电工电子技术应用（第2版）教学课件作者杨达飞学习情境4.ppt

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1、学习情境4电风扇电路的制作一、知识准备二、任务实施三、能力与知识拓展—直流电动机的认识上一页返回一、知识准备1.1认识单相异步电动机电风扇常采用单相异步电动机拖动。单相异步电动机具有结构简单、成本低廉、维修方便等特点，广泛应用于如冰箱、电扇、洗衣机等家用电器及医疗器械中。单相异步电动机的构造与三相鼠笼式异步电动机相似，由固定部分(定子)、转动部分(转子)、支撑部分(端盖和轴承)、电容器等几大部分组成。图4-2为单相异步电动机的实物图和结构原理图。单相异步电动机主要有电容式和罩极式两种类型，下面分别介绍这两种

2、电动机的工作原理。下一页返回一、知识准备1.电容式单相异步电动机的工作原理三相异步电动机的转子能旋转，是因为定子线圈产生了旋转磁场，而定子的旋转磁场是因为定子三相绕组接入了互差120°的交流电。单相异步电动机接入定子线圈的是单相交流电，只能产生一个脉动磁场。如图4-3所示，在交流电的正半周时，电流i从定子绕组左侧流入，从右侧流出，产生方向向下的磁场;在交流电的负半周时，电流i从定子绕组右侧流入，从左侧流出，产生方向向上的磁场。该磁场的方向在交流电的一个周期变化一次，大小随电流而变，这就是单相异步电动机的脉动

3、磁场。转子与磁场之间没有相对运动而不能产生感应电动势，所以电动机不能自行启动。上一页下一页返回一、知识准备如果用外力拨动转子，则转子导体就切割脉动磁场，从而产生感应电动势和电流，继而受到磁场力的作用，转子将顺着拨动的方向转动起来。由此可见，单相异步电动机要正常运行，必须有启动装置产生启动转矩。下面介绍电容式单相异步电动机的启动措施。电容式单相异步电动机的定子上嵌有两个在空间相差90°的单相绕组，一个单相绕组用于运行，称为工作绕组;另一个单相绕组用于启动，称为启动绕组，启动绕组与电容器串联。图4-4为电容式单

4、相异步电动机的接线图和电路原理图。上一页下一页返回一、知识准备当电源接通时，工作绕组流过的电流iB比启动绕组流过的电流iA滞后90°,于是在两绕组中形成了两相电流。设这两个绕组中的电流分别为iA=ImsinwtiB=Imsin(wt-90°)这两个电流所产生的磁场在空间分布的情况，可以根据这两个电流随时间变化而变化的情况得出。在图4-5中，假设1及2分别为启动绕组和工作绕组的首端,1’及2’分别为这两个绕组的末端;规定电流瞬时值为正时，电流从绕组首端流入，以符号“⑧”作为标记;反之以符号“⊙”作为标记。上一

5、页下一页返回一、知识准备当wt=0°时，iA=0,iB=-Im，根据右手螺旋定则，可判断出两个单相电流所产生的合成磁场方向是水平向右的。同理，当wt分别等于90°,180°,270°,360°时，可确定各自的合成磁场方向，如图4-5所示。当瞬时电流随时间变化一周时，合成磁场在空间顺时针旋转一圈。定子在旋转磁场中便获得启动转矩。这种单相异步电动机启动到稳定运行后，启动绕组可以切除，也可以不切除，分别称为电容启动电动机、电容运转电动机。在启动转矩要求较低的场合，启动绕组常常只串联电阻而不串联电容器。电容启动电动

6、机的启动绕组接入离心开关，稳定运行后离心开关自动打开，切除启动绕组，从而切除启动绕组。图4-6就是电容启动电动机电路图和离心开关结构。上一页下一页返回一、知识准备离心开关的旋转部分安装在转轴上，与转子一起旋转，静止部分安装在机座或端盖上。当电动机静止时，开关S是闭合的，如果电动机接通电源，启动绕组起作用，电动机启动并旋转起来，当转速达到一定数值(nN的80%左右)时，在离心力的作用下离心开关打开，启动绕组被切除，电动机启动结束，投入正常运行。离心开关结构复杂，故障频次较高，一般都装在电动机内部，使得检修极为

7、不便。目前，对一些单相异步电动机(如电冰箱压缩机组电动机等)采用启动继电器代替离心开关。2.罩极式单相异步电动机的工作原理在单相电动机中，产生旋转磁场的另一种方法称为罩极法，又称单相罩极式电动机。上一页下一页返回一、知识准备此种电动机定子做成凸极式的，有两极和四极两种。每个磁极在1/3~1/4全极面处开有小槽，如图4-7所示，把磁极分成两个部分，在小的部分上套装上一个短路铜环，好像把这部分磁极罩起来一样，所以叫罩极式电动机。单相绕组套装在整个磁极上，每个极的线圈是串联的。连接时，必须使其产生的极性依次按N,

8、S,N,S排列。当定子绕组通电后，在磁极中产生主磁通，根据楞次定律，其中穿过短路铜环的主磁通在铜环内产生一个在相位上滞后90°的感应电流，此电流产生的磁通在相位上也滞后于主磁通，从而在电动机定子极面上形成一个向短路环方向移动的磁场，使转子获得所需的启动转矩。单相异步电动机根据分相的方法不同可分为如表4-1中列出的这几种常用的单相异步电动机。上一页下一页返回一、知识准备它们结构特点、主要优缺点及其应用范围如表4-1