单相异步电机

调速开关S改变调速绕组串入主绕组 支路的匝数，达到改变气隙磁场的目 的，调速
励 磁 绕 组 调 速 绕 组 慢 ~U 中 快 停 主绕组
C
励 磁 绕 电抗器 组 慢 中 快 停 主绕组
C
~U
S
S
（a）串电抗器调速的接线图
（b）绕组抽头调速的接线图
图5.10
单相异步电动机的调速控制
小结 1）单相电机的种类：分相式与罩极`式 2）原理：与三相异步电机相似
定子绕组由启动绕组、工作绕组两部分组成； 小型水泵、冷冻机、 启动绕组中串入启动电容器C 压缩机、电冰箱、 启动结束后，启动绕组被自动切断 洗衣机等
定子绕组由启动绕组、工作绕组两部分组成 启动绕组中串入启动电容器C 启动绕组参与运行 电风扇、排风扇、 电冰箱、洗衣机、 空调器、复印机等
定子绕组由启动绕组、工作绕组两部分组成 启动绕组中串入启动电容器C 电冰箱、水泵、小 启动结束后，一组电容被切除，另一组电容与 型机床等 启动绕组参与运行
2 C
~
QS S 1 U1
Z1
Z2
电容式运转电动机
U2
家用风扇
单相异步电动机的调速
调速方法：变频调速、串电抗器调速、 以及绕组抽头调速等。 结构简单、调速方便，耗材多 1．串电抗调速 吊扇电动机 2．抽头法调速
耗材、耗电少，但绕组嵌放和 接线复杂
电源线路中串入起分压作用的 电抗器，通过开关选择绕组匝 数来改变电抗值，改变电动机 的电源电压，调速
结构：与三相异步 电动机相似 1．定子 （1）定子铁心与 定子绕组 （2）外壳 2．转子
前端盖
定子
转子
后端盖 电容器 引出线
图1.2 单相异步电动机的结构
单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、 电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步 电动机的定子中放置单相绕组,转子一般用鼠笼式。 定子绕组中通入单相交流电后, 形成脉动磁场， 若不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。
M ~
实现正反转的电路
电动机转子转动起来后，利用 离心力将开关S断开(S是离心开 关)，使起动绕组B–B´断电。 改变电容C的串联位置，可使 单相异步电动机反转。 将开关S合在位置1，电容C与 B绕组串联，电流 iB较iA超前近 90；当将S切换到位置2，电容 C与A绕组串联，电流iA 较iB 超 前近90。这样就改变了旋转磁 场的转向，从而实现电动机的 反转。
正弦波形如图所示。
iB
•
•
B
•
A iA
起动绕 组
i
Im
O
•B'
iB
iA
A
工作绕 组 电容分相式异步电动机
t
两相电流
i
Im
O
iB
iA
450 900
o
t
t 45
A
t 0
A B
t 90
A B
B'

B
t 0

A'
B'

t 0

A'
B'
A'
两相旋转磁场
~
2
S 1
• • A •i iB A B• •B' A •
m
t
O
- = +
1 = m 2

① ② ③
脉动磁场的分解
④⑤ ⑥ ⑦
⑧⑨

+ +
①
③ - +
②
⑤
⑦
⑨
④
⑥
⑧

正反向旋转磁场的合成转矩特性
T1(正向)
正
s1 s2 1
合成转矩
s1 0 s2 2
转
反
s1 2 s2 0
转
s
T2(反向)
起动转矩 为零
阻值大 ，细；电流相位领先
罩极式单相异步电机
定子绕组
鼠笼式转子
~
~
i
1
2
短路环
极掌(极靴)
当电流i 流过定子绕组时，产生了一部分磁 通1 ，同时产生的另一部分磁通与短路环作用 生成了磁通2 。由于短路环中感应电流的阻碍 作用，使得2在相位上滞后1 ，从而在电动机 定子极掌上形成一个向短路环方向移动的磁场， 使转子获得所需的起动转矩。 罩极式单相异步电动机起动转矩较小，转向 不能改变，常用于电风扇、吹风机中；电容分相 式单相异步电动机的起动转矩大，转向可改变， 故常用于洗衣机等电器中。
单相电容式异步电动机
粗的辅助绕组，不仅产生 启动转矩，而且参加运行
转矩大
启动电容
U
U S
C U Z Z
C1 U Z Z C2
（a）电容运转式
（b）电容启动、电容运转式
图1.5 单相电容式异步电动机等效电路
•
S
~
设两相电流为
iA I Am sin t iB I Bm sin( t 90)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
怎么启动? 如果在单相异步电动机定子上安放具有空间相 位相差90°的两套绕组，然后通入相位相差90° 的正弦交流电，那么就能产生一个像三相异步电 动机那样的旋转磁场，实现自行启动。 转子

S
定子
定子 绕组
A

A' N
定子绕组产生的脉动磁场，可用正、反两个 旋转磁场合成来等效。即

Φ Φ Φ +
鼓风机、电唱机、 定子由一组绕组组成，定子铁芯的一部分套有罩 罩极式电动机 仪器仪表电动机、 极铜环 电动模型等
单相异步电动机的正反转控制
正反转：由辅助绕组和主 绕组的接法所决定。 具体方法：
只要将两个绕组中任一绕组 的两个端头换接，就改变了两绕 组中电流之间的相序，也就改变 旋转磁场的方向，使电动机的旋 转方向得到了改变。
为了获得所需的起动转矩，单相异步电动 机的定子进行了特殊设计。常用的单相异步电 动机有电容分相式异步电动机和罩极式异步电 动机。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不 同。
电容分相式异步电动机
电容分相式异步电动机的定子中放置有两个 绕组，一个是工作绕组 A–A'，另一个是起动绕 组 B–B ' ,两个绕组在空间相隔90º 。起动时， B –B '绕组经电容接电源，两个绕组的电流相位相 差近90º ，即可获得所需的旋转磁场。
单相异步电动机
知识目标: 1. 单相异步电动机的基本结构与原理 2. 单相异步电动机的运行控制 能力目标:
能掌握单相交流异步电动机的启动、正反转 及调速等控制。
常用的单相异步电动机
（a）单相电容启动式 电容式
（b）单相罩极式 （c）YY系列
图1.1 单相异步电动机的实物图
单相异步电动机的基本结构
电阻启动单相分相异步电动机
在定子上嵌有两个空间相差90°电角度的单相 绕组：主绕组U1U2 （工作绕组）、辅助绕组 Z1Z2 （启动绕组），接在同一单相电源上。
缺点：启动转矩小，启 动电流大。 小型鼓风机、研磨搅拌 机、小型钻床、医疗 器械、电冰箱等
U S R U Z Z
静止或转速较 低时，装在电 动机后端盖上 的离心开关S处 于闭合状态； 转速达一定值 时，S自动断开
表5.1 单相异步电动机结构特点及应用
电动机名称 电阻分相单相 异步电动机 电容启动单相 异步电动机 电容运行单相 异步电动机 电容启动、电 容运行单相异 步电动机 结构特点 应用范围 小型鼓风机、研磨 定子绕组由启动绕组、工作绕组两部分组成； 搅拌机、小型钻床、 启动绕组电路中的电阻较大 医疗器械、电冰箱 启动结束后，启动绕组被自动切断 等