2.3 单相异步电动机 |
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单相异步电动机最常用的分类方法,是按启动方法进行分类的。不同类型的单相异步电动机,产生旋转磁场的方法也不同,常见的有以下几种。
笼型单相异步电动机的特点和典型应用见表2-12。
表2-12 笼型单相异步电动机结构特点和应用
注:1.单相电容启动与运转异步电动机,又称单相双值电容异步电动机。 2.基本系列代号中括号是老系列代号。
单相异步电动机一般由机壳、定子、转子、端盖、转轴、风扇等组成,有的单相异步电动机还具有启动元件。
定子由定子铁芯和定子绕组组成。单相异步电动机的定子结构有两种形式,大部分单相异步电动机采用与三相异步电动机相似的结构,但在定子铁芯槽内嵌放有两套绕组:一套是主绕组,又称工作绕组或运行绕组;另一套是副绕组,又称启动绕组或辅助绕组。两套绕组的轴线在空间上应相差一定的电角度。容量较小的单相异步电动机有的则制成凸极形状的铁芯,如图2-5所示。磁极的一部分被短路环罩住。凸极上放置主绕组,短路环为副绕组。
图2-5 凸极式罩极单相异步电动机
1—定子铁芯;2—主绕组; 3—短路环;4—转子
单相异步电动机的转子与笼型三相异步电动机的转子相同。
单相异步电动机的启动元件串联在启动绕组(副绕组)中,启动元件的作用是在电动机启动完毕后,切断启动绕组的电源。
单相异步电动机的工作原理:在单相异步电动机的主绕组中通入单相正弦交流电后,将在电动机中产生一个脉振磁场,也就是说,磁场的位置固定(位于主绕组的轴线),而磁场的强弱却按正弦规律变化。
如果只接通单相异步电动机主绕组的电源,电动机不能转动。但如能加一外力预先推动转子朝任意方向旋转起来,则将主绕组接通电源后,电动机即可朝该方向旋转,即使去掉了外力,电动机仍能继续旋转,并能带动一定的机械负载。单相异步电动机为什么会有这样的特征呢?下面用双旋转磁场理论来解释。
双旋转磁场理论认为:脉振磁场可以认为是由两个旋转磁场合成的,这两个旋转磁场的幅值大小相等(等于脉振磁动势幅值的1/2),同步转速相同(当电源频率为 f ,电动机极对数为 p 时,旋转磁场的同步转速 ),但旋转方向相反。其中与转子旋转方向相同的磁场称为正向旋转磁场,与转子旋转方向相反的磁场称为逆向旋转磁场。
单相异步电动机的电磁转矩,可以认为是分别由这两个旋转磁场所产生的电磁转矩合成的结果。
电动机转子静止时,由于两个旋转磁场的磁感应强度大小相等、方向相反,因此它们与转子的相对速度大小相等、方向相反,所以在转子绕组中感应产生的电动势和电流大小相等、方向相反,它们分别产生的正向电磁转矩与反向电磁转矩也大小相等、方向相反,相互抵消,于是合成转矩等于零。单相异步电动机不能自行启动。
如果借助外力,沿某一方向推动转子一下,单相异步电动机就会沿着这个方向转动起来。这是因为假如外力使转子顺着正向旋转磁场方向转动,将使转子与正向旋转磁场的相对速度减小,而与逆向旋转磁场的相对速度加大。由于两个相对速度不等,因此两个电磁转矩也不相等,正向电磁转矩大于反向电磁转矩,合成转矩不等于零,在这个合成转矩的作用下,转子就顺着初始推动的方向转动起来。
为了使单相异步电动机能够自行启动,一般是在启动时,先使定子产生一个旋转磁场,或使它能增强正向旋转磁场,削弱逆向磁场,由此产生启动转矩。为此,人们采取了几种不同的措施,如在单相异步电动机中设置启动绕组(副绕组)。主、副绕组在空间一般相差90°电角度。当设法使主、副绕组中流过不同相位的电流时,可以产生两相旋转磁场,从而达到单相异步电动机启动的目的。当主、副绕组在空间相差90°电角度,并且主、副绕组中的电流相位差也为90°时,可以产生圆形旋转磁场,单相异步电动机的启动性能和运行性能最好。否则,将产生椭圆形旋转磁场,电动机的启动性能和运行性能较差。
不同类型的单相异步电动机产生旋转磁场的方法也不同,常见的有以下几种。
①单相电阻分相启动异步电动机。
②单相电容分相启动异步电动机。
③单相电容运转异步电动机。
④单相电容启动与运转异步电动机(又称单相双值电容异步电动机)。
⑤单相罩极异步电动机。
单相异步电动机的型号由系列代号、设计序号、机座号、特征代号及特殊环境代号五部分组成。
表2-13 单相异步电动机产品名称、新老代号对照表
表2-14 单相异步电动机特殊环境代号
单相异步电动机的型号示例:
YU7124——表示单相电阻启动异步电动机,中心高为71mm、2号铁芯长、4极。
YC90L6——表示单相电容启动异步电动机,中心高为90mm、长机座、6极。
DO2-6312——表示单相电容运转异步电动机,第2次系列设计、中心高为63mm、1号铁芯长、2极。
表2-15 YU系列单相电阻启动异步电动机技术数据
表2-16 YC系列单相电容启动异步电动机技术数据
表2-17 YY系列单相电容运转异步电动机技术数据
表2-18 YL系列单相双值电容异步电动机技术数据