1、第 14 章 单相异步电动机14-1 单相异步电动机的原理、性能和分类 单相异步电动机由单相电源供电，使用方便，广泛应用于家电、电动工具、医疗器械中。 单相异步电动机的结构 单相电机只做成小容量的。 单相异步电动机的定子上有主、副绕组，其中主绕组为单相工作绕组，副绕组为辅助启动绕组。转子是普通的鼠笼转子。 根据两个定子绕组的分布及供电情况的不同，可以产生不同的启动和运行性能。 单相异步电动机类型有： (1)单相电阻分相(启动)异步电动机；(2)单相电容分相(启动)异步电动机；(3)单相电容运转异步电动机； (4)单相电容启动兼运转异步电动机；(5)单相罩极式异步电动机。 一.单相异步电动机的结
2、构 单相异步电动机一般只做成小容量的。 定子铁心的槽内嵌有主、副绕组，其中 主绕组为单相工作绕组； 副绕组为辅助启动绕组。副绕组在电机运行时可以存在也可以取消(借助于离心开关)。 子是普通的鼠笼转子。 二.单相异步电动机的原理1.一相定子绕组（又叫单绕组）通电时的机械特性 单相异步电动机定子绕组上有两个交流分布绕组(一般相差 90 电角度)，主绕组 m 和副绕组 a。 当主绕组 m 相通入单相正弦交流电流时，将会产生正弦分布的基波脉振磁势。 fj(x,t)= Fj sinwt cosX=(1/2)Fj sin(wt-x)+(1/2)Fj sin(wt+x) = F+ + F- 这是两个圆形旋转
3、磁势，他们可以分别在异步电动机中产生电磁转矩。所以主绕组通电时电机中的电磁转矩为这两个旋转磁势产生的电磁转矩的叠加。 F+产生 T+=f(s),F-产生 T-=f(s),电动机机械特性为 T=T+T-。 一相通电时，F +和 F-幅值相等，转向相反，对应 T+和 T-也相对于原点对称。 由合成的 T=f(s)曲线可知，即单绕组异步电动机的 结论： (1) 最初启动转矩为零； (2) 没有固定转向； (3) 由于负序转矩的存在，其性能较 普通的三相异步电动机的性能差； (4) 理想空载状态也达不到同步速。 2.两相定子绕组通电时的机械特性 当单相异步电动机的主（m）绕组和副（a）绕组流过不同相位
4、的两相电流时，可产生旋转磁势 F1。 F1可以分解为两个圆形旋转磁势 F+和 F-，但运行时 F+F-,对应的 T+=f(s)和 T-=f(s)不再对称，合成转矩 T=f(s)不通过原点。 在 n=0 时，T0,电动机具有正向启动转矩，启动后，n0,T0，电动机可以继续运行。 如果 m 相绕组和 a 相绕组空间错开 90 电角度，通入的两相电流相位差为 90 度且幅值相等，则产生圆形旋转磁势，此时 F=F+,F-=0;T=T+,T-=0,机械特性与三相异步电动机的情况相同，启动转矩也较大。 结论：启动的必要条件 (1)定子具有空间不同位置的两套绕组； (2)两相绕组通入不同相位的电流。 必须采
5、取措施将 m 相和 a 相电流的相位进行“分相”，不同的分相方法对应于不同的单相异步电动机。广义上说，接在单相电源上工作的电动机叫单相异步电动机。为了启动须要使两个绕组通过两相电流。 三.单相异步电动机的类型 (1)单相电阻分相异步电动机(YU, BO 2，JZ 系列) 二极：90-1100 W， 四极：60-750 W 将 m 绕组和 a 绕组设计成不一样。m 相匝数多、导线粗；a 相匝数少而导线细。m 相电抗大而电阻小；a 相电抗小而电阻大。 启动时 S 合上，m 和 a 通入被“分相”的电流，电动机启动，当转速达到 75-80%同步转速时，S 自动断开。电动机在 m 绕组单独驱动下运行。
6、 曲线 1 为两绕组都通电的机械特性，曲线 2 为只有 m 绕组工作时的机械特性。 这种单相异步电动机两相电流相位相差不大，启动转矩较小 Tst=(1.1-1.8)TN。 改变转向的方法：单独改变 m（或者 a）绕组的通电极性。 (2)单相电容分相启动电动机(YC，CO 2，JY 系列) 二极：180-3700W； 四极：120-3700W； 六极：250-2200W 给 a 绕组中串接一个启动电容 C，使得 2 绕组的阻抗不同，达到分相的目的。 优点：(1)配备合适的电容器可以使得 m 相和 a 相绕组的电流相位差接近 90 度。(2)这种电机的 a 绕组匝数不受限制，可以做成与 m 绕组一
7、样，从而在起动时得到较为接近圆形的旋转磁势，提高启动转矩。(3)合成电流较小，即启动电流较小，而启动转矩较大，适合于对启动转矩要求较高的负载。 (3)单相电容运转异步电动机(YY，DO 2，JX 系列)二极：40-2000 W， 四极：25-1500 W 没有开关，a 绕组不仅参与启动，而且参与运行。 实际上是两相运行电机。运行时气隙磁势接近圆形。电机的运行性能较好，功率因数、效率、过载能力都比电阻分相或者电容分相启动的单相电动机好。 副绕组要按照长期运行的设计标准设计。另外，由于阻抗随着转速变化，圆形启动和圆形运行难以兼顾，所以该类电动机启动性能不如电容分相启动单相异步电动机。 (4)单相电
8、容启动兼运转(双值电容)异步电动机(YL 系列) 二极：370-3000 W， 四极：250-3000 W 为了克服电容运转电动机不能兼顾圆形启动和圆形运转的缺憾，在 a 绕组中采用两个并联的电容器。C 为长期运行电容器，C s为启动电容器。 启动时，串联在 a 绕组的总电容为 C+Cs，较大，可以产生较圆形的旋转磁势；转速达到约 75%nN后，C s被离心开关断开，运行时的磁势也接近圆形。 该类单相电动机中最理想的一类。启动转矩、最大转矩、功率因数、效率都提高了；电机噪声较小。 小功率三相电动机（可接成单相电动机 YS，JW 系列） 二极：40-2200 W， 四极：25-1500 W， 六极：250-3000W 四.罩极电动机 1.罩极电动机的特点结构上最简单，制造方便；只能用在轻载启动及单方向运转的设备上；效率、功率因数较低，过载能力小。2.罩极电动机的原理（1）分布绕组的罩极电动机 主绕组：匝数多，为单相工作绕组； 副绕组：匝数少，2 8 匝，线径 13 毫米,闭合线 圈或铜环短路。（2）集中绕组的罩极电动机 （属典型的）
