单相感应和小马力电动机

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1、ChapterChapter單相感應和小馬力電動機第五章　單相感應和小馬力電動機5-1單相感應電動機5-2單相感應電動機及同步電動機之啟動及運轉性能5-3單相感應電動機的旋轉磁場理論5-4對稱二相電動機之不平衡運轉；對稱分量觀念5-5步進電動機5-6運轉特性和典型應用5-7總　結習　題‧單相和小馬力電動機主要供應給家庭、辦公室及工廠中各類型的設備。它們與整數馬力電動機在設計及特性使用上有很大的不同，所不同是在於經濟及應用上特殊需求之考慮。‧許多分數馬力的交流電機設計用於單相應用。於家庭中單相感應馬達是作為電冰箱、空調機

2、、風扇、洗衣機及烘乾機。雖然其構造簡單，但比三相電動機更難以分析。‧個人電腦輔助裝置像印表機，與廣泛的個人娛樂設備像VCRs，攝影機，及光碟機(CD)玩者的增加，使得步進馬達廣泛的被應用。這些小的交流電動機結合數位控制與電子處理的優點，提供了更具有彈性與控制之需求。‧對於圖5-1的單相定子繞組之感應電動機，若定子電流是時間的餘弦函數，則磁動勢波可寫成時間(wt)與空間函數(q)，如：‧與(4-21)式所示，可以寫成大小相等的正向及負向進行磁動勢波之和，正向進行波如：5-1單相感應電動機圖5-1基本單相感應電動機Prev

3、iew而負向進行波為：‧當轉子正在運轉時，假設氣隙磁通波依然相等，對實際的狀態是太過簡化。第一、定子漏阻抗的效應被忽略了；第二、沒有適當地說明感應的轉子電流之效應。‧當轉子旋轉時，正向磁場的轉矩大於反向磁場之轉矩如圖5-2(a)中所示。真實的情況如圖5-2(b)所示。只有百分之幾之轉差率的正常運轉範圍中，正向磁場為反向磁場的數倍，而其磁通波與平衡多相感應電動機於氣隙中固定－振幅旋轉磁場沒有多大的不同。圖5-1基本單相感應電動機圖5-2單相感應電動機之轉矩-速率特性；以固定正向與反向為基礎之磁通波；考慮在磁通波中之變化。

4、一、分相式電動機‧分相電動機有兩個定子繞組以及另一個其軸空間位移電角度的轉助繞組a。其接線如圖5-3(a)所示，輔助繞組電阻對電抗比值大於主要繞組，因此兩繞組的電流相位不同，如圖5-3(b)之相量圖所示。其代表起動之情況。5-2單相感應電動機及同步電動機之啟動及運轉性能圖5-3分相式電動機：(a)接線圖；(b)起動之相量圖，及(c)典型的起動-速率操作。二、電容式電動機‧電容器起動電動機也是分相電動機的一種，但是兩電流之時間相位移是由電容器串聯輔助繞組而得。如圖5-4(a)所示。於電動機起動之後，輔助繞組再分開，因此輔

5、助繞組及電容器為間歇性服務之最小成本設計。‧典型的轉矩－速率特性示於圖5-4(c)中，高起動轉矩為顯著的特性。這些馬達用在壓縮機泵，冷凍及空調設備及其他不易起動的負載。電容式起動之電動機剖視圖如5-5所示。‧電容器必須是最佳起動及最佳運轉值之間的折衷值，因此，起動轉矩必須有所犧牲。其轉矩-速率特性及示意圖如圖5-6所示。圖5-4電容啟動電動機：(a)接線圖；(b)啟動時之相量圖，及(c)典型的轉矩-速率特性。圖5-5電容器起動感應電動機之剖視圖，起動開關在轉子右側，此電動機為防滴型結構。(GeneralElectric

6、Company)圖5-6永久分離電容器電動機及典型的轉矩-速率特性圖5-7電容器-起動、電容器-運轉(雙值電容)電動機及典型的轉矩-速率特性圖5-8蔽極式電動機及典型的轉矩-速率特性三、蔽極式電動機‧如圖5-8(a)說明圖所示，蔽極電動機通常具有凸極，每一磁極的一部分由稱為蔽極線圈(shadingcoil)銅製短路圈所圍繞。便宜，40W以下。四、自行起動磁阻電動機‧圖5-9(a)所示，為隨著四極定子而設計的轉子疊片。磁阻轉矩的產生是由於轉子以最小磁阻位置對應於同步正向氣隙磁通波成一直線之趨勢，在轉差率很小時，這種轉矩慢

7、慢地改變方向，在轉矩變動的正半週期間，轉子加速，而負半週則減速。‧單相磁阻型分相啟動同步電動機之典型轉矩-速率特性如圖5-9(b)所示。注意：感應電動機高轉矩值是為得到滿足同步電動機之特性，而創設了磁阻型同步電動機的架構，使其感應電動機的轉矩相當於同步電動機轉矩的2或3倍。其中，可觀的“槽齒”(cogging)是很明顯，亦即轉矩大小隨著轉子位置而上下變化。五、磁滯電動機‧在單相電動機中，定子繞組通常是永久-分離-電容式(permanent-split-capacitortype)。如圖5-6所示。被選用的電容器能在電動

8、機繞組中產生近乎平衡兩相情況。定子因而產生近似定值的空間波形的旋轉磁場，以同步速率旋轉。圖5-9四極磁阻式同步電動機之(a)轉子疊片及(b)典型的轉矩-速率特性‧如圖5-10(b)所示理想之轉矩-速率特性曲線。這種特質是磁滯電動機的優點之一，與磁阻電動機對比，磁阻電動機必須從感應電動機，轉矩-速率特性“抓住”(snap)其負載進入