5.家电中电动机的结构及工作原理

五、家电中电动机的结构与工作原理 1、电动类家用电器功能1.1、将电能转化为机械能替代人们的家务劳动。在电动类家 用电器中可用电动机作能量转换装置。 2.2、控制电动机可在家用电器完成控制与执行任务。

2、家电中使用电动机的分类2.1、按电动机使用电源分类可分为： 1)交流电动机： 其中又可分为：①三相交流电动机 ②单相交流电动机 2)直流电动机 3)通用电动机(交流电源与直流电源通用)。2015/12/25 长江大学 龙从玉 1

2.2、按电动机的结构与工作原理分类分为： 1)交流异步电动机 ：优点：结构简单、运行可靠。 定子绕组接交流电源，转子为自感应电流(不要外电源)。 ①三相异步电动机：其转动方向由电源相序决定，电动机转 子转速低于定子旋转磁场转速。 ②单相异步电动机：单相电容电机、单相罩极电机等。 2)同步电动机： 定子绕组接交流电源，转子接直流电流励磁。 转子转动方向及转速与定子旋转磁场转速同步。 3)直流电动机：定子电枢绕组与转子磁场绕组均接通直流电 源。但由于直流电机的启动与调速性能好，相对噪声小并且 便于控制，近年来使用广泛。 4)通用电机定子电枢绕组与转子磁场绕组串联(或并联), 交流电源与直流电源都能使用，这种电机短期过载能力强， 有直流电机可高速运行的特性。但只能断续运行。 例如：食品粉粹机、豆浆机等。2015/12/25 长江大学 龙从玉 2

3、三相异步电动机的构成及工作原理 3.1、三相电动机的构成： 1)定子铁芯及三相定子绕组.可接通 三相交流电； 2)转子铁芯及鼠笼转子绕组(自闭 和的短路绕组),不需外接电源。 3)机座及轴承等，起支撑作用。

定子

转子

机座

图-1三相异步电动机的结构 3.2、三相电动机的工作原理： 旋转磁场的产生：由三相定子绕组通过 三相交流电流产生。 旋转磁场的方向:三相电源的相序及绕 自闭合的短路绕组 组的位置决定。 60f 旋转磁场的转速: n p (转/分)0

鼠笼转子绕组与定子旋转磁场相对运动，切割磁场产生 感应电动势及电流。2015/12/25 长江大学 龙从玉 3

1)异步电动机三相绕组通过三相电流产生旋转磁场： ①三相绕组通电形成一对合成磁场： ②由于三相交流电是交替变化达到最大值的，合成磁场是按 三相绕组空间排列按三相电流的相序变化旋转的。 60f n (转/分) ③旋转磁场的转速： p0

三相 定子 绕组

A Y C Z B

Im

iA

iB

iC

2)鼠笼转子绕组与定子旋转磁场相对运动，切割磁场产 生感应电动势及电流。2015/12/25 长江大学 龙从玉 4

. . ..X

t

图-2 电动机通电产生旋转磁场的原理

3)三相异步电动机工

作原理的描述 用转速为no的磁铁，代表三相电动机通过三相电流产生 的旋转磁场。 用闭合线圈代表电动机的转子绕组，其在与旋转磁场中 感应电流方向i(用右手定则判定，导体运动为磁极运动反方 相)如图-3。 转子(导体)受力运动的方向如n。(用左手定则可判定)。 三相电动机启动与运行结论： n A、启动的条件(产生旋转磁场) 0 ①有不同时间相位的电流； f ②有不同空间位置的绕组 。 n B、线圈跟着磁铁转→两者转动 方向一致； C.转子(导体)比定子旋转磁场 转得慢。n<no 。2015/12/25 长江大学 龙从玉

Ne

iS5

图-3 异步电动机工作原理描述

4、单相异步电动机的工作特点：4.1、单相绕组电动机没有自起动转矩：1)单相绕组通过单相电流只能产生脉 振磁场：大小与方向随时间在固定位置 变化的磁场。 转子导条电流方向

2)当定子绕组产生的合成脉 振磁场，会使转子绕组产生感 应电流。 3)根据左手定则，可知转子 导条左、右受力大小相等，方 向相反，合力为零，所以没有 起动转矩。非电专业不作要求！2015/12/25

.F

单相电动机 合力F=0

.

. .

图-4 单相异步电动机的特性长江大学 龙从玉 6

4.2、单相电动机有继续运行力矩：转子借助外力起 动后，外力消失后仍按原方向继续运动 。单相脉振磁场可分解为正向S1/反向S2两个旋转磁场， 其合成的转矩M=0 。 MS1=S2=1

合成转矩 正向S1=2

S1=0

SS2=2

反向起动转矩 M=0

S2=0

非电专业不作要求！2015/12/25

图-5 单相电动机的运行力矩分析长江大学 龙从玉 7

4.3、单相电容异步电动机的起动

图- 6电容电动机电路图

1)电容分相起动原理： 启动时,K闭合使两相绕 电机 组W与F中分别通过电流 220V W 转子 I1与I2,其中串联启动电容 的F支路电流I2的时间相 位约超前900。从而产生 F 旋转磁场。电动机起动H 后，离心开关甩开，启 图中：W :主绕组 动绕组被断开，电动机 F :启动绕组副绕组 在单相状态下运行！ K :离心开关。 如果设置运行电容适当，在两相运行时效率更高！ 通常说的单相电动机是指供电为单相电源，就电动机的启动 而言必须是两相，我们就是用电容电流超前的特性，将单相 电源转换为两相电源启动电动机的。2015/12/25 长江大学 龙从玉 8

4.4、单相罩极电动电机的工作原理1)单相罩极电动机的结构： 单相罩极电动机虽然接通电源的只 有单相绕组，但在定子磁极铁芯的一侧 ，安装有另一自短路的罩极绕组。2)罩极电动机的工作原理： 定子绕组通电以后，部分磁通穿过 短路环，并在罩极绕组中产生感应电流。 短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使 有短路环部分和没

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。罩极 绕组

罩极

转子定子 磁极

图-7中罩极电机的转动方向：顺时 针旋转。因为主磁极的磁通比有短路 图-7罩极式电动电机结构图 环部分的罩极磁通领先。2015/12/25 长江大学 龙从玉 9

定子 绕组