专题二十六 单相异步电动机的基本原理（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题二十六 单相异步电动机的基本原理（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

一、考纲解读

1.能准确区分单相异步电动机与三相异步电动机的结构差异，重点识别定子绕组的组成及转子的笼型结构。

2.理解单相交流电产生脉振磁场的特性，以及该磁场无法产生启动转矩的原因；掌握至少一种启动方法的基本原理，无需深入计算，以“定性理解”为主。

3.能将理论知识与日常生活中的电器结合，判断单相异步电动机的应用场景，初步分析不同启动方式的适用设备。

4.能根据具体设备或场景，判断其中单相异步电动机的类型，并简要分析选择该类型电机的原因。

二、知识点梳理

一、单相异步电动机的结构

决定单相异步电动机总体结构的因素很多,如电动机的使用条件、环境、所配套机械负载的特点、冷却方式、防护方式、安装方式和启动方式等。

单相异步电动机总体结构可按不同方式进行分类。

按冷却方式分类:有空气自冷、外风扇自冷、内风扇自冷等;

按防护方式分类:有开启式、防护式、封闭式、防爆式、潜水式、潜油式等。

按安装方式分类:有机座带底脚、端盖无凸缘;有机座无底脚、端盖有小凸缘,轴伸在凸缘端:有机座有底脚、端盖上有小凸缘、轴伸在凸缘端;有机座无底脚、端盖上有大凸缘,轴伸在凸缘端等四种。

按启动方式分类:有分相式和罩极式。

单相异步电动机中,专用电机占有很大比例,如电风扇电动机、电冰箱电动机、洗衣机电动机、电吹风电动机、空调风扇电动机。它们的结构各有特点,形式繁多。尽管如此,就其共性而言,单相异步电动机的结构都

由固定部分——定子、转动部分——转子、支撑部分——机座、端盖和轴承等三大部分组成,如图5-1所示。

(1)机座    机座结构随电动机冷却方式、防护类型、安装方式和用途而异。就其材料分类,有铸铁、铸铝和钢板结构等几种。

铸铁机座——通常带有散热筋。机座与端盖连接,用螺栓紧固。

铸铝机座——往往不带散热筋,常有加强筋和装饰筋采用长螺栓紧固端盖。

钢板结构的机座——是由厚为1.5~2.5mm的薄钢板卷制、焊接而成,再焊上钢板冲压件的底脚。近年来有一次冲压成形与端盖连在一起的。此种结构国内正在普及。

(2)铁心    铁心包括定子铁心和转子铁心,作用同三相异步电动机一样,是用来构成电动机的磁路。其中为减少交变磁通产生的铁损,也是用相互绝缘的电工钢片冲制后叠成。此类电机的铁心冲片已普遍采用无硅低碳电工钢片,性能要求较高的产品则用无取向冷轧硅钢片。

(3)绕组    单相异步电动机定子绕组通常做成两相:工作绕组和启动绕组。两种绕组的中轴线错开一定的电角度。目的是为了改善启动性能和运行性能。定子绕组多数采用高强度聚酯漆包线绕制。通常采用常规绕组,如同心绕组、链式绕组等。为了减少谐波,常常采用正弦绕组。

转子绕组一般采用笼型绕组,通常用铝压铸而成。

(4)端盖    相应于不同的机座材料、端盖也有铸铁件、铸铝件(或铝压铸件)及钢板冲压件三种。根癣似据殮应装要求,有的前端盖带有大凸缘、小凸缘或其他形状的安装孔。对于容量更小的电动机,有时只准有一个端盖,另一只端盖与机壳连成一体,像只杯子。

(5)轴承    单相异步电动机用的轴承,有滚珠轴承和含油轴承两种。前者价格高而噪声大，但寿命长；后者价格低而噪声小,但寿命短。

电动机专用的滚珠轴承,径向间隙比普通轴承小。国产电动机专用轴承有两种:国内电动机用的,以符号Z标志;出口电动机用的,以符号Z1标志。安装轴承时宜用热套,轻压内圈,切忌用榔头猛敲;拆卸轴承时宜用专用工具。严格控制定子、转子同心度。

含油轴承又可分为球形与圆柱形两种。球形轴承有自定位作用,装配要求低;圆柱形轴承对电动机同心度要

求较高,装配较难但噪声较小。

(6)              离心开关或启动继电器和PTC启动器在单相异步电动机中,除了电容运转电动机外,在启动过程中,当转子转速达到同步转速的70%时,常常借助于离心开关,切除单相电阻启动电动机及电容启动电动机的启动绕组,或切除电容启动及运转电动机的启动电容器。如图5-2所示,离心开关一般安装在轴伸端盖的内侧。有些电动机,如电冰箱电动机,由于它与压缩机组装在一起,并放在密封的罐子里,不便于安装离心开关,此时就用启动继电器代替。

如图5-3所示,继电器的吸铁线圈串联在工作绕组回路中,启动时,主绕组电流I_m很大,衔铁动作,使串联在启动绕组回路中的动合触点K闭合。于是启动绕组接通,电动机处于两相绕组运行状态。随着转子转速上升,工作绕组电流不断下降,吸铁线圈的吸力也随之下降。当到达一定的转速时电磁铁的吸力小于触点K的反作用弹簧的拉力,触点K被打开,这时启动绕组就脱离了电源。

(7)铭牌    单相异步电动机铭牌,用来标示电动机的额定数据及其他必要项目。

二、单相异步电动机的基本原理

1.单相绕组的脉振磁场

现在分析定子绕组通人单相交流电时,所产生磁场的情况。如图5-5所示,假设通入的是正弦变化的交流电。在单相交流电的正半周时电流从定子绕组的左侧流入,从右侧流出,由电流所产生的磁场方向如图5-6所示,该磁场的大小随电流的大小而变化,方向则保持不变。当电流过零时,磁场也为零。当电流变为负半周时,则产生磁场的方向也随之发生变化,如图5-7所示,磁场的大小仍旧随电流的大小而变化。下一个周期重复上一个周期的变化。由此可见,单相异步电动机定子绕组通入单相交流电时,产生磁场的大小及方向在不断地周期变化着。但磁场的轴线(图中纵轴)却固定不变这种磁场称为脉振磁场。