单相异步电动机
单相异步电动机是一种将电能转化为机械能的装置,通常单相异步电动机容量都较小,只需单相电源供电,使用方便,广泛应用于工农业及家庭等领域。典型应用如:洗衣机、电风扇、冰箱、空调、水泵、鼓风机、粉碎机、豆浆机等。
结构方面,普通的单相感应电动机与多相笼型电动机类似,除了定子绕组排列不同。单相绕组产生两个相等的正向和反向旋转磁势波,由于他们是对称的,当电机静止时,它会产生两个大小相等方向正好相反的转矩,这两个转矩相互抵消使马达本身没有合成起动转矩,此时如果采用辅助手段使电机起动起来后,将会产生一个沿着起动方向的合成转矩(此转矩非零),从而使电机持续地运转下去。单相异步电动机通常使用双旋转磁场理论[1]来分析。
(一)口诀
单相电机分三种,分类方法看启动。
裂相起动第一种,裂相又分电阻和电容。
电容裂相分三类,起动、运行、双电容。
罩极起动第二种,凸极、隐极两类型。
串励起动第三种,交流、直流都可用。
(二)说明
由于单相异步电动机用单相交流电源供电(我国为220 V),所以可广泛应用于家庭生活和日常生产需要机械动力的各种电器中,例外,它还具有结构简单、造价低、价格便宜等优点。和三相异步电动机相比,它的不足之处是:效率和功率因数都较低,功率不宜做大。 常用的单相异步电动机分三种,分类的方法主要看其起动方式。
1.“裂相”起动单相异步电动机
第一种起动方式叫做“裂相”起动(“裂相”是指将单相电源分成两个相位不同的“两相”电源,其工作原理见相关资料)。它有两套绕组:一套叫工作绕组,习惯称为主绕组;另一套叫做起动绕组,习惯称为副绕组或辅绕组。
“裂相”起动单相异步电动机又可分为电阻裂相和电容裂相两大类,其中电容裂相的较常用,并且又可分为电容起动、电容起动和运行(称为单值电容)、电容起动加电容运行(称为双值电容)三类。
(1)电容起动类单相异步电动机的起动绕组串联一个电容器和一个离心开关(电机转子静止和未达到规定转速时触点是闭合的,转速达到和超过规定值后将在离心力的作用下使触点打开,从而断开起动绕组的电源)后与电源相连。电机起动完成后,起动绕组脱离电源,只留下主绕组通电工作运行。
(2)电容起动和运行类单相异步电动机的起动绕组只串联一个电容器后就和电源相接,所以在起动和运行时将始终和电源相连。
(3)电容起动加电容运行类单相异步电动机的起动绕组和两个并联的电容器相串联后接电源,其中一个电容器串联一个离心开关,起动完成后将与电源断开;另一个电容器会始终与电源相接。可以看出,这种类型是上述两种的组合。因为有两个电容器,所以被称为“双值电容单相电动机”。
2.“罩极”起动单相异步电动机
第二种起动方式叫做“罩极”起动(又被称为“遮极”起动,其工作原理见相关资料),它也有两套绕组:
一套叫工作绕组;另一套叫做起动绕组。
说明:(a)电阻裂相原理接线图;(b)电容裂相电容起动原理接线图;(c)电容裂相电容起动和运行原理接线图;(d)电容裂相双值电容原理接线图;(e)凸极式罩极起动电动机结构示意图(2极);(f)隐极式罩极起动电动机结构示意图(4极);(g)串励电机的结构和接线图;(h)串励电机的结构 根据定子铁心形状的不同,“罩极”起动单相异步电动机又可分为凸极和隐极两大类,其中凸极的应用较多。实际上,起动绕组一般为一个铜环,也被称为“短路环”。
以上各种电动机的转子都是笼型铸铝转子。
3.“串励”起动单相异步电动机
第三种起动方式叫做“串励”起动。其转子绕组不是笼型铸铝的,而是像直流电机的电枢那样,转子和定子绕组通过电刷和换向器相连接。该类电动机也可使用直流电源供电(但所用直流电源的电压与交流不同,所以不可随意使用),所以也被称为“交、直流两用电机”。较常用于手动工具(例如:手电钻、电吹风等)、家用缝纫机上的动力。
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