第4章其他类型电动机(14)

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1、 在电动机的家族中除了三相异步电动机以外，还有在电动机的家族中除了三相异步电动机以外，还有许多其它类型的电动机。在这一章将介绍单相异步电动许多其它类型的电动机。在这一章将介绍单相异步电动机、步进电动机的工作原理及应用。机、步进电动机的工作原理及应用。 单相异步电动机：使用单相异步电动机：使用；特点：结构简单、成本低、使用方便特点：结构简单、成本低、使用方便其定子其定子。功率：比较小，通常为几瓦功率：比较小，通常为几瓦 几百瓦几百瓦应用：家用电器、电动工具、医疗器械等方面应用：家用电器、电动工具、医疗器械等方面4.14.1单相异步电动机单相异步电动机转子转子笼型结构笼型结构定子定子隐极式结构隐极

2、式结构凸极式结构凸极式结构12344.14 笼型转笼型转 子绕组子绕组1 定子定子2 定子绕组定子绕组3 转子转子 由于单相异步电动机由单相交流电源供电，所以当单相由于单相异步电动机由单相交流电源供电，所以当单相交流电流交流电流 i 通过定子绕组时，所产生的磁场不是一个旋转磁通过定子绕组时，所产生的磁场不是一个旋转磁场，而是固定在空间随时间按正弦规律变化的脉动磁场，即场，而是固定在空间随时间按正弦规律变化的脉动磁场，即磁场的大小随时间变化，而磁场的大小随时间变化，而 N、S 极始终在一个轴线上。极始终在一个轴线上。4.1i+uZ1Z2单相绕组单相绕组 ti 0 在交流电流的正半周时在交流电流的

3、正半周时N、S 极的位置与交流电流的负半极的位置与交流电流的负半周时周时N、S 极的位置互相颠倒。极的位置互相颠倒。x t0t1t2t34.1 由于单相异步电动机由单相交流电源供电，所以当单相由于单相异步电动机由单相交流电源供电，所以当单相交流电流交流电流 i 通过定子绕组时，所产生的磁场不是一个旋转磁通过定子绕组时，所产生的磁场不是一个旋转磁场，而是固定在空间随时间按正弦规律变化的场，而是固定在空间随时间按正弦规律变化的，即，即磁场的大小随时间变化，而磁场的大小随时间变化，而 N、S 极始终在一个轴线上。极始终在一个轴线上。 脉动磁场不能产生起动转矩，故不能脉动磁场不能产生起动转矩，故不能。

4、 +1 + j0 t1+ t 0 t1 t 可将交变的脉动磁场分解可将交变的脉动磁场分解为两个数值相等、以同一转为两个数值相等、以同一转速向相反方向旋转的磁场。速向相反方向旋转的磁场。 单相异步电动机的转子电单相异步电动机的转子电流和电磁力流和电磁力 f 如图。如图。 当定子绕组中通入单相交流电后产生的磁场为当定子绕组中通入单相交流电后产生的磁场为交变脉动磁场：在每一瞬间各点交变脉动磁场：在每一瞬间各点 分布为分布为正弦正弦；在不同瞬间各点在不同瞬间各点 分布为分布为驻波驻波。 可将可将交变脉动磁场的交变脉动磁场的驻波驻波分解为两个幅值相等、以同分解为两个幅值相等、以同一转速向相反方向旋转的磁

5、一转速向相反方向旋转的磁通。通。4.14.1nTT 合成转矩合成转矩 T = T + T TT +机械特性机械特性 n = f ( (T) 具有下列特点：具有下列特点： 当转速当转速 n = 0 时，转矩时，转矩T = 0，无起动转矩无起动转矩, 电动机电动机。 若转速若转速n 0，转矩，转矩T 0，电动机正转电动机正转; 若若n 0, T 0，电动机反转。电动机反转。 而单相而单相电动机电动机一经起动，一经起动，T T （或（或T T ）, ,在单在单相绕组作用下相绕组作用下, ,其合成电磁其合成电磁转矩转矩 T 0，它能沿着某一，它能沿着某一个方向继续旋转下去。个方向继续旋转下去。 04.

6、1分相式单相异步电动机设置了两个绕组：分相式单相异步电动机设置了两个绕组： 由三相异步电动机的旋转原理可知，应在单相异步由三相异步电动机的旋转原理可知，应在单相异步电动机起动时设法建立起旋转磁场，使其产生起动转矩。电动机起动时设法建立起旋转磁场，使其产生起动转矩。根据建立旋转磁场的方法，单相异步电动机可分为电容根据建立旋转磁场的方法，单相异步电动机可分为电容分相式、电阻分相式和罩极式等不同类型分相式、电阻分相式和罩极式等不同类型 。Z1Z2 工作绕组工作绕组 (或称主绕组或称主绕组)F1F2 起动绕组起动绕组 (或称辅助绕组或称辅助绕组)两个绕组在空间相隔两个绕组在空间相隔90 放置放置通入绕

7、组的电流在相位上相差接近于通入绕组的电流在相位上相差接近于90 这种情况称为分相，常用电容或电阻元件实现分相。这种情况称为分相，常用电容或电阻元件实现分相。工作工作绕组绕组Z1Z2IZQUCIFI 起动绕组起动绕组 F1F2 , 与工作绕组与工作绕组Z1Z2在空间相隔在空间相隔 90 , 并串联并串联电容器电容器 C，使二使二绕组中绕组中的电流相差约的电流相差约 90 , 即可即可产生旋转磁场。产生旋转磁场。 在电机起动后，有些在电机起动后，有些电动机用离心开关电动机用离心开关S 断断开起动绕组开起动绕组F1F2。S4.1F1F2M1+IFIZIU iZ tiF0 t = 0iZ= 0，iF为

8、正值为正值iF = Imsin( t + 90 )iZ = Imsin tF2F1Z1Z2C t = 45iZ、iF均为均为正正值值F2F1Z1Z2 t = 90iZ为正值为正值，iF= 0F2F1Z1Z2n1uiFiZ+iZ tiF0iF = Imsin( t + 90 )iZ = Imsin tF2F1Z1Z2CuiFiZ+S12 若若S接在接在1位址，则位址，则iF 超前超前iZ 90。磁场从磁场从F1 F2的轴线位置转向的轴线位置转向Z1 Z2的的轴线位置。磁场逆时针方向旋转。轴线位置。磁场逆时针方向旋转。若若S接在接在2位址，则位址，则iZ 超前超前iF 90。磁场从磁场从Z1 Z2

9、的轴线位置转向的轴线位置转向F1 F2的的轴线位置。磁场顺时针方向旋转。轴线位置。磁场顺时针方向旋转。iF = Imsin( t + 90 )iZ = Imsin tF2F1Z1Z2CuiFiZ+ 只要将起动绕组接电源只要将起动绕组接电源的两端的两端 F1 、F2 对调即可。对调即可。iZ tiF00 tiZiF0 tiZ tiF0iF = Imsin( t 90 )iZ = Imsin tiZiF 只要将起动绕组接电源只要将起动绕组接电源的两端的两端 F1 、F2 对调即可。对调即可。工作工作绕组绕组Z1Z2IZQUIFI 工作绕组工作绕组Z1Z2电感量大，电阻电感量大，电阻小，而起动绕组小

10、，而起动绕组F1F2的电阻大而电感量小，的电阻大而电感量小，因此两绕组中电流相因此两绕组中电流相位差接近于位差接近于90 ，从而，从而形成旋转磁场形成旋转磁场。 在电机起动后，电动机用在电机起动后，电动机用离心开关离心开关 S 断开起动绕组断开起动绕组 F1F2。4.1F1F2M1+相相量量图图UIFIZISR 空间相差空间相差120 角的三相绕组，通入对称三角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场，当相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场，当电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺时针电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转了一周方向旋转了一周 ( 在空间旋转的角度为在

11、空间旋转的角度为 360 )。4.1 在电动机的极靴上加入短路铜环称为罩极。在电动机的极靴上加入短路铜环称为罩极。罩极式单相异步电动机起动转矩较小，但结构罩极式单相异步电动机起动转矩较小，但结构简单、制造方便，常用于小型风扇及吹风机中。简单、制造方便，常用于小型风扇及吹风机中。4.1 电机的转向为从磁极电机的转向为从磁极的未罩部分转向被罩部的未罩部分转向被罩部分分，旋转，旋转方向方向固定固定改变。改变。4.1 k 2 1in 3磁通相量图磁通相量图 1 2 k 3 在短路环中产生感应在短路环中产生感应电动势和感应电流，产电动势和感应电流，产生的磁通生的磁通 k 。 相量相加后通过短路相量相加后