单相异步电动机的基本结构和工作原理教学提纲.ppt

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1、单相异步电动机的基本结单相异步电动机的基本结构和工作原理构和工作原理一、一、单相异步电动机的磁场单相异步电动机的磁场 单相异步电动机的定子绕组为单相，转子一般为鼠笼式单相异步电动机的定子绕组为单相，转子一般为鼠笼式。当当接接入入单单相相交交流流电电源源时时，它它在在定定、转转子子气气隙隙中中产产生生一一个个如如图图所所示示的脉动磁场。的脉动磁场。由上可见：由上可见：此磁场在空间并不旋转，此磁场在空间并不旋转，只是磁通或磁感应强度的大小只是磁通或磁感应强度的大小随时间作正弦变化，随时间作正弦变化，即即 在在电电机机系系统统中中，常常把把磁磁通通大大小小随随时时间间做做正正弦弦变变化化的的磁磁场场

2、称称脉脉动动磁场磁场，其磁场曲线，其磁场曲线如图如图(a)所示所示 可可以以证证明明，一一个个空空间间轴轴线线固固定定而而大大小小按按正正弦弦规规律律变变化化的的脉脉动动磁磁场场（用用磁磁感感应应强强度度B表表示示），可可以以分分解解成成两两个个转转速速相相等等而而方方向向相相反反的旋转磁场的旋转磁场 和和 ，如图（，如图（b）所示，磁感应强度的大小为：）所示，磁感应强度的大小为：两个旋转磁场的同步转速为：两个旋转磁场的同步转速为：如果仅有一个单相绕组，则在通电前转子原来是静止的，通电如果仅有一个单相绕组，则在通电前转子原来是静止的，通电后转子仍将静止不动。后转子仍将静止不动。两两个个旋旋转转

3、磁磁场场分分别别作作用用于于鼠鼠笼笼式式转转子子而而产产生生两两个个方方向向相相反反的的转转矩，矩，如图所示如图所示。若此时用手拔动它，转子便顺着拔动方向转动起来，最后达到若此时用手拔动它，转子便顺着拔动方向转动起来，最后达到稳定运行状态。稳定运行状态。单相单相 异步电动机没有异步电动机没有启动能力启动能力，但一经推动后，它却能转动起，但一经推动后，它却能转动起来。来。由此可得出结论：由此可得出结论：（1）在在脉脉动动磁磁场场作作用用下下的的单单相相异异步步电电动动机机没没有有启启动动能能力力，即即启启动转矩为零；动转矩为零；（2）单单相相异异步步电电动动机机一一旦旦启启动动，它它能能自自行行

4、加加速速到到稳稳定定运运行行状状态态，其旋转方向不固定，完全取决于启动时的旋转方向。其旋转方向不固定，完全取决于启动时的旋转方向。因此，要解决单相异步电动机的应用问题，首先必须解决它的因此，要解决单相异步电动机的应用问题，首先必须解决它的启动转矩问题。启动转矩问题。二、单相异步电动机的启动方法二、单相异步电动机的启动方法 单单相相异异步步电电动动机机在在启启动动时时若若能能产产生生一一个个旋旋转转磁磁场场，就就可可以以建建立立启动转矩而自行启动，下面介绍常见的单相异步电动机。启动转矩而自行启动，下面介绍常见的单相异步电动机。电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机 如如图图所所示示为为电电容容

5、分分相相式式异步电动机的接线原理图。异步电动机的接线原理图。当当选选择择参参数数使使BY绕绕组组中中的的电电流流在在相相位位上上超超前前AX绕绕组组中中的的电电流流900时，通电后能在定、转子气隙内产生一个旋转磁场，时，通电后能在定、转子气隙内产生一个旋转磁场，如图所示如图所示：在此旋转磁场作用下，鼠笼转子将跟着旋转磁场一起旋转。在此旋转磁场作用下，鼠笼转子将跟着旋转磁场一起旋转。若若在在启启动动绕绕组组BY支支路路中中，接接入入一一离离心心开开关关QC，如如图图所所示示。电电动动机机启启动动后后，当当转转速速达达到到额额定定值值附附近近时时，借借离离心心力力的的作作用用，将将QC打打开开，此

6、此后后电电动动机机就就成成为为单单相相运运行行了了，此此种种结结构构型型式式的的电电动动机机，称称为为电电容容分分相相式式电电动动机机。也也可可不不用用离离心心开开关关，即即在在运行时并不切断电容支路。运行时并不切断电容支路。值值得得指指出出，欲欲使使电电动动机机反反转转，不不能能像像三三相相异异步步电电动动机机那那样样掉掉换换两两根根电电源源线线来来实实现现，必必须须以以掉掉换换电电容容器器C的的串串联联位位置置来来实实现现，如如图图所所示示，即即改改变变QB的的接接通通位位置置，就就可可改改变变旋旋转转磁磁场场的的方方向向，从从而而实实现现电电动动机机的的反反转转。洗洗衣衣机机中中的的电电

7、动动机机，就就是是靠靠定定时时器器中中的的自自动动转转换换开开关关来实现这种切换的。来实现这种切换的。48 同步电动机的基本结构和工作原理同步电动机的基本结构和工作原理一、同步电动机的基本结构一、同步电动机的基本结构 定子定子：由铁心、定子绕组（又叫电枢绕组，通常是三相对称绕：由铁心、定子绕组（又叫电枢绕组，通常是三相对称绕组，并通有对称三相交流电流）、机座以及端盖等主要部件组成组，并通有对称三相交流电流）、机座以及端盖等主要部件组成 转子转子：包括主磁极、装在主磁极上的直流励磁绕组、特别设置：包括主磁极、装在主磁极上的直流励磁绕组、特别设置的鼠笼型启动绕组、电刷以及集电环等主要部件。的鼠笼型

8、启动绕组、电刷以及集电环等主要部件。同步电动机按同步电动机按转子主磁极的形状转子主磁极的形状分为隐极式和凸极分为隐极式和凸极式两种，它们的结式两种，它们的结构构如图所示。如图所示。二、同步电动机的工作原理和运行特性二、同步电动机的工作原理和运行特性 1工作原理工作原理 同步电动机的基本工作原理可用同步电动机的基本工作原理可用下图下图来说明。来说明。电电枢枢绕绕组组通通以以对对称称三三相相交交流流电电流流后后，气气隙隙中中便便产产生生一一电电枢枢旋旋转转磁场，其旋转速度为同步转速磁场，其旋转速度为同步转速 在在转转子子励励磁磁绕绕组组中中通通以以直直流流电电流流后后，同同一一空空气气隙隙中中，又

9、又出出现现一一个个大大小小和和极极性性固固定定、极极对对数数与与电电枢枢旋旋转转磁磁场场相相同同的的直直流流励励磁磁磁磁场场。这这两两个个磁磁场场的的相相互互作作用用，使使转转子子被被电电枢枢旋旋转转磁磁场场拖拖着着以以同同步步转转速速一一起起旋旋转转，即即“同步同步”电动机也由此而得名。电动机也由此而得名。2机械特性机械特性 在在电电源源频频率率f 与与电电动动机机转转子子极极对对数数p为为一一定定的的情情况况下下，转转子子的的转转速速为为一一常常数数，n=n0，因因此此同同步步电电动动机机具具有有恒恒定定转转速速的的特特性性，它它的的运运转速度是不随负载转矩而变化的。同步电动机的机械特性转

10、速度是不随负载转矩而变化的。同步电动机的机械特性如图所示如图所示。三、同步电动机的启动三、同步电动机的启动 同步电动机虽具有功率因数可以调节的优点同步电动机虽具有功率因数可以调节的优点,但却没有像异步电但却没有像异步电动机那样得到广泛应用，这不仅是由于它的结构复杂、价格贵，而动机那样得到广泛应用，这不仅是由于它的结构复杂、价格贵，而且它的启动困难。且它的启动困难。如图所示如图所示：为为了了启启动动同同步步电电动动机机，采采用用了了异异步步启启动动法法，即即在在转转子子磁磁极极的的极极掌上装有和鼠笼绕组相似的启动绕组，掌上装有和鼠笼绕组相似的启动绕组，如图所示如图所示。启动时先不加入直流磁场，只

11、在定子上加上三相对称电压以启动时先不加入直流磁场，只在定子上加上三相对称电压以产生旋转磁场。产生旋转磁场。等转速接近同步转速时，再在励磁绕组中通入直流励磁电流，等转速接近同步转速时，再在励磁绕组中通入直流励磁电流，产生固定磁极的磁场，在定子旋转磁场与转子磁场的相互作用下，产生固定磁极的磁场，在定子旋转磁场与转子磁场的相互作用下，便可把转子拉入同步。便可把转子拉入同步。同同步步电电动动机机异异步步启启动动法法原原理理接接线线图图如图所示如图所示。启动步骤如下：启动步骤如下：1）励励磁磁电电路路的的转转换换开开关关QB投投合合到到1的的位位置置，使使励励磁磁绕绕组组与与直直流流电电源源断断开开，直

12、直接接通通过过变变阻阻器器构构成成闭闭合合回回路路以以免免启启动动时时历历次次绕绕组组受受旋转磁场的作用产生较高的感应电势，发生危险；旋转磁场的作用产生较高的感应电势，发生危险；2）按按鼠鼠笼笼式式异异步步电电动动机机的的方方法法启启动动，给给同同步步电电动动机机的的定定子子绕绕组组加加上上额额定定电电压压，时时转转子子转转速速升升高高到到接接近近同同步步转转速速。必必要要时时可可采采用用降压启动；降压启动；3）将将励励磁磁电电路路转转换换开开关关QB投投合合到到2的的位位置置，励励磁磁绕绕组组与与直直流流电源接通，转子上形成固定磁极，并很快被旋转磁场拖入同步；电源接通，转子上形成固定磁极，并

13、很快被旋转磁场拖入同步；4）用变阻器调节励磁电流，使同步电动机的功率因数调节到）用变阻器调节励磁电流，使同步电动机的功率因数调节到要求数值。要求数值。四、同步电动机的特点四、同步电动机的特点 1.由于同步电动机的是双重励磁和异步启动，故它的结构复杂；由于同步电动机的是双重励磁和异步启动，故它的结构复杂；2.由于需要直流电源、启动以及控制设备，故它的一次性投入由于需要直流电源、启动以及控制设备，故它的一次性投入要比异步电动机高得多；要比异步电动机高得多；3.同步电动机具有运行速度恒定、功率因数可调、运行效率高同步电动机具有运行速度恒定、功率因数可调、运行效率高等特点。等特点。因因此此，在在低低速速和和大大功功率率的的场场合合，如如大大流流量量低低水水头头的的泵泵，面面粉粉厂厂的的主主转转动动轴轴、橡橡胶胶磨磨和和搅搅拌拌机机、破破碎碎机机、切切碎碎机机、造造纸纸工工业业中中的的纸纸浆浆研研磨磨机机、匀匀浆浆机机、压压缩缩机机、直直流流发发电电机机、轧轧钢钢机机等等都都都都是是采采用用同同步电动机来传动的。步电动机来传动的。