模块7单相异步电动机的结构和工作原理

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1、专题7.1单相异步电动机的结构和工作原理教学目标：1）了解单相异步电动机的基本结构；2）理解单相异步电动机的铭牌参数的含义；3）理解单相异步电动机的工作原理和机械特性。7.1.1单相异步电动机的结构单相异步电动机的类型很多，其结构各有特点，但就其共性而言，电动机结构都由定子和转子两部分组成。定子部分由机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等组成。转子部分主要由转子铁芯、转子绕组等组成。1．分相式单相异步电动机结构图7-1单相异步电动机的基本结构分相式单相异步电动机的定子铁芯与普通三相异步电动机类似，在定子铁芯上装有主绕组和起动绕

2、组，两者在空间上相差90。主绕组用以产生主磁场并从电源获取电能；起动绕组一般只在起动时接通，当转速达到同步转速的70%~85%时，由离心开关或继电器断开。由于定子内径较小，绕组的嵌入比较困难，故大多采用单层绕组，也有电机为改善起动性能而采用双层绕组或正弦绕组。在采用电容分相的单相异步电动机中，主绕组占定子总槽数的2/3，起动绕组占总槽数的1/3。单相异步电动机的转子绕组都是鼠笼式。2．罩极式单相异步电动机结构罩极式单相异步电动机的铁芯具有凸起的磁极，每个磁极上装有主绕组。在主磁极的极靴一侧1/3~1/4的部位开一个凹槽，

3、凹槽将磁极分为大小两个部分，如图7-2所示。在较小的磁极部分套装一个短路铜环，把部分磁极“罩”起来，此短路铜环也称为罩极线圈。短路铜环起到起动绕组的作用，也可称为起动绕组。转子仍为鼠笼式。除了凸极式的，罩极式电动机还有隐极式的。隐极式电动机的定子铁芯与三相异步电动机一样，定子槽中嵌放两套绕组，即主绕组和罩极绕组。罩极式单相异步电动机具有结构简单、制造方便、工作可靠的特点，但是起动转矩小，只能用于转矩要求不高的小容量风扇、风机中。图7-2罩极式异步电动机结构简图7.1.2单相异步电动机的铭牌同其他电机一样，每台单相异步电

4、动机的机座上也都有一个铭牌，它标记着电动机的名称、型号、出厂编号、各种额定值等信息，如图7-3所示。图7-3单相异步电动机的铭牌1．型号型号指电动机的产品代号、规格代号、使用环境等。图7-3中电动机型号DO2-6314各部分含义如下所示。2．电压电压是指电动机在额定状态下运行时加在定子绕组上的电压，单位为V。根据国家规定，电源电压在范围内变动时，电动机应能正常工作。我国单相异步电动机的标准电压有12V、24V、36V、42V和220V。3．频率频率是指加在电动机上的交流电源的频率，单位Hz。由单相异步电动机的工作原理可知

5、，电动机的转速与交流电源的频率直接相关，频率高，转速高，因此电动机应接在规定频率的电源上使用。4．功率功率是指单相异步电动机轴上输出的机械功率，单位W。铭牌上的功率是指电动机在额定电压、额定频率和额定转速下运行时输出的功率，即额定功率。我国常用的单相异步电动机的标准额定功率有6W、10W、16W、25W、40W、60W、90W、120W、180W、250W、370W、550W和750W。5．电流在额定电压、额定功率和额定转速下运行的电动机，流过定子绕组的电流值，称为额定电流，单位A。电动机在长期运行时电流不允许超过该值。

6、6．转速电动机在额定状态下的转速，称为额定转速，单位r/min。每台电动机在额定运行时的实际转速与铭牌规定的额定转速有一定的偏差。7．工作方式工作方式是指电动机的工作是连续式还是间断式。连续运行的电动机可以间断工作，但间断运行的电动机不能连续工作，否则会烧坏电动机。7.1.3单相异步电动机的工作原理1．主绕组（单相绕组）单独通电时的机械特性如果仅将单相异步电动机的运行绕组接通单相电源，绕组流过交流电流时，电机中将产生脉振磁动势，首先分析一下脉振磁动势的磁场情况。如图7-4所示，假设在单相交流电的正半周时，电流从单相定子绕

7、组的左半侧流入，从右半侧流出，则电流产生的磁场如图7-4（b）所示，该磁场大小随电流的大小而变化，方向则保持不变。当电流过零时，磁场也为零。当电流变为负半周时，则产生的磁场方向也随之发生变化，如图7-4（c）所示。由此可见，单相异步电动机的定子主绕组接通单相交流电源后，产生的磁场大小和方向在不断变化，但磁场的轴线（图中的垂直轴线）却固定不变，我们把这种磁场称为脉振磁场。（a）交流电流波形（b）电流正半周产生的磁场（c）电流正半周产生的磁场图7-4单相脉动磁场的产生由于一个脉振磁动势可以分解成两个转向相反、大小相等、转速相

8、同的旋转磁动势和，所以单相异步电动机的转子在脉振磁动势作用下的电磁转矩应该等于正转磁动势和反转磁动势分别作用下的电磁转矩之和。鼠笼式转子在旋转磁动势作用下产生的电磁转矩在三相异步电动机中已经分析过，并得出相应的机械特性。单相异步电动机的鼠笼转子在正转磁动势和反转磁动势分别作用下产生的电磁转矩，也可直接用三相异步电动机