机广泛用于家庭电器中，如洗衣机、空调、冰箱和抽油烟机等。
商业应用
商业领域中，单相异步电动机也被用于空调系统、抽水泵、风扇和输送设备等。
工业机械
在工业机械中，单相异步电动机被广泛应用于小型设备、工具机械和输送带系统等。
基本结构和原理
转子和定子
单相异步电动机由转子和定子两 部分组成。转子包含导体环，定 子则包含线圈和磁铁。
2 频率变换
通过改变供电频率来控制 电机的转动速度和转矩。
3 电容器启动
使用电容器启动器来改变 电动机的相位差，实现起 动。
单相异步电动机的应用案例
家用电器
洗衣机、空调、冰箱
商业应用
风扇、空调系统、抽水泵
工业机械
单相异步电动机的原理、结构和分类
两相绕组产生的旋转磁场
单相异步电动机
单相异步电动机在旋转磁场作用下，产生启动转矩，在其作用 下，转子顺着旋转磁场旋转方向开始转动。单相异步电动机转子旋 转以后，启动绕组就失去作用，如果此时将启动绕组的电源断开， 其工作绕组中电流产生的磁场为脉动磁场，这时脉动磁场就会在转 子上产生一个与旋转磁场转动方向一致的电磁转矩，拖动转子继续 按原来旋转方向转动下去，电动机轴上输出机械能。
单相异步电动机
二、单相异步电动机的结构及分类 1．罩极式单相异步电动机 罩极式单相异步电动机是小型单相异步电动机中最简单
的一种。罩极式单相异步电动机有凸极式和隐极式两种。
凸极式定子铁心的结构
单相异步电动机
凸极式定子铁心产生的磁通
凸极式单相异步电动机极靴下磁场的变化规律
工作绕组中
工作绕组中电流
工作绕组中
单相脉动磁场 电流正半周期产生的磁场 电流负半周期产生的磁场
单相异步电动机
一个脉动磁场可分解为大小相等、同步转速相同、旋转方向 相反的两个旋转磁场。
脉动磁场分解成两个方向相反的旋转磁场
单相异步电动机 的机械特性曲线
单相异步电动机
2．单相异步电动机的启动
产生旋转磁场的方法：在单相 异步电动机的定子铁心中，加装一 个启动绕组，并要保证工作绕组与 启动绕组是对称绕组，即两个绕组 的匝数相等、在空间上互差90°电 角度。
单相异步电动机
(1)电阻启动单相异步电动机
单相异步电动机
(2)电阻启动单相异步电动机
单相异步电动机
(3)电容启动单相异步电动机
单相异步电动机
(4)双值电容单相异步电动机
单相异步电动机
三、单相异步电动机的常用启动开关 1.电磁启动继电器
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是一种常见的电动机类型，广泛应用于家用电器、小型机械设备等领域。
它是一种通过交流电源驱动的电动机，具有简单、可靠、经济的特点。
本文将详细介绍单相异步电动机的工作原理。
一、基本结构单相异步电动机由定子和转子两部分组成。
定子是由绕组和铁心构成，绕组通常采用两组对称排列的线圈，通过外部电源提供交流电。
转子由铁心和导体构成，导体通过铁心连接形成闭合回路。
二、工作原理1. 定子绕组产生的磁场当交流电源接通时，定子绕组中的电流会产生一个旋转磁场。
这是通过交流电源的正弦电流在定子绕组中产生的，由于电流的周期性变化，磁场的方向也会周期性变化。
这个旋转磁场的频率与电源的频率相同。
2. 转子的感应电动势由于转子中的导体与定子磁场相互作用，会在导体中感应出一个电动势。
由于定子磁场的旋转，感应电动势的方向也会不断变化。
3. 转子的运动转子中感应电动势的作用下，导体中会产生电流。
这个电流会在转子中形成一个磁场，与定子磁场相互作用，产生一个力矩。
这个力矩会使转子开始转动。
4. 转子的滑差转子的滑差是指转子的转速与定子旋转磁场的转速之间的差异。
由于转子的存在，转子的转速会滞后于定子旋转磁场的转速。
这个滑差会导致转子上的感应电动势和电流，从而维持转子的运动。
5. 启动和运行在单相异步电动机的启动过程中，通常需要采用一些辅助装置，如启动电容器和起动绕组。
这些装置可以帮助电动机克服启动时的起动力矩，并使电动机能够正常运行。
三、特点和应用1. 特点单相异步电动机具有以下特点：- 结构简单，制造成本低；- 可靠性高，寿命长；- 启动和运行稳定；- 调速性能较差，通常用于恒定转速的应用。
2. 应用领域单相异步电动机广泛应用于家用电器、小型机械设备等领域，如电风扇、洗衣机、空调压缩机、泵等。
由于其结构简单、可靠性高，适用于家庭和小型商业环境。
四、总结单相异步电动机是一种通过交流电源驱动的电动机，具有简单、可靠、经济的特点。
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分类
➢ 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： ✓ 单相电阻起动异步电动机 ✓ 单相电容起动异步电动机 ✓ 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
3/8
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。
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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
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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
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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。
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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
ia Im cos(t 转磁场产生的示意图如下所示
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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
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单相电容运转异步电 动机设计
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。