项目10 单相异步电动机的构造和工作原理

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单相异步电动机的构造和工作原理一、能力目标 1.熟悉单相异步电动机的种类和用途。 2.掌握单相异步电动机的工作原理。 二、仪器与设备 三、项目要求 (一)熟悉单相异步电动机的种类和用途 1.单相异步电动机的类型，通常是按获得启动 转矩的方法不同来分类，常用的有电阻启动式、电容 启动试、电容运转式、电容启动和运转式及罩极式等。

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单相异步电动机的构造和工作原理(二)掌握单相异步电动机的接线方式 1.电容启动式电动机 电动机在启动时，将辅助绕组、电容器及惯性开 关SI串联后与主绕组并联，一起接在单相交流电源上， 当电动机静止不动或转速较低时，装在电动机后端上 的惯性开关SI处于闭合状态，如图10-1所示，因而辅 助绕组连同电容器与电源接通。

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单相异步电动机的构造和工作原理2.电容运转式电动机 如果将上述电动机的辅助绕组由原来较小的截面 改为较大截面的导线，并使辅助绕组不仅产生启动转 矩，而且参加运行，在运行时串联在辅助绕组电路中 的电容器仍与电路接通，保持启动时产生的两相交流 电和旋转磁场的特性，即保持一台两相异步电动机的 运行状态，这样不仅可以得到较大的转矩，而且电动 机的功率因数、效率、过载能力都可以提高。这种带 有电容器运行的电动机，称为电容运转式电动机，或 简称为电容式电动机。

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单相异步电动机的构造和工作原理3.电容启动和运转式电动机 为了提高电容式电动机的功率因数和改善启动性 能，使电动机备有两个不同容量的电容器，如图10-2 所示。在启动时，与电容器C1并联的一个容量较大的 C1 启动电容器C2也接入辅助绕组电路中，启动后，离心 开关自动断开，使启动电容器C2脱离电源，而辅助绕 组与容量较小的电容器C1串联后，仍与主绕组并联接 在电源上参与正常运行。

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单相异步电动机的构造和工作原理4.罩极式电动机 罩极式异步电动机是结构最简单的一种单相异步 电动机，它的定子铁心多数做成凸极式，由硅钢片叠 压而成；在磁极的1/3~1/4部分开一个小槽，并用短 路铜环把这部分罩起来，故称罩极电动机。它的转子 仍为笼型，其结构如图10-3所示。

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单相异步电动机的构造和工作原理5.电阻启动式电动机 如果将图10-1中的电容器C换成电阻器R就构成电 阻启动单相电动机，如图10-4所示。这种电动机的特 点是启动绕组Z1Z2的导线直径较细，主绕组的导线直 径较粗，则启动绕组的电阻值比主绕组大，使流过启 动绕组与主绕组中的电流有一定的相位差，在定子与 转子气隙中产生旋转磁场，使转子

获得转 矩而转动， 这种电动机启动转矩不大，宜于空载启动。

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图10-5 用PTC启动继电器启动的 单相异步电动机原理图

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单相异步电动机的构造和工作原理四、单相交流电动机的工作原理 1.单相笼形异步电动机的基本结构 单相异步电动机的类型较多，其基本结构和三相 鼠笼式异步电动机相似。但一般有两套定子绕组，一 套称为主绕组(也称工作绕组),用以产生主磁场； 另一套是辅助绕组(也称启动绕组),用以产生启动 转矩。图10-6所示的是一台单相异步电动机的结构。

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图10-6 单相异步电动机的结构 1-前端盖; 2-定子; 3-转子; 4-后端盖; 5-引出线; 6-电容器

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单相异步电动机的构造和工作原理2.工作原理 在单相异步电动机的主绕组中通入单相交流电后， 也会产生磁场，但这个磁场在空间的位置不能形成旋 转磁场效应，只是磁场的强弱和方向像正弦交流电那 样，随时间按正弦规律作周期性变化，如图10-7所示， 这种磁场称为脉动磁场。 单相异步电动机的脉动磁场可以认为是由两个转 速相等、转向相反的旋转磁场合成的。当电动机的转 子静止时，两个旋转磁场分别在转子上产生两个大小 相等、方向相反的正向转矩和逆向转矩，即合成转矩 T=0,因此，转子不能自行启动。

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图10-7 脉动磁场

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单相异步电动机的构造和工作原理如果用外力使转子转动一下，这时，转子在合成 转矩T≠0的作用下，就会沿着外力的方向转动起来。 为了使电动机能自动启动，除在定子铁心槽里嵌 放主绕组外，还必须再加嵌一个辅助绕组，并使辅助 绕组与主绕组在定子中相差90º的电角度。由于主绕 组与辅助绕组是由同一个单相电源供电，为了使两相 绕组中的电流在时间上有一个相位差，可在辅助绕组 中串接电容、电阻的方法进行移相，如图10-8所示为 辅助绕组串入电容的电动机接线图。

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单相异步电动机的构造和工作原理图中辅助绕组WA与电容器C串联后同主绕组WM并 联，当电动机接通电源时，由于辅助绕组是个容性电路 (电容量应足够大),所以电流iA超前电源电压一个角度， 而主绕组是个感性电路，所以电流iM 滞后电源电压个角 度。只要电容器选择适当，就能使iM滞后iA为90º。当具 有90º相位差的两个电流iA和iM分别通入在空间相差90º电 角度的两个绕组时，将形成一个旋转磁场效应，如图109所示。由图中分析可知：向在空间位置互差90º电角度 的两相绕组内，通入时间上互差90º电角度的两相电流， 此时在定

子与转子之间产生的磁场即为旋转磁场。单相 异步电动机的笼型结构转子在该旋转磁场的作用下，获 得启动转矩而旋转。

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