单相异步电动机控制电路
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。
单相异步电动机的工作原理
单相鼠笼式异步电动机的工作原理单相鼠笼式异步动机由单相电源供电，它直接接到220伏单相交流电源上就能工作，但要采取一定的措施，否则启动不起来。
我们日常生活用的一些家用电器，如空调器、电冰箱、洗衣机、电扇等广泛应用着单相异步电动机。
单相异步电动机的工作原理当给三相异步电动机的定子三相绕组通入三相交流电时，会形成一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子将获得启动转矩而自行启动。
当三相异步电动机通入单相交流电时就不能产生旋转磁场。
下面来分析单相异步电动机定子绕组通入单相交流电时产生的磁场情况。
如下列图所示为一台简单的单相异步电动机原理图，定子铁心上布置有单相定子绕组，转子为鼠笼结构。
交流电流波形电流正半周产生的磁场 电流负半周产生的磁场当向单相异步电动机的定子绕组中通入单相交流电后，由上图可见，当电流在正半周及负半周不断交变时，其产生的磁场大小及方向也在不断变化〔按正弦规律变化〕，但磁场的轴线则沿纵轴方向固定不动，这样的磁场称为脉动磁场。
当转子静止不动时转子导体的合成感应电动势和电流为0，合成转矩为0，因此转子没有启动转矩。
故单相异步电动机如果不采取一定的措施，单相异步电动机不能自行启动，如果用一个外力使转子转动一下，则转子能沿该方向继续转动下去。
单相异步电动机根据其启动方法或运行方法的不同，可分为单相电容运行电动机；单相电容启动电动机；单相罩极式电动机等。
下面分别介绍。
单相异步电动机容量一般较小，运行性能较差。
t45 90 135 180 225 270 360 315图1 单相电容运行异步电动机原理图(a)接线图(b)电流相量图图1是单相电容运行异步电动机工作原理图。
单相电容式异步电动机的定子铁芯上嵌放两套绕组：主绕组U1—U2〔主绕组又称工作绕组〕和副绕组Z1—Z2〔副绕组又称启动绕组〕。
两套绕组在空间的位置上互差90度电角度。
在启动绕Z1—Z2中串入一个电容器C后再与工作绕组并联，然后接到单相电源上。
单相电容运转异步电机工作原理及故障
•
H)电机冒烟： （1）子绕组匝间短路； （2）焊接线不良致使接触电阻过大，电机发热； (3)电容器击穿，致使电路的容性成分消失，电机单相运 行（事实上电机无法运行，处于堵转状态）； • I）电机带电：电机内部或引出线绝缘不良； • J）电机转速下降 电机部分绕组匝间短路； 电容器容量衰减； 转子断条： • K）电机失速（保护）或不转 霍尔元件失效； 可控硅击穿。即使霍尔元件正常，信号有反馈，但因可 控硅已经击穿，电压已不可调； 转子被异物卡滞或电机无电和烧毁；
八、空调电动机常见的技术问题 及解决方法
A）整机噪音及振动：电机噪音值在某一频段存在峰值， 此噪音峰值频段与整机固有频率相接近或重合，形成共鸣、 共振和整机噪音。整机预防及解决措施：在电机确认阶段 将电机噪音峰值频段与整机固有频率错开（这就是一般情 况下一次送样不能成功的原因之一，也是我们一般遵循的， 只要是系统中的对电机有影响的零部件如支架和风轮风叶 等的改变，就必须装整机做噪音等测试）电机，空调钣金 件上加阻尼胶，调整风叶形状、增加电机支架刚性（如04 年今年3月份汕头出现较多71S振动和噪音严重的问题，后 将电机支架加强后上述现象全部消失）、电机安装脚上加 胶垫，调整空调板金件的形状、厚度，调整电机极数、定 转子的槽配合、定转子直径、定转子气隙、转子斜槽度、 铁芯长度、轴承距离等。
•
• • •
• •
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；
单相异步电动机原理及正反转
图3 单相异步电动机的机械特性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。
(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图1 单相交变磁场相等，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
单相电机启动及接线原理解析
单相电机概念及应用：单相电机，是指由220V交流单相电源供电而运转的异步电动机。
在生产方面应用的有微型水泵、磨浆机、脱粒机，粉碎机、木工机械、医疗器械等，在生活方面，有电风扇、吹风机、排气扇、洗衣机、电冰箱等，种类较多，但功率较小。
单相电机启动原理：当单相正弦电流通过定子绕组时，电机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。
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。
因此，需要加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的启动电容，使得与主绕组的电流在相位上相差90度，即所谓的分相原理。
这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自行启动旋转起来。
它有两个绕组，一般主绕组（运行绕组）线径较大一点，还有一个启动绕组（副绕组），启动绕组串联一个电容器，是它的电压迟后电流90度，这样两组绕组得到不同的磁场，形成了旋转磁场，电动机就转起来了。
电容在电路中产生的作用就是储存电势和电机中的电势形成电势差，然后产生磁力带动电机转动。
单相电机起动方式：第一种，分相起动式，如图1所示，系由辅助起动绕组来辅助启动，其起动转矩不大。
运转速率大致保持定值。
主要应用于电风扇,空调风扇电动机，洗衣机等电机。
图1 电容运转型接线电路第二种，电机静止时离心开关是接通的，给电后起动电容参与起动工作，当转子转速达到额定值的70%至80%时离心开关便会自动跳开，起动电容完成任务，并被断开。
起动绕组不参与运行工作，而电动机以运行绕组线圈继续动作，如图2。
图2 电容起动型接线电路第三种，电机静止时离心开关是接通的，给电后起动电容参与起动工作，当转子转速达到额定值的70%至80%时离心开关便会自动跳开，起动电容完成任务，并被断开。
异步电动机点动和连续控制电路
i
三、断路器空气开关
1. 断路器的工作原理 3~
i
断路器 = 刀开关 + 熔断器 + 热继电器 + 欠电压继电器
四、热继电器
发热元件
i
双金属片
扣板
常闭触点
继电器 是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动 控制电器&其触点通常接在辅助电路中&
四、热继电器
功能：过载保护&
3~
Date: 2022/10/13 31
KM 电动机失电停转
Page:
5.3 电动机的直接起动控制原理
一、点动控制原理
3~
起动按钮
动 合 主 触 点
M
主电路
3~
静 铁 心
动铁心
点动 连续运行怎么办?
辅助电路
在机械设备加工中;机床在正常工作时需要长时间连续运转; 那么;点动控制电动机还适用吗？
电动机M停 转
Page:
M
3～
KM
5.2 电动机的直接起动控制
二、连续动作控制原理
3~ 停止按钮
动 合 主 触 点
起动按钮
静 铁 心 动铁心
自锁
M 3~
怎样停止?
5.2 电动机的直接起动控制
二、连续动作控制原理
3~ 停止按钮
动 合 主 触 点
起动按钮
静 铁 心 动铁心
M
自锁解除
3~
✓检测Ⅱ
一.填空 接触器自锁触点应与起动按钮 并联 二.选择
KM Page:
✓一：
点动控制 制
连续控
QS
FU2
L1
L2
L3
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电气控制技术项目教程——项目11
河北省科技工程学校
姚锦卫
学习目标
知识目标：
了解单相异步电动机的结构及原理。
掌握单相异步电动机正反转控制电路的组成和原理。
掌握单相异步电动机调速控制电路的组成和原理。
技能目标：
能正确安装单相电动机正反转控制电路。
能正确安装检修单相电动机调速控制电路。
项目十一单相异步电动机控制电路
课程导入
单相异步电动机控制电路
单相异步电动机是利用单相交流电源供电的小容量交流电动机，由于它结构简单、成本低廉、运行可靠、移动安装方便，并可以直接在单相220V交流电源上使用，因此广泛应用于工业、农业、医疗、家用电器以及办公场所等。
a) b) c) d)
图11-1 几种常见的单相异步电动机
a)单相电阻起动电动机b) 单相电容起动电动机
c) 单相电容运转电动机d) 排气扇电动机
项目十一单相异步电动机控制电路
任务一单相异步电动机正反转控制电路
任务二单相异步电动机调速控制电路任务总览
知识拓展电动机基本知识总结
练习题
任务一单相异步电动机正反转控制电路
单相异步电动机按其定子结构和起动机构的不同，可分为电容式、分相式、罩极式等几种。
本任务中以广泛应用于洗衣机的单相电容起动与运转电动机为例进行讲解。
一、单相电容起动与运转异步电动机
单相异步电动机有两个定子绕组，一个是工作绕组（主绕组），用以产生主磁场；另一个是辅助绕组（副绕组），用来与主绕组共同作用，产生合成的旋转磁场，使电动机得到起动转矩。
这两个绕组在空间相差90°，起动绕组串联一个适当容量的电容器。
如图11-2所示。
任务一单相异步电动机正反转控制电路
二、单相异步电动机的正反转控制
单相异步电动机的正反转控制多用于对电容式电动机的控制，特
别广泛地用于洗衣机电动机，因为这种电动机的主、副绕组可以交替
使用。
当开关S置于触头“1”时为正转，此时
是以绕组A为工作绕组，B为起动绕
组，起动绕组在整个时间都工作。
选择合适的电容，可使B电流超前
于A 90°。
当开关S置于触头“2”时，A做为起动
绕组，B做为工作绕组，A电流超
前于B 90°，电动机发生反转。
图11-2 单相电容式电动机正反转控制电路
任务一单相异步电动机正反转控制电路
三、单相洗衣机洗涤电动机控制电路拆装
1.拆装步骤
•1）首先要放净洗衣机中残留的水并擦干。
•2）拆卸螺钉、垫圈、胶垫、水封等，并将其放在一个盒子内。
•3）拆线时要做好记录和标记，更换元器件时要记好导线的颜色。
画出原理图和接线图。
•4）按所画图进行接线，导线接头必须用绝缘胶带包扎好，以防漏电。
•5）电路连接好经检查无误后可以通电试车。
任务一单相异步电动机正反转控制电路2.洗衣机零部件
洗衣机内部组件
任务二单相异步电动机调速控制电路
一、单相异步电动机的调速控制
1.利用绕组抽头调速
改变绕组主磁通调速的实质是通过转换开关的不同触头，与事先设计好的绕组不同抽头连接，在电动机外部通过抽头的变换增、减主绕组的匝数，从而增、减绕组端电压和工作电流来调节主磁通，使转速发生改变。
图11-4 绕组抽头调速
任务二单相异步电动机调速控制电路
2.串联电抗器调速
电抗器为一个带抽头的感抗很大的铁心线圈，串联在电路中起降压作用，通过调节抽头使电压降不同，从而使电动机获得不同的转速。
这种调速方法接线方便，结构简单，维修方便，常用于简易的家用电器，如台扇、吊扇等。
吊扇调速开关如图11-5所示。
图11-5 吊扇调速开关
任务二单相异步电动机调速控制电路
图11-6为电抗器调速电路，它是在电动机绕组外面串联带抽头
的电抗器。
这实际上是一只通过转换开关，将不同匝数的电抗器绕
组与电动机绕组串联，当开关在1挡时，串联的电抗器匝数最多，电抗器上的压降最大，因而电动机转速最低，开关在5挡时，转速最高。
串联电抗器调速电路在吊扇、台扇和落地扇中用的较为广泛。
图11-6串联电抗器调速电路
任务二单相异步电动机调速控制电路
二、单相电风扇控制电路拆装
•1）拆卸电风扇。
拆卸的风罩、风叶、螺钉等都要放置好，以免丢失。
•2）拆电路时要做好记录，并明确标注。
电抗器、琴键开关的引线都要标明具体的接线位置。
必要时画
出电路原理图和接线图。
•3）按图11-6所示电路接线，导线接头必须用绝缘胶带包扎好，以防漏电。
•4）电路接好经检验无误后可以通电试车。
知识拓展电动机基本知识总结
一、电动机分类
⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎨⎧⎧⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎨⎩⎪⎨⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎩⎩
他励
串励直流电动机并励复励电动机笼型异步电动机三相异步电动机异步电动机绕线转子异步电动机交流电动机单相异步电动机同步电动机
知识拓展电动机基本知识总结
二、电动机控制原理和方法总结
1.直流电动机原理和控制
(1)直流电动机的基本工作原理是通电导体受磁场的作用
力而使电枢旋转。
通过换向器，使直流电动机获得单方向的电磁转矩。
通过换向片使处于磁极下不同位置的电枢导体串联起来，使其电磁转矩相叠加而获得几乎恒定不变的电磁转矩。
直流电动机分为他励、串励、并励和复励四种。
知识拓展电动机基本知识总结（1）并励电动机的控制
起动：减小电枢电压和电枢回路串电阻
正反转：电枢反接法和励磁绕组反接法。
机械制动（电磁抱闸）
制动能耗制动
电气制动反接制动
回馈制动
电枢回路串电阻调速
调速改变励磁磁通调速
改变电枢电压调速
知识拓展电动机基本知识总结
（2）串励直流电动机的控制
1）起动：晶闸管可控整流电源降压起动
电枢回路串电阻起动
2）调速改变电源电压—变压调速
方法改变电枢回路电阻—串电阻调速
改变主磁通—弱磁调速
3）反转：常用励磁绕组反接法
4）制动：能耗制动
反接制动
知识拓展电动机基本知识总结
2.三相交流异步电动机原理和控制
（1）起动：直接起动（全压起动）
降压起动
鼠笼异步电动机定子绕组串电阻减压起动
自耦变压器减压起动
Y—△减压起动
延边三角形减压起动
绕线异步电动机转子串电阻起动
转子串频敏变阻器起动
（2）制动：能耗制动
电气制动反接制动
回馈制动
（3）调速：变级、变频和改变转差率调速。
知识拓展电动机基本知识总结
3.同步电机
同步电机是一种交流电机，由于三相同步电动机
转子的转速与定子旋转磁场的转速保持同步，所以称
为同步电机。
•（1）分类按运行方式，同步电机可分为发电机、电动机和调相机三类；按结构型式，同步电机可分为旋转电枢式和旋转磁极式两种。
其中旋转磁极式又分为隐极式和凸极式；按原动机类别，同步电机可分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机等。
•（2）起动有同步起动法和异步起动法。
•（3）制动常采用能耗制动。
知识拓展电动机基本知识总结
4.控制电机
控制电机是在普通旋转电机的基础上产生的特殊功能的小功率旋转电机。
控制电机在控制系统中作为执行元件、检测元件和运算元件。
控制电机按其功能和用途可分为信号检测和传递类控制电机及动作执行类控制电机两大类。
控制电机是在自动控制系统中作为传递信息、交换和控制信号用的电机，自动控制系统或计算装置中，作为对信息的控制、放大、执行和解算之用。
按在自动装置中的作用来分类，一般分为：电机扩大机、伺服电动机、测速发电机、自整角机和旋转变压器等。
练习题
知识练习题参考答案
1.工作绕组起动绕组
2.电容式分相式罩极式
21。