【正文】 作特性 。 第 9章 交流異步電機(jī) 64 工作原理 1. 一相繞組通電時 單相異步電動機(jī)定子兩相繞組是 主繞組 m及 副繞組 a，它們一般是相差 90?空間電角度的兩個分布繞組，通電時主繞組及副繞組都要產(chǎn)生空間分布的磁動勢。 定子繞組所產(chǎn)生的磁動勢實際上是兩相繞組產(chǎn)生的磁動勢的疊加。 由于副繞組是用于單相異步電動機(jī)的起動及改善運(yùn)行性能， 所以首先分析只有主繞組一相繞組通電時的機(jī)械特性， 在此基礎(chǔ)上再討論定子兩相繞組同時通電時的機(jī)械特性。 第 9章 交流異步電機(jī) 65 根據(jù)交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場理論 ， 若單相異步電動機(jī)只有主繞組 m通入單相交流電 ， 將產(chǎn)生空間正弦分布的脈振磁動勢 。該脈振磁動勢可分解為轉(zhuǎn)速相同 、 轉(zhuǎn)向相反的兩個圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢 ， 一個是正轉(zhuǎn)磁動勢 ， 一個是反轉(zhuǎn)磁動勢 。 根據(jù)三相異步電機(jī)原理 ， 可以將單相異步電動機(jī)視為兩臺完全一樣的三相異步電動機(jī)分別作正相序運(yùn)行及負(fù)相序運(yùn)行時的疊加 。 對于正相序運(yùn)行的三相異步電動機(jī) ， 其轉(zhuǎn)差率為 11nnns ???（ 948） ?F??F??F ?? ? FF第 9章 交流異步電機(jī) 66 但對于反轉(zhuǎn)磁動勢而言 ， 即負(fù)相序運(yùn)行的三相異步電動機(jī) ， 其轉(zhuǎn)差率應(yīng)該為 正轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩與正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率的關(guān)系 ， 以及反轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩與反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率的關(guān)系 如圖 917中曲線 1和曲線 2所示 。 單相異步電動機(jī)的 曲線就是曲線 2的疊加 ， 如圖中曲線 3所示 。 ?? ???????? snnnnnnns 2)(2)(11111 （ 949） )( ?? ? sfT)2()( ??? ??? sfsfT)(e sfT ?第 9章 交流異步電機(jī) o1231n?1nsn ,圖 9 – 1 7 一 相 通 電 時 的 曲 線sT ?eeT67 單相異步電動機(jī)的 曲線具有下列特點： （ 1）當(dāng) 即 時，電磁轉(zhuǎn)矩 ，即無起動轉(zhuǎn)矩，電機(jī)不能夠起動； （ 2）當(dāng) 即 時，電磁轉(zhuǎn)矩 。如果由于其它原因使電動機(jī)正轉(zhuǎn)后，電磁轉(zhuǎn)矩能使電動機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)運(yùn)行。如果電動機(jī)反轉(zhuǎn)了，也能繼續(xù)反轉(zhuǎn)運(yùn)行。 所以，對于單相異步電動機(jī)，定子上如果只有主繞組，則無起動轉(zhuǎn)矩。 0?n 1?? ?? ss 0e ?T)(e sfT ?0?n 1??? ss 或 0e ?T第 9章 交流異步電機(jī) 68 2. 兩相繞組通電時 當(dāng)單相異步電動機(jī)主繞組與副繞組同時通入不同相位的兩相交流電流時，一般情況下將產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢。一個橢圓旋轉(zhuǎn)磁動勢同樣可以分解成一個正轉(zhuǎn)磁動勢與一個是反轉(zhuǎn)磁動勢。 此時合成的機(jī)械特性是一條不過原點的曲線。當(dāng) 時，電動機(jī)的 、 及 3條曲線如圖 918所示。 )( ?? ? sfT )( ?? ? sfT )(e sfT ??F??F??F ?? ? FF第 9章 交流異步電機(jī) ?? ? FF69 eT 圖 9 – 1 8 兩 相 通 電 時 的 曲 線sT ?e213sn ,eT 可見，當(dāng) 時，若 ，則 ，電動機(jī)可以正向起動；同理，當(dāng) 時，若 ，則 ，電動機(jī)可以反向起動。 0?n 0e ?T0?n 0e ?T 根據(jù)上述分析可知 ， 單相異步電動機(jī)若能起動必須具備： ① 定子具有空間不同相 位 的 兩 個 繞 組 ； ② 兩個繞組中通入不同 相 位 的 交 流 電 。 第 9章 交流異步電機(jī) ?? ? FF?? ? FF70 單相異步電動機(jī)的分類 單相異步電動機(jī)的主要優(yōu)點是使用單相交流電源 ， 但是單相異步電動機(jī)起動時又要求在兩相繞組中通入相位不同的兩相電流 。 如何把定子繞組中的電流相位分開即 “ 分相 ” 是單相異步電動機(jī)必須解決的首要問題 。 根據(jù)分相方法的不同就有不同類型的單相異步電動機(jī) 。 第 9章 交流異步電機(jī) 71 b )a )U? stI?圖 9 – 1 9 電 阻 分 相 起 動 異 步 電 動 機(jī)a ) 電 動 機(jī) 結(jié) 構(gòu) b ) 相 量 圖?I?IK?mI 1. 電阻分相起動異步電動機(jī) 電阻分相起動異步電動機(jī)的副繞組通過一個離心開關(guān)和主繞組并聯(lián)接到單相電源上 ， 如圖 919所示 。 為使定子兩相繞組中電流存在相位差 ， 在設(shè)計上使兩相繞組的阻抗不等 ， 接在同一電源上可導(dǎo)致副繞組中電流的相位超前主繞組中電流的相位 ， 達(dá)到分相的目的 。 這種異步電動機(jī)由于受到繞組的制約兩相繞組中電流的相位差不大 ， 因而起動轉(zhuǎn)矩不大 。 第 9章 交流異步電機(jī) 72 a )b )圖 9 2 0 電 容 分 相 起 動 異 步 電 動 機(jī)a ) 電 動 機(jī) 結(jié) 構(gòu) b ) 相 量 圖工 作繞 組轉(zhuǎn) 子SC1i 2i起 動 繞 組stI??I?stI?mI?U~?IK?mI 2. 電容分相起動異步電動機(jī) 電容分相起動異步電動機(jī)是在副繞組中串聯(lián)電容再通過一個離心開關(guān)和主繞組并聯(lián)接到單相電源上，如圖 920所示。 由于電容的作用副繞組回路的阻抗呈容性， 而主繞組回路的阻抗呈感性，從而導(dǎo)致兩相繞組中電流的相位差較大。因此，電容分相起動異步電動機(jī)具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。 第 9章 交流異步電機(jī) 73 圖 9 2 1 電 容 運(yùn) 轉(zhuǎn) 異 步 電 動 機(jī)?U?I副 繞 組C主繞組 3. 電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī) 在電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī)中，副繞組不僅在起動時起作用，而且在電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時也起作用，長期處于工作狀態(tài)，因而實際上是兩相電機(jī)，電動機(jī)定子接線如圖 921所示。 這種電機(jī)電容的選擇是按照運(yùn)行時考慮的，要求在運(yùn)行時磁動勢接近于圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，以提高電機(jī)的運(yùn)行性能。但在起動時磁動勢橢圓度較大，造成起動轉(zhuǎn)矩較小，而起動電流較大。 第 9章 交流異步電機(jī) 74 圖 9 – 2 2 電 容 起 動 與 運(yùn) 轉(zhuǎn) 異 步 電 動 機(jī)?U?I主繞組副 繞 組 4. 電容起動與運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī) 為了使電動機(jī)在起動和運(yùn)轉(zhuǎn)時都能得到比較好的性能， 在副繞組中采用兩個電容的并聯(lián)，如圖 922所示。電容 C是運(yùn)轉(zhuǎn)時使用的， 電容 Cs是在電動機(jī)起動時使用的， 它與起動開關(guān)串聯(lián)后再與電容 C并聯(lián)。 起動時串聯(lián)在副繞組回路中的總電容為 C+Cs ， 比較大， 可以使電機(jī)氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁動勢接近于圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢。 當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速時， 起動開關(guān)動作， 將電容 Cs切除，從而使電動機(jī)在運(yùn)行時， 氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁動勢也接近于圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢。 電容起動與運(yùn)轉(zhuǎn)的單相異步電動機(jī)，與電容起動的單相異步電動機(jī)相比較，起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩有所增加， 功率因數(shù)和效率有所提高，電動機(jī)的噪音較小，所以它是單相異步電動機(jī)中最理想的一種。 第 9章 交流異步電機(jī) 75 圖 9 – 2 3 罩 極 式 異 步 電 動 機(jī)短 路 環(huán)n~ 5. 罩極式異步電動機(jī) 罩極式異步電動機(jī)的定子鐵心多制成凸極式，由硅鋼片疊壓而成，每極上裝有集中的繞組，即主繞組，在每極的極靴一邊開有小槽，在小槽中嵌入短路銅環(huán)，將部分磁極罩起來，轉(zhuǎn)子是鼠籠式結(jié)構(gòu)，如圖 923所示。 第 9章 交流異步電機(jī) 76 小 結(jié) 異步電動機(jī)是由定子側(cè)勵磁，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，由轉(zhuǎn)子側(cè)感應(yīng)的電動勢產(chǎn)生電流，并與氣隙磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)機(jī)電能量交換的一類交流電機(jī)，其特點是 n≠n1。標(biāo)志異步電動機(jī)運(yùn)行方式的重要物理量是轉(zhuǎn)差率 s。 從電磁感應(yīng)的物理本質(zhì)看，異步電動機(jī)和變壓器相似，因此可以采用與分析變壓器相類似的方法來分析異步電動機(jī)，即通過內(nèi)部電磁關(guān)系的分析，建立電機(jī)電動勢、磁動勢平衡方程式，通過折算導(dǎo)出等效電路和相量圖。 第 9章 交流異步電機(jī) 77 異步電動機(jī)的工作特性為電源電壓和頻率均為額定值時，異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、定子電流、功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩和效率與輸出功率的關(guān)系。異步電動機(jī)的基本方程式、等效電路和相量圖都是分析異步電動機(jī)工作特性的有效方法。從工作特性可知，異步電動機(jī)基本上是一種恒速的電動機(jī)，但在任何負(fù)載下其功率因數(shù)都是滯后的，這是異步電動機(jī)的不足之處。 單相異步電動機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，在家用電器等領(lǐng)域得到比較廣泛的應(yīng)用。根據(jù)起動與運(yùn)行方式的不同，可以有多種類型的單相異步電動機(jī)。 第 9章 交流異步電機(jī) 78 第 9章 交流異步電機(jī) —— 例 91 79 第 9章 交流異步電機(jī) —— 例 91 80 第 9章 交流異步電機(jī) —— 例 92 81 第 9章 交流異步電機(jī) —— 例 92 82 第 9章 交流異步電機(jī) —— 例 92 83 第 9章 交流異步電機(jī) —— 例 92 84 第 9章 交流異步電機(jī) —— 例 93 85 第 9章 交流異步電機(jī) —— 例 93