单相异步电动机基本原理.ppt
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1、单相异步电动机基础知识单相异步电动机基础知识20092009年年5 5月月2626日日 目录目录一、电机基本原理一、电机基本原理二、电机常见问题二、电机常见问题三、电机测试三、电机测试四、部分单相异步电机相关标准四、部分单相异步电机相关标准一、电机基本原理一、电机基本原理电机定义、种类电机定义、种类安培环路定律、电磁感应定律、电磁力定理安培环路定律、电磁感应定律、电磁力定理脉振磁场、圆形旋转磁场、椭圆旋转磁场脉振磁场、圆形旋转磁场、椭圆旋转磁场单相异步电机如何转起来单相异步电机如何转起来二、电机常见问题二、电机常见问题异步是什么意思?异步是什么意思?为什么要串连电容?为什么要串连电容?如何合理
2、选择电容?如何合理选择电容?怎样合理设定转速?怎样合理设定转速?标准化有什么好处?标准化有什么好处?常见噪音与那些因素有关?以及改进存在的问题?常见噪音与那些因素有关?以及改进存在的问题?如何改变电机转向?如何改变电机转向?如何调速?如何调速?三、电机测试三、电机测试室内机挂机测试室内机挂机测试室外机测试室外机测试电机电机T-NT-N电机常规检验电机常规检验电机特殊实验电机特殊实验四、部分单相异步电机相关标准四、部分单相异步电机相关标准部分国家标准部分国家标准电动机的定义电能电能机械能(动力)机械能(动力)磁场磁场磁场是实际存在的一种物质,像空气一样摸不着看不到磁场是实际存在的一种物质,像空气
3、一样摸不着看不到磁力线,从磁力线,从N N极到极到S S极闭合曲线极闭合曲线磁场强度磁场强度H H磁通密度(磁感应强度)磁通密度(磁感应强度)B B磁是桥梁磁是桥梁能量守恒能量守恒空调中电机分类空调中使用的电机有:空调中使用的电机有:单相电容运转异步机无刷直流电机单相同步电机或步进电机罩极异步电机单相电机分类单相电机分类SinglePhase Asynchronous Motor :电阻起动电容起动恒电容起动运转变电容起动运转罩极起动能量怎样转化电生磁电生磁磁生电磁生电磁、电生力磁、电生力电生磁通电导通电导线产生线产生磁场磁场变化电流产变化电流产生变化磁场生变化磁场右手螺右手螺旋法则旋法则I
4、IH H沿任一条闭合回路沿任一条闭合回路L L,磁场强度的线积分等于该闭合,磁场强度的线积分等于该闭合回路所包围的全电流。回路所包围的全电流。电生磁(磁场量化-安培环路定律安培环路定律)本定律阐述磁通变化产生感生电势的规律。本定律阐述磁通变化产生感生电势的规律。变化磁通产生的感应电势:变化磁通产生的感应电势:式中式中W W与磁通与磁通相交链的线圈匝数相交链的线圈匝数 与线圈交链的磁通(与线圈交链的磁通(WbWb)t t时间(时间(S S)e e感应电动势(感应电动势(V V)磁生电电磁感应定律 当导线在磁场中运动并切割磁力线时,导体中产生当导线在磁场中运动并切割磁力线时,导体中产生感应电动势感
5、应电动势:式中式中B B磁感应强度(磁感应强度(T T)L L导线有效长度导线有效长度 V V导线垂直于磁场的运动速度导线垂直于磁场的运动速度 e e感应电动势(感应电动势(V V)磁生电电磁感应定律感应电感应电势方向势方向遵循右遵循右手定则手定则磁、电生力电磁力定律电磁力定律 当磁场与载流导体互相成当磁场与载流导体互相成角时,作用在导体角时,作用在导体上的电磁力为上的电磁力为:F=BIL*:F=BIL*sinsin式中式中F F电磁力(电磁力(N N)B B磁感应强度(磁感应强度(T T)I I导体中的电流(导体中的电流(A A)L L导体的有效长度(导体的有效长度(m m)电磁力电磁力方向
6、遵方向遵循左手循左手定则定则 在质量不变的物理系统中,能量总是守恒的,能在质量不变的物理系统中,能量总是守恒的,能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,而仅能变换的量既不能凭空产生,也不能凭空消失,而仅能变换的形式。在电动机中能量的平衡关系为:形式。在电动机中能量的平衡关系为:电源输入的电能电源输入的电能=磁场储能的增加磁场储能的增加+转换为热能的能量转换为热能的能量损耗损耗+机械能的输出机械能的输出式中:转换为热能的能量损耗主要包括三部分式中:转换为热能的能量损耗主要包括三部分(1 1)定、转子绕组铜耗;)定、转子绕组铜耗;(2 2)交变磁通在铁芯中的铁耗)交变磁通在铁芯中的铁耗 (3 3)通风
7、、摩擦产生的机械损耗)通风、摩擦产生的机械损耗能量守恒原理能量守恒原理旋转磁场旋转磁场 对称的多项绕组通对对称的多项绕组通对称的多项电流时,产生称的多项电流时,产生圆形旋转磁场圆形旋转磁场 实际是椭圆形旋转磁实际是椭圆形旋转磁场场单相绕组可产生脉振磁场单相绕组可产生脉振磁场 由于单相绕组产生的是脉振磁场,电机没有起动由于单相绕组产生的是脉振磁场,电机没有起动转矩,不能起动,如下图表示:转矩,不能起动,如下图表示:旋转磁场旋转磁场单相绕组产单相绕组产生脉振磁势,生脉振磁势,电机不能启电机不能启动动 在三相电机中,当定子三相绕组接到对称三相交流电源时,在三相电机中,当定子三相绕组接到对称三相交流电
8、源时,对称三相交流电流在对称三相绕组中流通,产生圆形旋转磁势对称三相交流电流在对称三相绕组中流通,产生圆形旋转磁势和磁场,从下图表示:和磁场,从下图表示:旋转磁场旋转磁场单相单相异步电容运转单相异步电容运转电机中的单相不是电机中的单相不是指单相绕组指单相绕组单相指单相电源单相指单相电源 单相电机定子铁芯中嵌放两相绕组且其轴线在空单相电机定子铁芯中嵌放两相绕组且其轴线在空间相隔间相隔9090电角度,两相绕组的线径、匝数分布规律电角度,两相绕组的线径、匝数分布规律各不相同,其中一相绕组称为主绕组(用各不相同,其中一相绕组称为主绕组(用M M表示)。表示)。另一相称为副绕组或起动绕组(用另一相称为副
9、绕组或起动绕组(用A A表示)。副绕组表示)。副绕组铁串联电容后接入电源。结构原理如下图:铁串联电容后接入电源。结构原理如下图:两相绕组单相电容运转异步电动机单相电容运转异步电动机主绕组主绕组M M与副绕组与副绕组A A的轴线在空间相的轴线在空间相隔隔9090电角度电角度副绕组串联一个副绕组串联一个电容电容C C再与工作绕再与工作绕组并接于电源组并接于电源 在单相电机中,若定子上的主、副两相绕组完全对称,两在单相电机中,若定子上的主、副两相绕组完全对称,两相绕组接到两相对称电源,则与三相电机一样也产生在空间相绕组接到两相对称电源,则与三相电机一样也产生在空间旋转的圆形旋转磁势和磁场,如下图旋转
10、的圆形旋转磁势和磁场,如下图:单相电机的旋转磁场 对称两相绕对称两相绕组通对称两相组通对称两相电流时,产生电流时,产生圆形旋转磁场圆形旋转磁场单相电容运转异步电动机单相电容运转异步电动机重要重要这就是为什么这就是为什么要串连电容要串连电容C C副绕组中电流副绕组中电流I IA A相位上相位上超前于主绕组电流超前于主绕组电流I IM M产生椭圆形旋转磁场产生椭圆形旋转磁场两项绕组通两项电流两项绕组通两项电流可以产生旋转磁场可以产生旋转磁场 可见对称两相绕组通入对称两相电流产生的旋可见对称两相绕组通入对称两相电流产生的旋转磁势与三相电机产生旋转磁势一样。其旋转速度转磁势与三相电机产生旋转磁势一样。
11、其旋转速度与电源频率和电机极数有关:与电源频率和电机极数有关:单相异步电动机基本原理同步转同步转速速 在单相电机的转子中铸有许多彼此相连通的鼠笼在单相电机的转子中铸有许多彼此相连通的鼠笼形铝导条,如图示:形铝导条,如图示:单相异步电动机基本原理 当电机中磁场以当电机中磁场以n n速度旋转时,处于旋转磁场速度旋转时,处于旋转磁场中的转子导条就会切割磁力线而产生感应电势和感中的转子导条就会切割磁力线而产生感应电势和感应电流,感应电流在磁场的作用下产生电磁力和电应电流,感应电流在磁场的作用下产生电磁力和电磁力矩,行成一定的转速磁力矩,行成一定的转速n n。二、电机常见问题二、电机常见问题异步是什么意
12、思?异步是什么意思?为什么要串连电容?为什么要串连电容?如何合理选择电容?如何合理选择电容?怎样合理设定转速?怎样合理设定转速?标准化有什么好处?标准化有什么好处?常见噪音与那些因素有关?以及改进存在的问题?常见噪音与那些因素有关?以及改进存在的问题?如何改变电机转向?如何改变电机转向?如何调速?如何调速?因为因为n1=nn1=n时,转子导条相对旋转磁场是静止的,时,转子导条相对旋转磁场是静止的,导条中就不会产生感应电势和感应电流,电机就不导条中就不会产生感应电势和感应电流,电机就不会产生电磁力矩,电机转速就会自然下降。因转子会产生电磁力矩,电机转速就会自然下降。因转子速度始终低于旋转磁场速度
13、,故称此种电机为速度始终低于旋转磁场速度,故称此种电机为“单单相异步电动机相异步电动机”。异步是怎么回事?异步电机转子转速异步电机转子转速n1 n1不等于旋转磁场转速不等于旋转磁场转速n n异步异步为什么要串连电容?电容和绕组方案共同决定某个电容和绕组方案共同决定某个转速点是否是圆形旋转磁场转速点是否是圆形旋转磁场圆形旋转磁圆形旋转磁场是我们追场是我们追求的目标求的目标有电容电机有电容电机才能启动才能启动电容和匝比之间存在如下关系:电容和匝比之间存在如下关系:C C P P2 2/(2 22aU2aUm m2 2)a a为匝比,副相有效匝数比主相有效匝数为匝比,副相有效匝数比主相有效匝数P P
14、2 2为输出功率为输出功率为效率为效率如何选择电容?有时候受到工艺等限制,有时候受到工艺等限制,需要合理调整电容,使需要合理调整电容,使电机工作在接近圆形旋电机工作在接近圆形旋转磁场转磁场电机同步转速:电机同步转速:怎样合理设定电机转速?根据频率和极数可以确定同步转速;根据频率和极数可以确定同步转速;异步电机转速不能超过同步转速;异步电机转速不能超过同步转速;极数极数频率频率(Hz)(Hz)同步转速同步转速(RPM)(RPM)50 503000300050 501500150050 501000100060 603600360060 601800180060 6012001200怎样合理设定电
15、机转速?电机力矩曲线负载特性转速稳定区转速不稳定区在转速不稳定区,电机受材料等波动,即使转矩发生较小变化,转速也会发生很大变化在转速稳定区,转矩相对影响转速较小6 6极电机设置转速为极电机设置转速为800-860RPM(50Hz)800-860RPM(50Hz)或或950-1050RPM(60Hz)950-1050RPM(60Hz)时比较合理;时比较合理;4 4极电机设置转速为极电机设置转速为1200-1300RPM(50Hz)1200-1300RPM(50Hz)或或1450-1550RPM(60Hz)1450-1550RPM(60Hz)时比较合理;时比较合理;效率、成本优效率、成本优标准化有
16、什么好处?空调安装架标准化:空调安装架标准化:库存少,通用,库存少,通用,供应商制作简单质量稳定等等供应商制作简单质量稳定等等对应电机就是端盖标准化:对应电机就是端盖标准化:减少库减少库存、通用、减少换模调模时间、质存、通用、减少换模调模时间、质量稳定量稳定端盖质量端盖质量影响电机噪影响电机噪音音标准化标准化可以降成可以降成本本标准化有什么好处?对于空调转轴标准化:对于空调转轴标准化:风叶安装部风叶安装部位标准通用位标准通用对电机转轴标准化:对电机转轴标准化:减少库存、通减少库存、通用、减少制作成本、减少转产时间用、减少制作成本、减少转产时间浪费、缩短生产周期浪费、缩短生产周期标准化标准化可以
17、降成可以降成本本标准化有什么好处?对于空调电源线标准化:对于空调电源线标准化:使用电源使用电源线线色、端子连接器可以通用线线色、端子连接器可以通用对于电机电源线标准化:对于电机电源线标准化:减少库存、减少库存、通用、减少制作成本、缩短采购周通用、减少制作成本、缩短采购周期、缩短生产周期期、缩短生产周期标准化标准化可以降成可以降成本本常见噪音可能与那些因素有关?整机噪音整机噪音电机的振动频率与整机的固有频率相等或接近时,发生电机的振动频率与整机的固有频率相等或接近时,发生共振共振产生的可能原产生的可能原因有那些?因有那些?槽配合槽配合斜槽斜槽端盖端盖转子动不平衡转子动不平衡鼠笼转子铸铝鼠笼转子铸
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