单相电机的设计

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1、1单相电动机的运行原理1.1单相异步电动机的基本类型单相电机接上电源后，要使转子受到转距从静止状态转动起来，一般来说，定子上必需有两套绕组。图1—1中表示了一个最简单的两相绕组：定子上有四个槽，均匀放''置两个线圈mm和aa，它们在空间的位置互相垂直。如果两个线圈的匝数相等，接上'一个两相交流电源U和U，它们的有效值相等，但是mm中的电流i在相位上落后mam'aa中的电流i90电度角，即a图1-1简单的两相绕组图1-2两相绕组的排列iIcost（1-1）mymiIcos(t90)（1-2）aym式中：I是正弦交流电流的最大值，ω为角频率。

2、ym我们来分析几个特定的时间里，两个线圈中电流的大小以及它们在电机内产生磁力线的情况。在图1—1中标出了电流i和i的正方向。在某一个瞬时，如果电流是正值，ma则表示该瞬时实际电流的方向与正方向一致；如果电流是负值，则表示法瞬时实际电流'的方向与正方向相反。当t＝0时，从i和i的公式可知i=I，i＝0，即图中mmmamyma'电流为正的最大值而线圈aa中的电流为零，如图1—3所示(图1—3中所画的方向为电流的实际瞬时方向)。t=0t=45t=901t=135t=180t=270图1-3不同角度磁力线的方向情况根据电流线圈产生

3、磁场的右手螺旋定则我们可以确定电机内磁力线的方向。这时磁力线是从下而上，由定子经气隙穿过转子再经气隙回到定子。从图t＝0看出，此时定子产生两个磁极，下部为N极上部为S极。用同样的方法可以画出。t＝45、t＝90、t=135、t=180、t＝270时的线圈电流的实际方向和电机中磁力线的方向，已分别表示在图l—3t＝45、t＝90、t＝135、t＝180、t＝270中。当t＝360时，又回到了图1—3(a)的情况。由图中我们可以得到下述结论：(1)通两相电的两相绕组在电机内产生了一个两极的逆时针旋转磁场。用p表示极数

4、，这里p＝2。(2)电流在时间上经过45，磁场逆时针在空间转过45，电流变化一周期360，磁场在空间转了一周，电流每秒变f次，磁场旋转f圈。所以每分钟旋转磁场的转速为n60f3000转／分。1(3)磁场的转向与两个线圈在空间的位置以及通电流的相位有关。如果某相绕组接至电源的两个端点互换，这时两绕组中的电流相位就变为a相落后m相90电角度。若用上述的办法画出几个特定瞬时的磁场图形就可以知道，此时旋转磁场的方向已变为顺时针旋转了。如果把线圈两个边之间的空间距离缩短为原来的一半，在定子半个圆周上均匀放上两个线圈，在另外半个圆周上再重复放上两个线

5、圈，两相绕组排列如图1—2所示。每个线圈匝数相等，两相电流有效值相等，但通电流的相位仍是i落后i90的电ma度角。用上面的方法可以画出几个特定瞬间的磁力线的分布图，这时我们就可以得到一个四极的旋转磁场，当电流在时间上变化一周t=360，旋转磁场在电机圆周上只转了半圈，亦是说旋转磁场的转速是1500转/分。由上述可知．由于线圈的节距不同，不仅产生不同极数的旋转磁场而且旋转磁场的转速也不一样。2图1-4转子旋转磁场产生图1-5定子的磁场方向单相电机的转子一般是鼠笼式结构，如图1—4。如果定子的两相绕组产生了一个二极的逆时针旋转磁场，图中表示某个瞬时

6、旋转磁场的位置，转子处于静止状态，这时转子的导条就会切割磁力线从而感应电势。在图中表示了各导条中瞬时电势的方向。由于各鼠笼导条经端环互相接通，导体中就会有电流流过。假定电流与电势同相位，则图1—4所示方向也就代表了电流的瞬时方向。同时每个载流导体又与磁场作用产生电磁力，我们根据左手定则可以知道各个电磁力的方向，这些电磁力将产生逆时针方向的转矩。若这个转距能克服转子的静摩擦，转子就会跟着磁场逆时针旋转起来。如果定子上只有一相绕组，在绕组上通入正弦交流电流，尽管电流大小随时间变化，电机内磁通的大小也随它变化，但磁通方向却不会改变，不能产生旋转磁场。虽然能

7、产生感应电流，但方向与两相不同，电流与电机内的磁场作用产生的电磁力产生转距相互抵消，电机转子没有转距不能运转。如1-5图所示。只有在定子上存在两相绕组同时通入两相电流，才能在电机的气隙中产生旋转的磁场，转子才有可能从静止状态起动起来。但是，当转子已经转动起来以后，定子上即使只有一相绕组通入交流电流，转子上仍能产生一定的转矩使转子以一定的转速旋转。单相异步电动机首先要解决的问题就是产生起动转距的问题。根据起动方法的不同以及起动性能、运行性能上的差别就产生了不同类型的单相异步电动机。国产的单相异步电动机一般可以分为以下几种类型：单相电阻起动异步电动机；单

8、相电容起动异步电动机；单相电容运转异步电动机；单相双值运转电动机；单相罩极式异步电动机。1电阻起动单相异步电