单相异步电动机的工作原理简述_单相异步电动机的基本原理与工作原理

单相异步电动机单相异步电动机是一种由220V单相交流电源供电的电动机,适用于只有单相电源的小型工业设备和家用电器。

单相异步电动机的基本原理一、单相异步电动机的结构

在单相异步电机中,特种电机占很大比重,其结构各有特点,形式多样。但就其一般性而言,电机的结构由三部分组成:固定部分——定子、旋转部分——转子、支撑部分——端盖和轴承。

1、机座2、铁芯3、绕组4、端盖5、轴承6、离心开关或起动继电器和PTC起动器7、铭牌。

1、支架

框架结构因电机的冷却模式、保护类型、安装模式和用途而异。按其材料分类,有铸铁、铸铝和钢板结构。

带散热肋片的铸铁框架。框架与端盖连接,并用螺栓紧固。

一般铸铝框架没有散热筋。

钢板结构的框架由厚度为1.5-2.5毫米的薄钢板卷制焊接而成,然后焊接钢板冲压件的脚部。

有些特殊电机有相当特殊的底座,比如冰箱的电机,通常和压缩机一起装在一个密封的罐子里。洗衣机的电机包括干衣机的电机都是无机的,端盖直接固定在定子铁芯上。

2、铁芯

铁芯包括定子铁芯和转子铁芯,其作用类似于三相异步电机,用于形成电机的磁路。

3、绕组

单相异步电动机的定子绕组通常分为两相:初级绕组(工作绕组)和次级绕组(起动绕组)。两个绕组的中心轴交错一定的电角度。目的是提高启动性能和运行性能。定子绕组多采用高强度聚酯漆包线绕制。

转子绕组一般采用笼型绕组。常用铝压铸。

4、端盖

还有对应不同基材和端盖的铸铁件、铸铝件、钢板冲压件。

5、轴承

轴承包括滚珠轴承和含油轴承。

6、离心开关或起动继电器和PTC起动器

(1)离心开关

在单相异步电动机中,除电容运转的电动机外,当起动过程中转子转速达到同步转速的70%左右时,单相电阻起动异步电动机和电容起动异步电动机的起动绕组常通过离心开关切断,或电容起动异步电动机和运转异步电动机的起动电容切断。离心开关一般安装在轴伸端盖的内侧。

(2)起动继电器

有些电机,比如冰箱电机,是和压缩机组装在一起,放在一个密封的罐子里,不方便安装离心开关,所以用启动继电器代替。继电器的电磁线圈串联在主绕组电路中。启动时,主绕组电流很大,电枢动作,闭合二次绕组回路中串联的动触头。然后接通二次绕组,电机处于两相绕组运行状态。随着转子转速的增加,主绕组电流不断减小,吸引线圈的吸力减小。当达到一定速度时,电磁铁的吸引力小于触点反作用弹簧的张力,触点打开,二次绕组与电源分离。

(3)PTC启动器

较新的启动元件是PTC,它是一种可以打开或关闭的热敏电阻。PTC热敏电阻是一种新型半导体元件,可用作延时启动开关。使用时,PTC元件与电容起动或电阻起动电机的次级绕组串联。启动初期,PTC热敏电阻尚未发热,电阻值很低,二次绕组处于通路状态,电机启动。随着时间的推移,电机的转速不断提高,PTc元件由于自身的焦耳热而温度上升。当超过居里点TC(即电阻急剧增大的温度点)时,电阻急剧增大,二次绕组电路相当于断开,但仍有2-3瓦损耗的小保持电流,使PTC元件的温度保持在居里点Tc以上。当电机停止运转时,PTc元件的温度不断下降,其电阻值大约在2-3分钟内下降到Tc点以下。此时可以重启,正好是冰箱和空调两次启动之间的停机时间。

PTC启动器优点:无触点,运行可靠,无噪音无电火花,防火防爆性能好。并且具有抗振动、抗冲击、体积小、重量轻、价格低的优点。

7、铭牌

包括:电机名称、型号、标准号、制造商名称、出厂编号、额定电压、额定功率、额定电流、额定转速、绕组连接、绝缘等级等。二、单相异步电动机的工作原理

当三相异步电动机的定子绕组上施加三相交流电时,会形成旋转磁场。在旋转磁场的作用下,转子将获得起动转矩,自行起动。三相异步电动机用单相交流电通电时,不能产生旋转磁场。

我们来分析一下单相异步电动机定子绕组通单相交流电时产生的磁场。下图显示了单相异步电动机的简单示意图。定子铁芯设有单相定子绕组,转子为鼠笼式结构。

电流正半周产生的磁场和电流负半周产生的磁场。

在单相异步电动机的定子绕组上施加单相交流电时,从上图可以看出,当电流在正半周和负半周不断交变时,其产生的磁场的大小和方向是不断变化的(根据正弦定律),但磁场的轴是沿纵轴固定的。这样的磁场被称为脉动磁场。

转子静止时,转子导体的合成感应电动势和电流为零,合成转矩为零,所以转子没有起动转矩。因此,如果不采取一定的措施,单相异步电动机是不能自行起动的。如果转子被外力带动旋转,转子可以继续朝这个方向旋转。

交流电机中单相异步电机的工作原理,定子绕组通交流电流时,电枢磁动势建立,对电机的能量转换和运行性能影响很大。因此单相交流绕组接单相交流电产生脉动磁动势,可分解为两个振幅相等、转速相反的旋转磁动势,从而建立气隙中正反向磁场之和。这两个旋转磁场切割转子导体,分别在转子导体中产生感应电动势和感应电流。

电流与磁场相互作用,产生正负电磁转矩。正向电磁转矩试图使转子向前旋转;反向电磁转矩试图反转转子。这两个转矩的叠加就是驱动电机旋转的合成转矩。

不管是不是,它们的大小和转差率的关系和三相异步电机一样。如果电机的转速是,

单相异步电动机的T-s曲线见左图。

从图中可以看出,单相异步电动机的主要特点是:

(1)n=0,s=1,t=t-=0,