交流电动机工作原理及特性

2019-10-04 01:56

  神算天师资料潮京图源图库印刷区交流电动机工作原理及特性_理学_高等教育_教育专区。交流电动机工作原理及特性

  第四章 交流电动机工作原理及特性 直流 电动机 优点:调速、启动、制动性能好,控制器( 优点:调速、启动、制动性能好,控制器(如 降压调速)简单,短时过载能力强。 降压调速)简单,短时过载能力强。 缺点:结构较复杂,价格较高, 缺点:结构较复杂,价格较高,换向器与电刷处 有火花放电, 有火花放电,需定期维护 (无刷直流电 动机不必)。 动机不必)。 优点:结构简单,价格便宜,不需维护。 优点:结构简单,价格便宜,不需维护。 缺点:调速、启动、制动性能差,若要性能好则 缺点:调速、启动、制动性能差, 控制器(如变频调速、矢量调速)复杂。 控制器(如变频调速、矢量调速)复杂。 异步电动机 交流电动机 同步电动机 三相电动机 单相电动机 交流 电动机 三相异步电动机的结构和工作原理 §4.1 三相异步电动机的结构和工作原理 一. 结构 1.定子 三相绕组 A ----X ----X B ----Y ----Y C---- Z 鼠笼式:如铸铝形成转子绕组 鼠笼式: 2.转子 绕线式 鼠笼转子 二. 工作原理 1.旋转磁场的产生(1对磁极) 旋转磁场的产生( 对磁极) 定子三相绕组通入 三相交流电 iA i C = I m sin (ω t ? 240 ° ) Y A Z i B = I m sin (ω t ? 120 ° ) i A = I m sin ω t A Z X Y B C X iC C iB B Im iA iB iC 360° o ωt i B = I m sin (ω t ? 120 ° ) i A = I m sin ω t i C = I m sin (ω t ? 240 ° ) n0 A Y 600 A Y Z 60° Y A Z C N C NZ S X N B C X S S X B B ω t = 90° ω t = 60° ωt = 0 合成磁场方向向下 合成磁场旋转60°合成磁场旋转90° 合成磁场旋转60°合成磁场旋转90° 可见: 对磁极时三相电流产生的合成磁场为旋转磁场 交流电一 三相电流产生的合成磁场为旋转磁场, 可见:1对磁极时三相电流产生的合成磁场为旋转磁场,交流电一 周期(即电角度ωt=360° 磁场旋转 ° 旋转360 个周期(即电角度ωt=360°),磁场旋转360° 2.旋转磁场的旋转方向 . 任意调换两根电源进 线就使磁场反转。 线就使磁场反转。 Im Im 0 o i i A iB iC ωt A A iA A Z X Y C B B A A S Z Y Z C Y iB iC S N B X C N X ωt = 0 ω t = 60° 3.磁极对数P与磁场转速n0 3.磁极对数 与磁场转速n 磁极对数P 若定子每相绕组由两个线圈串联 ,绕组的始端之间互 差60°,将形成两对磁极(P=2,即4极)旋转磁场。 60° 将形成两对磁极(P=2, 两对磁极 旋转磁场。 iA A X A Z X C Y Y B Z B C′ X′ Y′ A N ? Z ? iC B′ S ? ? S A′ B X C iB Im Z′ N Y C i iA iB iC ωt 0 磁极对数p=1时,交流电一个周期(即电角 磁极对数 时 交流电一个周期( ωt=360°),磁场旋转360° 磁场旋转 度ωt=360°),磁场旋转360° / 磁场转速 n0 = 60f1 (转 分) 频率 f 1 = 50 Hz 时 n0 = 3000 (转 分) / p=2时 时 C′ X′ Y′ A N ? 30° Z ? C′ Y′ A Z B X′ ? S N ? n0 B ? B′ S Z′ ? ? S A′ X B′ ? S X′ N Y C Z′ N A′ Y C Im i iA iB iC ωt = 0 ω t = 60 ° 0 60 f1 n0 = / = 1500 (转 分) 2 ωt 60 f1 (转 分 / ) 所以 n0 = p 4. 三相异步电动机的工作原理 三相定子绕组通入三相交流电产生旋转磁场, 三相定子绕组通入三相交流电产生旋转磁场,转子 定子绕组通入三相交流电产生旋转磁场 导体切割磁力线产生感应电动势与感应电流, 导体切割磁力线产生感应电动势与感应电流,进而 产生电磁转矩使转子旋转,因磁场转速n 产生电磁转矩使转子旋转,因磁场转速n0需比转子 转速n快才能正常切割磁力线,故称为异步电动机 异步电动机, 转速n快才能正常切割磁力线,故称为异步电动机, 又称为感应电动机。 又称为感应电动机。 5. 转差率S(很重要) 转差率S 很重要) 磁场转速 转速n 又称同步转速 和转子转速n之差与n 同步转速) 磁场转速n0(又称同步转速)和转子转速n之差与n0 比值称为转差率S 的比值称为转差率S。 n0 ? n s= ×100% n0 异步电动机启动时n=0,S=1; 异步电动机启动时n=0,S=1;n=n0时,S=0; S=0; 额定工况下一般 S = 1.5 ~ 6% 例1:一台三相异步电动机,其额定转速 n=975 一台三相异步电动机, = r/min,电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的极对 , 。 数和额定负载下的转差率。 数和额定负载下的转差率。 解: 根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转 速的关系可知: 速的关系可知:n0=1000 r/min , 即 p=3 额定转差率为 n0 ? n s= ×100%= 1000 ? 975 ×100%= 2.5% 1000 n0 三. 定子绕组线端连接方式 定子三相绕组的六个出线头可根据需要灵活地接 成星形( 形 或三角形( 形 成星形(Y形)或三角形(?形)。 Y联结 联结 ?联结 联结 三相异步电动机的定子电路和转子 定子电路和转子电路 §4.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路 三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。 三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。 1) 异步电动机中定子和转子绕组相当于变压器的 异步电动机中定子和转子绕组相当于变压器的 副绕组。 原、副绕组。 2)变压器:Φ 变化→ e )变压器: 变化→ U1 ≈E1=4.44 f N1Φ U1 ≈E1=4.44 f N1Φ 异步电动机: 旋转→ 异步电动机:Φ 旋转→ e 3)变压器:I2 增大→ I1增大,以保持Φ基本不变, )变压器: 增大→ 增大,以保持Φ基本不变, 以达到传递能量的目的。 以达到传递能量的目的。 异步电动机:当负载增加时,转子电流I 增大→ 异步电动机:当负载增加时,转子电流 2 增大→ I1 增大,以保持Φ基本不变,以达到传递能量的目的。 增大,以保持Φ基本不变,以达到传递能量的目的。 三相异步电动机与变压器的不同之处。 三相异步电动机与变压器的不同之处。 1)变压器的副绕组是静止的、不能短路;而异步 变压器的副绕组是静止的、不能短路; 副绕组是静止的 电动机的副绕组是旋转的且短路。 副绕组是旋转的且短路 电动机的副绕组是旋转的且短路。 2)变压器中原、副绕组的感应电动势是同频率的。 变压器中原、副绕组的感应电动势是同频率的。 而异步电动机中转子感应电动势的频率是随转子转 速改变的。 速改变的。 3)变压器的磁路是无气隙的。而异步电动机中的定 变压器的磁路是无气隙的。 异步电动 电动机中的定 子和转子之间是有不大的气隙。 子和转子之间是有不大的气隙。 一.定子电路(取一相分析) 定子电路(取一相分析) 相分析 i1 定子电路 i2 R1 R2 转子电路 u1 eL1 e1 eL2 e2 R1为定子绕组内阻 u 1 = i 1 R 1 + e L 1 + e1 漏磁电动势 e L1 e2 = i 2 R 2 + eL 2 L L1为漏磁电感 dφ1 N 1为定子一相绕组的匝数 感应电动势 e1 = N 1 dt φ 1 = Φ m sin ω t φ 1为磁通 , 其有效值记为 Φ e1有效值为 E 1 = 4.44 Kf 1 N 1Φ ≈ 4.44f1 N 1Φ di 1 = L L1 dt i1 u1 i2 R1 R2 eL1 e1 eL2 e2 pn 0 60 f1 f 1为 e 1的频率 , 即交流电源频率 , 由磁场转速 n 0 = 可写出 f1 = p 60 E 1 = 4.44 Kf 1 N 1Φ ≈ 4.44f1 N 1Φ u 1 = i1R 1 + e L1 + e1 = i1R 1 + L L1 可用复数 ( 有效值 )表示为 ? ? ? ? ? di 1 + e1 dt ? ? U 1 = I1 R 1 + E L1 + E 1 = I1 R 1 + j I1 X 1 + E 1 漏磁感抗 X1 = 2πf1L L1 可近似认为U 因R1、X1小,可近似认为 1=E1 可近似认为 二. 转子电路 i1 i2 R1 R2 eL1 e1 eL2 e2 e2 = i 2 R 2 + eL 2 1. 转子感应电动势e2频率 f 2 转子感应电动势e 故转子感应电势频率 因转子在旋转,故转子感应电势频率 f 2≠ 定子感应电势频率 f 1 转子在旋转 故转 n0 n0 ? n n0 ? n n0p f f p= 类比 1 = p 可得 2 = × = Sf1 60 60 n0 60 n=0 即转差率S=1时转子切割磁力线时转子切割磁力线时转子不切割磁力线时转子不切割磁力线, 时转子不切割磁力线Hz时 额定工况下S=1.5~6%,f1=50Hz时,f2=0.75~3Hz 2. 转子感应电动势e2 转子感应电动势e dφ1 dφ 2 , 转子 e 2 = N 2 , 书 P 58 有错 定子 e 1 = N 1 dt dt 有效值E 有效值E2= 4.44 f 2N2Φ = 4.44S f 1N2Φ 4.44S 当转速 n = 0(S=1)时, f 2最高,E2 最大,记为 0(S=1)时 最高, 最大, E20= 4.44 f 1N2Φ 故E2= S E20 转子转动时 的感应电势 转子静止时 的感应电势 di 2 L L 2为转子漏磁电感 3. 漏磁电动势 e L 2 = L L 2 dt di 2 e2 = i2R 2 + eL2 = i2R 2 + L L2 dt E2 = I2 R 2 + EL2 = I2 R 2 + jI2 X 2 ? ? ? ? ? 转子漏磁感抗 X 2 = 2 π f 2 L L 2 = 2 π Sf 1L L 2 当转速 n = 0(S =1)时, f 2最高,X2 最大,记为 0(S =1)时 最高, 最大, X20= 2πf1LL2 π 转子静止时的漏磁感抗 转子静止时的漏磁感抗 故X2= SX20 转子转动时的漏磁感抗 R2与X2对电机影响均大 4. 转子电流 I2 R2 + (SX20 )2 2 E 20 s = 1(n = 0) → I2max = 2 2 R 2+ X 20 s = 0(n = n0 ) → I2 = 0 n ↓→S ↑→I2 ↑ ? 5. 转子电路的功率因数 cos?2 R2 R2 cos?2 = = 2 2 2 2 R2 + X2 R2 + (SX20 ) I2 = E2 2 2 R2 + X2 = SE20 s很小时 ( 高速 )R 2 SX 20 cos?2 ≈ 1 S 大时(低速) 大时(低速) R2 S X 20 R2 cos ?2 ≈ , 相当小 X20 I2、 ?2 随 变化曲线% n0 cos ?2 O n0 1 0 s n 6. 电磁转矩 T = KtΦI2 cos ?2 E 1 = 4 . 44 f 1 N 1 Φ ≈ U 1 ? f 1 Φ = k 1 U 1 由前面 分析知 I2 = = SE 20 2 R2 + ( SX 20 ) Sk 2 U1 2 = S 4 . 44 f 1 N 2 Φ 2 R2 + ( SX 20 ) 2 cos ? 2 = R 2 + (SX 20 )2 2 R2 20 T= k1U1 kt SR2k2U1 f1 2 2 R2 + (SX20 ) R 2 + ( SX 2 )2 =K SR2U2 2 2 R2 + (SX20 ) K为与电机结构有关且正比于1/f1的常数,U为供电电 为与电机结构有关且正比于1/f 的常数, 为转子内阻, 压,R2为转子内阻,X20为转子不转时的漏磁感抗 7. 机械特性曲线 直流电动机 n ?n nN Ra U T n= ? 2 KeΦ KeKtΦ 0 交流异步电动机 n n0 2 S TN T nN T= K SR2U 2 2 R2 + (SX20 ) O 1 TN T Tmax T st 8. 固有机械特性曲线个特殊工作点 固有机械特性曲线 S nN T= K SR2U 2 R2 + (SX20 )2 2 O 1 TN T Tmax st T 一般1.5 1.5~ TN,nN,SN(一般1.5~6%) 1)理想空载工作点 T=0,n=n0,S=0 2)额定工作点(重要) 额定工作点(重要) 3)启动工作点(重要) 启动工作点(重要) Tst,n=0,S=1 一般T ~ ~ , 一般 st=0.8~1.5TN(P66页),而启动电流 st=5~7IN, 页 ,而启动电流I 适当增大R 线绕式电机 能明显增大T 线绕式电机)能明显增大 适当增大 2(线绕式电机 能明显增大 st且Ist减小 4)临界工作点(重要) 临界工作点(重要) 最大转矩 Tmax,nm,Sm T= K ? U2 R2 + (SX20)2 2 可得 SR2 n n0 S nm Sm dT 令: = 0 dS 临界转差率 sm R2 = X 20 O 1 T Tmax st T 再代入转矩公式, 再代入转矩公式,可得 T max = K U 2 2X20 一般T ~ 增大R 线绕式电机) 增大, 一般 max=2~2.2TN,增大 2(线绕式电机)使Sm增大, 不变, 而Tmax不变,机械特性曲线变为绿色 三相异步电动机的人为机械特性与调速特性 §4.3 三相异步电动机的人为机械特性与调速特性 一. 变磁极对数调速 60f1 改变磁极对数P 改变磁极对数P能改变磁场转速 n0 = p n n0 S 0.5n0 O 1 特点:简单,机械特性硬 特点:简单,机械特性硬, 效率高,有级调速, 效率高,有级调速, 启动时先接低速再接 高速可明显提高启动 性能。 性能。 T st Tm ax T 二. 改变转差率调速 1. 降压调速 n n0 S UN T= K SR2U 2 2 2 R2 + (SX20 ) 0.7UN 由机械特性公式可知减小U会 由机械特性公式可知减小U会 使T大大下降 大大下降 Tst 特点:机械特性变软, 特点:机械特性变软,拖动能力 T 大大下降, (Tst,Tmax)大大下降,无 级调速,低速时效率低 效率低, 级调速,低速时效率低, 发热大。 发热大。 1 O 降压调速时的能量损失: 降压调速时的能量损失: Tn0 旋转磁场传到转子上的电磁功率P 旋转磁场传到转子上的电磁功率 e为: P = e 9550 转子上产生的机械功率P 转子上产生的机械功率 m为: P = Tn m 9550 功率差(又称转差功率 又称转差功率)P 功率差 又称转差功率 s为: P = P ? P = SP s e m e 单位: 单位:P--kw,T--N.m,n--r/min , , 可见交流异步电动机低速时效率低,发热大。 可见交流异步电动机低速时效率低,发热大。 效率低 2. 定子电路串电阻或电抗器调速 串电阻或电抗器使定子绕组电压下降, 串电阻或电抗器使定子绕组电压下降,故特性与降 压调速类似。 压调速类似。 3. 转子电路串电阻调速(线绕式电机) 转子电路串电阻调速(线↑↑ T st Tm T ax 特点:简单,机械特性软,有级调速,低速时效 特点:简单,机械特性软,有级调速,低速时效 率低,启动性能明显提高。 率低,启动性能明显提高。 ? 4. 串级调速(线绕式电机) 串级调速(线绕式电机) 转子电路串与转子感应电动势频率相同、 转子电路串与转子感应电动势频率相同、相位相 反的附加电动势,减小转子电流实现降速。 反的附加电动势,减小转子电流实现降速。 n n0 S 转子电流 I 2 = SE 20 ? E ad R 2 + ( SX 20 ) 2 2 T = KtΦI2 cos ?2 书P80图5.43c不合理 图 不合理 O 1 T T L st Tm ax T 特点:能量可回馈电网,效率较高,调速范围不大, 特点:能量可回馈电网,效率较高,调速范围不大, 复杂。 复杂。 5. 电磁转差离合器调速 电动机通过电磁转差离合器产生的电磁转矩带动负载转动, 电动机通过电磁转差离合器产生的电磁转矩带动负载转动,离 电磁转差离合器产生的电磁转矩带动负载转动 合器无励磁电流时不能产生电磁转矩,相当于负载被“离开” 合器无励磁电流时不能产生电磁转矩,相当于负载被“离开” 电磁转差离合器工作原理与异步电动机类似。 ,电磁转差离合器工作原理与异步电动机类似。 电磁转差离合器机械特性经验公式(I 为离合器励磁电流) 电磁转差离合器机械特性经验公式(If为离合器励磁电流): n = n1 ? kT2 4 If n n1 If 1 If 2 If 3 特点:结构简单,无级调速,机 特点:结构简单,无级调速, 械特性软,效率不高。 械特性软,效率不高。 If 3 O If 2 If 1 T 吊扇调速(通过定子绕组串电容来降压调速) 吊扇调速(通过定子绕组串电容来降压调速) 吊扇等风机、水泵类负载机械特性如绿线所示: 吊扇等风机、水泵类负载机械特性如绿线UN T Tst 电动机多工作在恒转矩方式(额定转矩)。 电动机多工作在恒转矩方式(额定转矩)。 恒转矩负载:指负载转矩随转速变化不大,如起重机、机床 恒转矩负载:指负载转矩随转速变化不大,如起重机、 的一次切削过程等。 的一次切削过程等。 恒功率负载:如机床粗加工时切削深度大、切削力大、 恒功率负载:如机床粗加工时切削深度大、切削力大、开低 精加工时切削深度小、切削力小、开高速。 速;精加工时切削深度小、切削力小、开高速。 需用变速箱来与电动机匹配。 需用变速箱来与电动机匹配。 风机类负载: 风机类负载:如泵 通过改变电容值即可调速 O 三. 变频调速 1. 在额定频率以下变频 由 E 1 = 4 . 44 f 1 N 1 Φ ≈ U 1 可知 U1 为保持磁通 额定,需使 磁通Φ 不变,即交流电压随频率成比例下降。 为保持磁通Φ额定 需使 不变,即交流电压随频率成比例下降。 f1 机械特性曲线不大好 : 不大好): 机械特性曲线如下 教材 图 , 图 不大好 n n0 f1Nf11f12 f1减小,Tmax基本不变,Tst增大 减小, 基本不变, O T st 特点:机械特性硬,效率高, f11 特点:机械特性硬,效率高, 属恒转矩调速, 属恒转矩调速,启动性 f12 能大大提高, 能大大提高,适合准确 自动调速。 自动调速。 Tm T ax 2. 在额定频率以上变频 n f fN 交流电频率增大时, 交流电频率增大时,转速将增 但因电压不能超过额定电 大,但因电压不能超过额定电 故只能保持U不变 不变, 压,故只能保持 不变,Φ将 变小,所以转矩T也变小 也变小, 变小,所以转矩 也变小,属 恒功率调速。 恒功率调速。 O T 特点:机械特性硬 效率高,拖动能力下降, 特点:机械特性硬,效率高,拖动能力下降, 属恒功率调速。 属恒功率调速。 三相异步电动机的启动特性 §4.4 三相异步电动机的启动特性 异步电动机启动性能差:一般启动转矩Tst=0.8~1.5TN, ~ 异步电动机启动性能差:一般启动转矩 而启动电流I ~ 而启动电流 st=5~7IN 一.直接启动(全压启动) 直接启动(全压启动) 常用于10kw以下的电动机,也可按教材P67处理 常用于 以下的电动机,也可按教材 处理 以下的电动机 二. 定子电路串电阻或电抗器降压启动 三. Y-?降压启动 Y定子绕组接成星形( 时的电压是接成三角形 定子绕组接成星形(Y)时的电压是接成三角形 (?)时的 1,电磁转矩为 1 。 3 3 四. 自耦变压器降压启动 利用变频调速装置低频 五. 利用变频调速装置低频启动 六.利用控制电路限制启动电流并保持恒值启动 软启动) (软启动) 线绕式异步电动机的启动 转子串电阻) 启动( 七. 线绕式异步电动机的启动(转子串电阻) n n0 S 1. 逐级切除启动电阻 2. 转子串频敏变阻器启动 R2↑ 频敏变阻器实质上是铁芯损 耗很大的电抗器, 耗很大的电抗器,转子感应 电流频率低时阻抗小, 电流频率低时阻抗小,适合 正常转速; 正常转速;感应电流频率高 时阻抗大,适合启动; 时阻抗大,适合启动; O 1 R2↑↑ T st Tm T ax 八. 特殊鼠笼式电动机 特殊鼠笼式电动机 1. 双鼠笼式电动机 外笼电阻大,启动性能好,称为启动笼。 外笼电阻大,启动性能好,称为启动笼。 电阻大 2.深槽式电动机 2.深槽式电动机 利用电流集肤效应,等效使转子启动时电阻增 利用电流集肤效应, 减小启动电流 提高启动转矩 启动电流, 启动转矩。 大,减小启动电流,提高启动转矩。 3. 高转差率鼠笼式电动机 高转差率鼠笼式电动机 增大转子电阻 提高启动性能, 增大转子电阻,提高启动性能,但机械特性 转子电阻, 启动性能 变软。 变软。 三相异步电动机的制动特性 §4.5 三相异步电动机的制动特性 一. 反馈制动 异步电动机nn 自动进入反馈制动状态, 反馈制动状态 当异步电动机nn0时,自动进入反馈制动状态, 常见于电车下坡,变频降速等。 常见于电车下坡,变频降速等。 将制动能量转为电能回 馈电网,节能。 馈电网,节能。 n n0 特点:制动转矩大, 特点:制动转矩大, 效率高, 效率高,能量回馈电 网。 ?T M O T M T 二. 反接制动 1. 电源反接制动 将三相电源线中的任意两相对调,旋转磁场反向旋转,从而制动, 将三相电源线中的任意两相对调,旋转磁场反向旋转,从而制动, 因电流很大,对于线绕式电机需转子电路串电阻, 因电流很大,对于线绕式电机需转子电路串电阻,机械特性如下 图所示;对于鼠笼式电机则在定子电路串电阻, 图所示;对于鼠笼式电机则在定子电路串电阻,但制动转矩大大 下降。 下降。 n n0 ?T M O T M T 特点:制动转矩较大, 特点:制动转矩较大, 能量损耗大。 能量损耗大。 2. 倒拉制动(线绕式电机转子电路串电阻) 倒拉制动(线绕式电机转子电路串电阻) n n0 串大电阻使机械特性很软, 串大电阻使机械特性很软, 进入倒拉制动状态。 进入倒拉制动状态。 O T 特点:串入不同的电阻 特点: 可灵活调整反转速度, 可灵活调整反转速度, 能量损耗较大 三. 能耗制动 断开三相电源,向定子绕组通入直流电, 断开三相电源,向定子绕组通入直流电,形成固定 磁场,转子电磁感应产生制动转距, 磁场,转子电磁感应产生制动转距,与直流电动机 能耗制动原理相同。 能耗制动原理相同。 教材P87图5.53b不正确 教材 图 不正确 n n0 ?T M O T M T 特点:较简单,制动 特点:较简单, 效果较好,不节能。 效果较好,不节能。 §4.6 单相异步电动机 单相异步电动机结构更简单,广泛用于电风扇、 单相异步电动机结构更简单,广泛用于电风扇、 洗衣机、电冰箱等,其定子绕组为单相。 洗衣机、电冰箱等,其定子绕组为单相。 单相定子绕组接220V单相交流电产生交变磁场 单相定子绕组接220V单相交流电产生交变磁场 sinωt) 又称脉动磁场,但不旋转, (Φ=Φmsinωt),又称脉动磁场,但不旋转,若转子 静止则无法启动; 脉动磁场可用 可用正 静止则无法启动;此脉动磁场可用正、反两个方向的 旋转磁场来等效, 若转子是转动的则能一直转下去。 旋转磁场来等效,故若转子是转动的则能一直转下去。 脉动磁场分解为正 反两个方向的旋转磁场( 脉动磁场分解为正、反两个方向的旋转磁场(P89) ) B ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ①② ③ ④ B1 B B2 B B1 B2 B B2 B1 B1 B2 ① B2 B1 ② ③ B1 B1 ④ ⑤ B2 ⑥ B B2 B1 B ⑦ B B2 ⑧ 一. 电容分相式异步电动机 在定子中放置有两个绕组, 在定子中放置有两个绕组,一个是工作绕组 A–X, 两个绕组在空间互相垂直。 另一个是启动绕组 B–Y,两个绕组在空间互相垂直。 其中启动绕组 经电容接单相电, 其中启动绕组 B经电容接单相电,使B绕组电流 超前A绕组近90? 即可获得旋转磁场。 超前A绕组近90?,即可获得旋转磁场。 ~ S i iB B ? ? A iA 启动绕 组 Im O iB iA ωt ? X ?Y 工作绕 组 ~ 2 S 1 改变电容C的串联位置, 改变电容C的串联位置,磁场反向旋转 使单相异步电动机反转。 使单相异步电动机反转。 将开关S合在位置 ,电容C与 将开关 合在位置1,电容 与 合在位置 B绕组串联,电流 iB较iA超前近 绕组串联, 绕组串联 90°;当将S切换到位置 ,电容 ° 切换到位置2, 切换到位置 C与A绕组串联,电流 A 较iB 超 绕组串联, 与 绕组串联 电流i 前近90° 前近 °。这样就改变了旋转磁 场的转向, 场的转向,从而实现电动机的 反转。 反转。 ? ? A ?i iB A B? ?Y X? M ~ 实现正反转的电路 二. 罩极式单相异步电机 定子绕组 鼠笼式转子 ~ ~ i Φ1 Φ2 短路环 极掌(极靴 极掌 极靴) 极靴 当电流流过定子绕组时,产生了一部分磁通Φ 当电流流过定子绕组时,产生了一部分磁通Φ1 ,同 时产生的另一部分磁通与短路环作用生成了磁通Φ 时产生的另一部分磁通与短路环作用生成了磁通Φ2 。 由于短路环中感应电流的阻碍作用,使得Φ 由于短路环中感应电流的阻碍作用,使得Φ2在相位 上滞后Φ 从而使合成磁场旋转。 上滞后Φ1 ,从而使合成磁场旋转。 罩极式单相异步电动机更简单, 罩极式单相异步电动机更简单,但起动转矩较 转向不能改变,常用于电风扇、吹风机中; 小,转向不能改变,常用于电风扇、吹风机中;电 容分相式单相异步电动机的起动转矩大, 容分相式单相异步电动机的起动转矩大,转向可改 故常用于洗衣机等。 变,故常用于洗衣机等。 §4.7 同步电动机 同步电动机功率因数高, 同步电动机功率因数高,且能补偿异步电动机的低功 率因数,效率高,过载能力大,体积小, 率因数,效率高,过载能力大,体积小,并可做到大 容量、高电压、高转速,但启动较复杂。 容量、高电压、高转速,但启动较复杂。 同步电动机的定子和三相异步电动机一样, 同步电动机的定子和三相异步电动机一样,通三相交 流电产生旋转磁场,转子励磁绕组通直流电产生磁极, 流电产生旋转磁场,转子励磁绕组通直流电产生磁极, 绕组通直流电产生磁极 旋转磁场 故旋转磁场吸引转子磁极同步旋转。 旋转磁场吸引转子磁极同步旋转。 转子磁极同步旋转 n 同步电动机的启动: 同步电动机的启动: 1. 异步启动 2. 利用变频调速装置低频启动 n0 T O

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