专题二十七 单相异步电动机的启动（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

专题二十七 单相异步电动机的启动（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.能根据启动方式和结构特征，区分五种单相异步电动机的类型，重点掌握各类电机中电容、离心开关、短路环等关键部件的作用。

2.理解各类电机通过分相或罩极方式产生旋转磁场的基本逻辑，无需复杂计算，只需定性掌握电容、电阻在分相启动中的作用，以及短路环在罩极启动中的功能。

3.能结合各类电机的启动性能（如启动转矩大小、运行稳定性），匹配日常生活及生产中的典型设备。

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、单相异步电动机的启动

1.单相电阻启动异步电动机

上,在工作绕组电路中,感抗比电阻大得多,所以工作绕组内电流的相位滞后于电源电压,且相位角较大;在启动绕组电路中,电阻比感抗大,启动绕组电流的相位角也滞后于电源电压,但相位角较小,这样、之间出现了相位差,如图5-12(b)所示。这样两个绕组的电流就分相了,但和的相位差是较小的,因而启动转矩也较小。单相电阻启动异步电动机转矩曲线如图5-13所示,可以看出,加了电阻比电感

大的启动绕组,启动转矩明显增大,可达到额定转矩的1.1~1.7倍,这时电动机沿曲线2 和曲线3启动。由于两绕组的阻抗不等,因此电流和的大小也不相等。虽然在设计时可以选择适当的和,使两绕组上产生的磁动势幅值相等,即,但不可能使两个绕组电流之间相位差等于90°,一般可达到30°~40°。因此,不能满足产生圆形旋转磁场的条件,只能产生椭圆形旋转磁场。

为了使启动准组电路内获得较大的电阻值,一般采取以下措施:

(1)启动绕组用较细的导线或电阻率较高的铝线绕制,甚至采用部分反绕匝数以增加电阻。

(2)部分线圈反绕,减小感抗,可得到较高的电阻与感抗的比值。这种用电阻使启动绕组和工作绕组的电流产生相位差的方法,称为电阻分相法。电阻启动异步电动机的启动绕组只允许启动时短时间工作,待电动机转速达到75%~80%额定转速时,由启动(离心)开关S将启动绕组切断,由工作绕组单独运行工作。

2. 单相电容启动异步电动机

这种用电容器使启动绕组和工作绕组内的电流产生相位差的方法,称为电容分相法。

单相电容启动异步电动机的启动绕组和电容器只允许短时间工作,当电动机启动后,待转速达到75%-80%额定转速时,由启动(离心)开关S将启动绕组切断电源,由工作绕组单独运行。

单相电容启动异步电动机的基本系列代号为(CO、CO2)YC。功率等级有120W、180W250W、370 W、550 W、750 W,额定电压为220V,同步转速有1500 r/min、3 000r/min。适用于具有较高启动转矩的小型空气压缩机、电冰箱、粉机、水泵及满载启动的机械。

3.单相电容运行异步电动机

如果电容启动的单相异步电动机的启动绕组设计成能长期接在电源上工作,这种电动机就称为单相电容运行电动机或单相电容电动机。这时,电动机实质上是一台二相异步电动机,它的原理线路图如图5-15(a)所示。如果选择适当的电容器及工作、启动绕组匝数,可使运行时具有圆形或近似圆形的旋转磁场。因此,电动机不但解决了启动问题,而且运行性能也有较大的改善。这种电动机的启动转矩为额定转矩的0.35~1.0倍,如图5-15(b)所示。

4.单相电容启动和运行异步电动机(单相双值电容电动机)

单相电容启动和运行异步电动机接线原理图如图5-16(a)所示。电容启动单相异步电动机在启动绕组中串联一个电容器,用这种方法可提高启动转矩。电容运行单相异步电动机,其电容及启动绕组长期参与运行,运行时具有圆形或近似圆形的磁场，改善了运行性能。

5. 单相罩极式异步电动机

(1)凸极式罩极异步电动机

如图5-17所示,它的定子铁心用硅钢片叠压而成,每个极上绕有集中绕组,称为主绕组。在每个极面的一边开有一个小槽,槽中嵌入短路铜环,罩住磁极面1/3左右。铜环的作用是通过电磁感应改变极面磁场的分布,铜环把极面罩住一部分,故称罩极电动机;又因为主磁极是凸出来的,全称凸极式罩极异步电动机。

当定子绕组上通入单相交流电时,它所产生的脉动磁场在短路环的作用下,磁极之间形成一个连续移动的磁场,这是一个旋转磁场,使转子旋转。罩极电动机旋转磁场的形成如图5-18所示。在主绕组中,在电流的正半波内,磁极内磁通分布情况如图5-18(a)所示。设电流从零增大到a点这一段时间内,穿过短路环那一部分的磁通是增大的。根据楞次定律,铜环内就要产生感应电流,感应电流的磁通要阻碍原磁通的变化。因此,感应电流的磁通与原磁通方向相反,即左强右弱。当工作绕组中的电流从a点变到b点这段时间内,电流大小变化慢,经过极大值时则大小不变。此时铜环中感应电流非常小,对原磁场几乎无影响,整个磁场的中心线与几何中心线重合,如图 5-18(b)所示。当工作绕组中的电流从b点减小到零这段时间内,电流减小,穿过铜环内的磁通也在减少，铜环内感应电流的磁通与原磁通方向相同,合成磁通比原来增强。于是整个磁极的磁场中心线就偏向铜环移向右边,即左弱右强,如图5-18(c)所示。