单相异步电机介绍
单相异步电机 原理
单相异步电机原理
单相异步电机是一种常见的电动机，其工作原理主要基于磁场的旋转。
首先，在单相异步电机中，有一对定子绕组，称为主绕组。
这对定子绕组中的一条绕组与电源相连接，另一条绕组与一组电容器并联连接。
在电源供电的情况下，电容器会产生一个相位差，从而在定子绕组中形成一个旋转磁场。
其次，单相异步电机中还有一个旋转子，它位于定子绕组内部，并与定子绕组之间存在一定的间隙。
当旋转子静止时，由于旋转子的形状不对称，定子绕组中的旋转磁场将产生一个磁力，使得旋转子开始转动。
然而，单相异步电机由于缺乏旋转磁场的自激励，无法自动启动运行。
因此，在启动过程中，通常需要一种辅助装置来帮助启动电机。
例如，可以通过加装一个起动绕组或者一个辅助磁极来产生旋转磁场，并通过电容器来实现相位差。
综上所述，单相异步电机的工作原理主要基于磁场的旋转，通过定子绕组中的旋转磁场产生磁力，使得旋转子开始转动。
单相异步电机工作原理
单相异步电动机是一种常用的家用电器驱动设备，比如风扇、洗衣机等。
它通过交流电源驱动，主要由定子和转子两部分组成。
以下是单相异步电机的工作原理：
1. 定子：定子是安装在电机内部的固定部分，通常包括若干个绕组。
当通过定子绕组通以交流电时，会在定子内产生一个旋转磁场。
2. 转子：转子是安装在电机内部并能够自由旋转的部分。
在单相异步电机中，转子通常是一个铝制的圆柱体，安装在电机轴上。
转子并没有外接电源，它受到定子磁场的作用而转动。
3. 工作原理：当将单相异步电机连接到交流电源时，定子绕组中会形成一个旋转的磁场。
这个磁场的旋转频率是由交流电源的频率决定的。
这个旋转磁场会感应出转子中的感应电流，从而在转子上也产生一个磁场。
根据楞次定律，转子会受到这个磁场的作用而开始转动。
4. 启动辅助：由于单相异步电机的转子不具有自启动能力，所以通常需要一些启动辅助装置，比如启动电容器或者启动线圈。
这些装置可以帮助电机启动并获得足够的起动转矩。
总的来说，单相异步电机的工作原理是利用定子绕组产生的旋转磁场感应出转子中的感应电流，从而使得转子受到磁场的作用而转动。
特
别值得注意的是，单相异步电机在启动时需要额外的辅助装置，以确保能够顺利地启动和运行。
单相异步电机
单相异步电机概述单相异步电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于家庭和工业领域。
它是一种简单且可靠的设备，适用于许多不同的应用。
本文将介绍单相异步电机的工作原理、组成部分、优点和缺点，以及应用领域。
工作原理单相异步电机的工作原理基于电磁感应。
当电流通过电机的定子线圈时，会产生一个旋转的磁场。
这个旋转的磁场会与电机的转子产生相互作用，导致转子开始旋转。
组成部分单相异步电机的主要组成部分包括定子、转子、风扇、轴和端盖。
定子是电机的静态部分，由线圈和铁心组成。
转子是电机的旋转部分，通常由铝或铜制成。
风扇用于冷却电机，轴将转子与外部设备连接，而端盖则用于保护电机内部的零部件。
优点单相异步电机具有以下优点：1. 简单可靠：单相异步电机的结构相对简单，零部件较少，故障率低，寿命长。
2. 成本效益：单相异步电机的制造成本相对较低，价格适中。
3. 启动和停止稳定：单相异步电机具有良好的启动和停止性能，不需要额外的启动装置。
缺点单相异步电机也有一些缺点：1. 功率较小：相比于三相异步电机，单相异步电机的最大功率较小。
2. 不平衡：由于单相电源提供的电流波动，单相异步电机的运行不够平稳，容易产生振动和噪音。
3. 低效率：单相异步电机的效率通常比三相异步电机低。
应用领域由于其简单可靠的特点，单相异步电机在许多不同的应用领域得到广泛应用，包括：1. 家用电器：单相异步电机广泛应用于家用电器，如洗衣机、冰箱、空调和风扇等。
2. 工业设备：单相异步电机在工业领域中用于驱动轻负载机械设备，例如输送带、泵、风机和机床等。
3. 农业领域：单相异步电机用于驱动农业机械设备，如灌溉泵和农用发电机等。
4. 商业应用：单相异步电机也应用于商业设备，如压缩机、空气鼓风机和制冷设备等。
结论单相异步电机是一种常见且可靠的电动机类型，具有广泛的应用领域。
它的简单结构和成本效益使得它成为许多家庭和工业设备的首选。
然而，由于功率较小和效率较低的限制，对于一些高功率和高效率的应用来说，三相异步电机可能更合适。
单相异步电动机的简单介绍
1. 单相异步电动机的介绍2.1分类了解决单相异步电动机不能自行启动的问题，往往采用在单相电动机的定子绕组中嵌放两套绕组，分别为主绕组和启动绕组，在启动绕组中又采用串入电阻或电容使两个绕组中的电流在时间上有一定的相位差，就可以产生旋转磁场。
因此单相电动机在类型上可分为： 2.2基本结构（2）单相电容起动电动机与电阻起动不同的是起动绕组支路串了一个电容。
电容器选择适当，使IV 超前IU 的相位达到90°⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡罩极式电动机电容起动运转式电容运转式电容式起动电阻式起动—分相式电动机—单相异步电动机2.3单相异步电动机工作原理 在交流电机中，当定子绕组通过交流电流时，建立了电枢磁动势，它对电机能量转换和运行性能都有很大影响。
所以单相交流绕组通入单相交流产生脉振磁动势，该磁动势可分解为两个幅值相等、转速相反的旋转磁动势和，从而在气隙中建立正转和反转磁场和。
这两个旋转磁场切割转子导体，并分别在转子导体中产生感应电动势和感应电流 。
该电流与磁场相互作用产生正、反电磁转矩。
正向电磁转矩企图使转子正转；反向电磁转矩企图使转子反转。
这两个转矩叠加起来就是推动电动机转动的合成转矩。
不论是正转磁场还是反转磁场，他们的大小与转差率的关系和三相异步电动机的情况是一样的。
若电动机的转速是， 则对正转磁场而言，转差率为：对反转磁场而言，转差率为：单相异步电动机的T-s 曲线见左图由图可知单相异步电动机的主要特点有： (5) 单相罩极式异步电动机短路环 凸心 定子绕组 转子Φ1 Φ2 路环时在其内感应的电动势短路环内由于感应产生的电动势对应的电流K 的总磁通φ2 φ2ÓëKµÄºÏ³ÉÊÇ通路环的新总磁通φ’2φ2总是滞后于Φ1,气隙中产生移动磁场。
移动的方向总是从未罩住部分转向罩住部分。
这也就电动机的转向 （3）单相电容运转电动机用于300ｍｍ以上电风扇、空调压缩机等的电动机。
单相电容运转异步电机工作原理及故障
降压调速
降压调速方法很多，如串联电抗器（吊扇）、串联电容、 自耦变压器和串连可控硅调压调速。空调中最常用的调压调 速是可控硅（塑封）调压调速。 可控硅调速是改变可控硅导通角的方法，改变电动机端 电压的波形，从而改变了电动机的端电压的有效值。可控硅 导通角α1=180°时，电机端电压为额定值，α1＜180°时电 压波形如下图实线部分，电机端电压有效值小于额定值，α1 越小，电压越低，如下图：
•
• • • • •
B)转速不一致：风叶的变化（不同厂家不同模号）、蒸发 器片距变化、风道的变化、测试环境的变化（温度、湿 度）、电机工艺波动的原因（铝环、定子端部高度控制、 绕线模具变化、气隙变化、硅钢片材料变化等）。 C)电磁声：定子椭圆、同轴度大、轴承距过大、端盖强度 不够、磁路设计不对称。 D)轴承声：装配过程轴承损坏、轴承油脂声、轴承与轴承 室配合松动。 E)摩擦声：定转子相擦、错片、异物、漆瘤及风轮风叶变 形和转轴弯曲等。 F)转速低：转子导条和端环截面过小、定转子气隙偏大； G)温升高：铁芯长度偏低、漆包线截面偏小（即铁、铜耗 过大）、散热不良；
二、单相异步电机的基本结构
• 1、固定部分—定子；由定子铁芯、定子绕组和机座
（壳）组成。 定子铁芯是电机磁路的一部分，一般由0.5mm硅钢 片叠压而成，片与片之间相互绝缘，以减少涡流损 耗。 定子绕组一般由高强度聚酯漆包线绕制而成。 机座（或机壳）一般由A3钢板冲制而成，大电机 （单相）则是钢板卷筒后在与铸铝端盖配合而成， 三相电机一般均为铸铁机座。 2、转动部分—转子：由转子铁芯、转子绕组（纯 铝）、转轴（45＃碳结钢）组成。
抽头调速可分为T型抽头调速和L型抽头调速。L型抽头 调速又可分为主绕组抽头L-1型和副绕组抽头L-2型。目前最 常用的是T型抽头调速和副绕组抽头L-2型调速。原理线路图 见下
单相异步电动机
单相异步交流电动机旳构造
单 相1、异单步交相流绕电组动旳机脉旳振工磁作原场理
定子绕组：主绕组是一单相绕组m
m：加一正弦交流电→气隙→产生 脉振磁场F0
• 脉动单磁相场异：步交磁流场电大动机小旳及工方作向原理随电流 旳变化而变化，但磁场旳轴线却固 定不变。
• 结论 磁场只是脉动而不旋转，电 动机不起动。
• 1）在大型汽轮发电机中，为了提升其冷却效 率，往往用氢气冷却，是氢气与空气混合后， 有爆炸危险，必须有一套控制设备来确保外界 空气不会渗透到电机内部。
• 目前在更大容量旳发电机中，能够采用导线内 部直接冷却。例如采用空心导体（如图），冷 却介质直接在导体中流通而把热量带走，这么 能更有效地降低电机旳温升。所采用旳冷却介 质一般有氢气 及水等。
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动画
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两相旋' 转磁场 '
工作原理 开启时开关K闭合，使两绕组电流相位差约 为90°，从而产生旋转磁场，电机转起来； 转动正常后来离心开关被甩开，开启绕组被 切断，而电机仍按原方向继续转动。
I1
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U
A
W X
D
有明显凸出旳成对磁极和励磁线圈，如图所示。 转子铁心：由厚度为1～3mm旳钢片叠成；磁极两端有磁极压板，用来压 紧磁极冲片和固定磁极绕组。有些发电机磁极旳极靴上开有某些槽，槽 内放上铜条，并用端环将全部铜条连在一起构成阻尼绕组，其作用是用
来克制短路电流和减弱
电机振荡，在电动机中 作为起动绕组用。
励磁绕组：励磁线圈中 经过直流励磁电流后， 每个磁极就出现一定旳 极性，相邻磁极交替为
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
单相异步电动机知识
• 增加转子电阻---1.减小转子槽面积,端环面积 但要注意 转子铝损上升,效率下降.
• .选择好的转子发兰,铸铝工艺.转子铝损
异步电动机定子电路的电压平衡方程式为 U1=－E1+I1Z1 E1=4.44f1N1φmKw1 在忽略定子阻抗压降的情况下，则有 U1≈ E1＝4.44f1N1φmKw1∝f1φm 式中：U1-----定子绕组相电压； E1-----定子绕组感应电势； f1-----定子绕组电源频率； p-----极对数； n0-----同步转速； φm-----每极对气隙磁通； I1Z1-----定子阻抗压降。
是-1电源的2.3倍,但通常60HZ的铁损比50HZ 铁损高,为降低铁损, -1电源的每极气隙磁通量 比-8电源机种小,所以,-8电源机种的匝数是-1电 源的2倍左右.
单相异步电动机
• 如何提高电机效率
• 电机的损耗:铜损,铁损,机械损,杂散损.
• 铜损:定子铜损,转子铝损
• 铁损:定子,转子铁芯磁滞损,涡流损.
恒功率调速特性的控制
恒功率调速，就是说：在改变频率f1的调速过程中保持电动机的输出功率不变
电源电压有一定限制，电动机的输入电压也必须限制在允许的范围内。调速 进入电压恒定不变，只能是恒功率调速。然而在电压允许范围内设定额定电压和最高 电压也是可以的。
超前于工作绕组中电流IA约 90°相角。这样两绕组磁动 势可以在气隙中形成一个接近 于圆形的旋转磁动势和磁场，
并产生一定的起动转矩。
单相异步电动机种类
单相异步电动机
（1）单相电阻分相起动异步电动机。 （2）单相电容分相起动异步电动机。 （3）单相电容运转异步电动机。 （4）单相电容起动与运转异步电动机。 （5）单相罩极式异步电动机。
1、单相电阻分相起动异步电动机
单相电阻分相起动异步电动机的两个绕组，即
起动绕组和工作绕组在空间上按90O电角度分布，
并联在单相交流电源上，如图7-2（a）所示，使两
（3）由于同时存在正、反向电磁转矩， 使电动机总转矩减小，最大转矩也减小， 因而单相交流电动机输出功率减小，效 率较低。 （4）理想空载转速小于同步转速，单相 电机比三相电机额定转差率略大些。
综上所述，单相异步电动机定子绕组如果只有 一个工作绕组，则无法起动转矩，运行特性也较 差，所以至少在起动时单相异步电动机定子上两 个绕组都要通电。
三、单相异步电动机的应用
1、单相异步电动机用于家用风扇
家用风扇拖动用电机由于风扇启动转矩较小， 单向运转，故多采用单相电容式或罩极式异步电动 机拖动。电容式电动机具有起动性能好、运转可靠、 效率高、运转噪声低等优点，但结构比罩极式稍复 杂。罩极式电动机具有结构简单、经济耐用的优点， 但起动转矩很小，耗电量较大，例如，250mm台式 电扇，风量基本相同，电容式电扇耗电为32W，而 罩极式耗电约45W。
二、单相异步电动机的分类和起动方法
由于单相异步电动机的起动转矩 Tst = 0，所以 需用其他途径产生起动转矩。根据三相异步电动机 运行原理，为了使单相异步电动机具有起动转矩， 关键是如何使起动时在电机气隙中产生一个旋转磁 通势（圆形的或椭圆的）。根据定子绕组的分相起 动方法和运行方式的不同，单相异步电动机分为以 下几种类型。
当工作绕组接在交流电源上，产生脉冲振的磁通Φ1， 其中Φ1′是通过未被罩部分磁极的磁通， Φ1〃则通过被 罩部分的磁通，即Φ1 + Φ1′+ Φ1〃。 由于Φ1〃随时间交变，在短路环中产生感应电动势Esh和电 流Ish。忽略铁耗时，交变的Ish产生同相位的磁通Φsh，则 被罩部分的合成磁通Φ2 =Φ1〃+ Φsh ，图（b）为各相量 及相互关系。Φ1′和Φ2在时间上相差一个相位角，而在空 间上也有一个角度差，这样Φ1′和Φ2的合成将是一个旋转 的椭圆磁场。 Φ1′超前Φ2，旋转方向将是顺时针方向的。 由于定子磁极所罩的部分是固定的，故电动机的转向总不变。
单相电容运转异步电动机标准系列
单相电容运转异步电动机标准系列单相电容运转异步电动机标准系列导言单相电容运转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。
它具有结构简单、可靠性高、成本低廉等优点，因此备受市场青睐。
在本文中，将对单相电容运转异步电动机的标准系列进行全面评估，并探讨其深度和广度。
一、单相电容运转异步电动机的基本原理1.1 工作原理单相电容运转异步电动机采用单相交流电作为供电源，通过引入辅助相位来启动和运转电动机。
辅助相位是通过外接电容器实现的，它能够产生辅助磁场，从而对电动机转子进行启动和运转。
单相电容运转异步电动机的基本原理是基于离心力和磁性力线的相互作用。
1.2 结构组成单相电容运转异步电动机主要由定子、转子、电容器和启动电路组成。
定子是电动机的固定部分，上面绕有多组绕组。
转子是电动机的旋转部分，由导体材料制成，可以在磁场中旋转。
电容器则用于产生辅助磁场，从而使电动机启动和运转。
二、单相电容运转异步电动机标准系列的评估2.1 核心参数单相电容运转异步电动机的标准系列中，核心参数包括额定功率、额定电压、额定转速和额定频率等。
这些参数决定了电动机的性能和适用范围。
其中，额定功率是电动机在额定条件下能够输出的功率；额定电压是电动机在额定条件下的工作电压；额定转速是电动机在额定电压和额定频率下的转速；额定频率是电动机的工作频率。
2.2 重要特性单相电容运转异步电动机的标准系列具有多项重要特性，包括高效节能、启动和停止可靠、运行平稳等。
高效节能是电动机在工作过程中能够实现较高的能效利用，降低能源消耗和运行成本。
启动和停止可靠是指电动机能够在各种工作条件下可靠启动和停止，避免因电机故障引起的停机或损坏。
运行平稳是指电动机在工作过程中转速平稳，振动和噪音较小，保证了电动机和设备的安全运行。
2.3 应用领域单相电容运转异步电动机的标准系列在家庭和工业领域有着广泛的应用。
在家庭领域，它常用于各种家用电器，如空调、洗衣机、电风扇等。
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C K
罩极式单相电机
定子通入电流以后，部分磁 通穿过短路环，并在其中产生
短路 环
感应电流。短路环中的电流阻 碍磁通的变化，致使有短路环
转子
部分和没有短路环部分产生的
磁通有了相位差，从而形成旋 转磁场，使转子转起来。
定子 磁极
图中电机的转动方向：顺时针
旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的
磁通领先。
三、单相电机的使用
单相异步电动机的功率小，主要制成小型电机。它的应用 非常广泛，如家用电器（洗衣机、电冰箱、电风扇）、电动 工具（如手电钻）、医用器械、自动化仪表等。
交流电动机 单相异步电动机
单相异步电动机
一、 单相异步电动机的工作原理
结构：定子放单相绕组（其中通220V单相交流电）
转子一般用鼠笼式。
转子
定子
定子 绕组
在电流正半周S N Nhomakorabea？ 在电流负半周
i1
t
220V~
i1
当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则
和左手定则，可知转子导条左、右受力大小相等方向相反 ，所以没有起动转矩。
s1 0 s2 2
T1（正向）
s1 s2 1
正 转
反
T2（反向）
合成转矩
s1 2
s
s2 0
转
起动转矩 为零。
二、单相异步电动机的起动
电容分相式起动
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WD
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ST A'
I2 A' ST X'
W A
X X'
C
K
W: 主绕组（工作绕组） ST：启动绕组 K：离心开关
电容分相式单相异步 电动机起动原理
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，若其中一相和电 源断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样， 电机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供 电变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使 用中要特别注意这种现象；三相异步电动机若在启 动前有一相断电，和单相电机一样将不能启动。此 时只能听到嗡嗡声，长时间启动不了，也会过热， 必须赶快排除故障。
I1
I2
~
U
WD
I2
ST
1
2
U
接近90°
I1
C
K
i1
i2
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i2
t
t=t0
ST
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I2 A' ST X' W
SN
A
X
C
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i1
t=t0 t=t1
ST A'
W
SN
A
i2
t 磁场逆时针 方向旋转
ST A'
N
W
X
A
S
X
X'
t=t0
X'
t=t1
工作原理
转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方 向继续转动。其原理分析如下：
定子绕组产生的脉动磁场（），可用正、反两个
旋转磁场合成而等效。即：
Φ
Φ
Φ -
- = + = m/2
m
t
- +
脉动磁场的分解
③④ ⑤⑥⑦
①②
⑧⑨
-
+ ④
⑥
②
⑧
- +
⑤
①
③
⑦
⑨
正反向旋转磁场的合成转矩特性