11.8 单相异步电动机（课件）《电工基础》（高教版·第2版）同步精品课堂

11.8 单相异步电动机 同步精品课堂—中职专业课 《电工基础》（高教版·第2版） 1 学习 目标 掌握单相异步电动机的构造（定子、笼型转子）及工作原理 学习目标 理解单相电容式异步电动机的起动原理（相位差产生旋转磁场） 知晓单相异步电动机的转向控制方法 能区分单相与三相异步电动机的异同点 新知学习 家里的电风扇、洗衣机，这些常用电器的动力来自单相异步电动机。它没有三相电，为何能转动？静止时为何不能自行起动？那个小小的电容器又起什么作用？今天我们就来揭开单相异步电动机的奥秘，学习它的构造、起动原理和转向控制，搞懂这些，就能明白身边小电器的工作原理。 新知学习 情景导入 新知学习 单相异步电动机的工作原理 新知学习 单相异步电动机的定子绕组通以单相电流后，电动机内就产生一交变磁场，但磁场的方向时而垂直向上，时而垂直向下，即单相定子绕组的磁场不是旋转磁场，所以转子不能自行起动。因此，单相异步电动机转动的关键是产生一个起动转矩。 单相电容式异步电动机在定子上有工作绕组和起动绕组两个绕组。两个绕组在定子铁心上相差 90º的空间角度，起动绕组中串联一个电容器，图所示是单相电容式异步电动机的原理图。 新知学习 单相电容式异步电动机 新知学习 由图可见，同一电源向两个绕组供电，则工作绕组的电流和起动绕组的电流就会产生一个相位差，适当选择电容，使 i1 和 i2 的相位差为 90º，即 用三相异步电动机的分析方法，相位差为 90º的 i1 和i2 ，流过空间相差 90º的两个绕组，能产生一个旋转磁场。在旋转磁场的作用下，单相异步电动机转子得到起动转矩而转动。 新知学习 单相电容式异步电动机 新知学习 图所示 为i1 和 i2 的波形图和旋转磁场图。 改变电动机定子绕组接线的顺序，可以改变旋转磁场的方向，也就改变了电动机的转向。 新知学习 单相电容式异步电动机 新知学习 4．无功功率 Q 在瞬时功率 p = UIcos[1 cos(2 t)]  UI sin sin(2 t)中，第二项表示交流电路与电源之间进行能量交换的瞬时功率，|UIsin | 是这种能量交换的最大功率，并不代表电路实际消耗的功率。 定义： Q = UI sin 把它叫做交流电路的无功功率，用 Q 表示，单位是乏尔，简称乏 (var)。 新知学习 正弦交流电路功率的基本概念 新知学习 单相异步电动机静止时为何不能自行起动？ 答案：因单相电流产生脉动磁场，可分解为两个反向旋转磁场，对转子的转矩大小相等、方向相反，合转矩为零，故无法自行起动。 随堂练习 单相电容式异步电动机中，电容器的作用是什么？ 答案：使起动绕组与工作绕组的电流产生90°相位差，从而产生旋转磁场，为转子提供起动转矩，使电动机起动。 随堂练习 答案：B 解析：单相异步电动机的转子多为笼型，结构简单、成本低，由铜条或铝条与端环焊接而成，能满足其工作需求。 1.单相异步电动机的转子通常采用（ ） A.绕线式转子 B.笼型转子 C.永磁转子 D.凸极转子 课堂练习 答案：B 解析：单相电流的大小和方向随时间按正弦规律变化，产生的磁场强度和方向同步变化，形成脉动磁场，而非旋转磁场。 2.单相异步电动机定子通入单相电流时，产生的磁场是（ ） A.旋转磁场 B.脉动磁场 C.恒定磁场 D.交变磁场 课堂练习 答案：B 解析：单相异步电动机静止时合转矩为零，需通过特定方式（如电容移相）产生起动转矩，才能开始转动，这是其转动的关键。 3.单相异步电动机能转动的关键是（ ） A.有笼型转子 B.产生起动转矩 C.接入三相电源 D.磁极对数固定 课堂练习 答案：C 解析：工作绕组与起动绕组在定子铁心上相差90°空间角度，配合相位差90°的电流，才能产生旋转磁场。 4.单相电容式异步电动机的两个绕组在空间上相差（ ） A.0° B.60° C.90° D.120° 课堂练习 答案：B 解析：电容器串联在起动绕组中，利用容抗使起动绕组电流与工作绕组电流产生90°相位差，为产生旋转磁场创造条件。 5.单相电容式异步电动机中，电容器的作用是（ ） A.增大起动转矩 B.使两绕组电流产生相位差 C.改变磁极对数 D.提高功率因数 课堂练习 答案：C 解析：和三相异步电动机一样，单相异步电动机转子转速低于旋转磁场转速，存在转差率，故称为“异步”。 6.单相异步电动机的转速特点是（ ） A.等于旋转磁场转速 B.高于旋转磁场转速 C.低于旋转磁场转速 D.与旋转磁场转速无关 课堂练习 答案：C 解析：通过改变定子绕组（如工作绕组与起动绕组）的接线方式，可改变旋转磁场的转向，从而改变电动机转向。 7.改变单相异步电动机转向的方法是（ ） A.改变电源频率 B.改变电容器容量 C.改变定子绕组的接线方式 D.改变电源电压 课堂练习 答案：C 解析：单相异步电动机功率较小，适用于家用设备（如洗衣机、电风扇）；工厂机床、大型水泵等多采用三相异步电动机。 8.下列属于单相异步电动机应用的是（ ） A.工厂机床 B.大型水泵 C.家用洗衣机 D.高压风机 课堂练习 答案：B 解析：脉动磁场的特性是可分解为两个幅值相等、转速相同但转向相反的旋转磁场，两者对静止转子的转矩相互抵消。 9.脉动磁场可分解为（ ） A.两个大小相等、转向相同的旋转磁场 B.两个大小相等、转向相反的旋转磁场 C.一个旋转磁场和一个恒定磁场 D.两个大小不等、转向相反的旋转磁场 课堂练习 答案：B 解析：三相异步电动机通入三相电流可直接产生旋转磁场，无需额外起动措施；单相异步电动机需通过电容等方式产生起动转矩，这是两者主要区别。 10.单相异步电动机与三相异步电动机的主要区别是（ ） A.有无转子 B.是否需要起动措施 C.转速是否可调 D.是否使用电能 课堂练习 答案：定子；转子 解析：单相异步电动机的基本结构与三相异步电动机类似，包括固定的定子和旋转的转子，转子多为笼型结构。 1.单相异步电动机由________和________两个基本部分组成，转子通常为笼型。 课堂练习 答案：脉动；旋转 解析：单相电流产生的磁场随时间脉动，其特性等效于两个反向旋转的磁场的合成，这是单相异步电动机不能自行起动的原因。 2.单相电流产生的________磁场可分解为两个大小相等、转向相反的________磁场。 课堂练习 答案：大小相等、方向相反；零 解析：静止时，两个反向旋转磁场对转子的作用相互抵消，转矩平衡，合转矩为零，故无法自行起动。 3.单相异步电动机静止时，两个反向旋转磁场产生的转矩________，合转矩为________。 课堂练习 答案：工作绕组（主绕组）；起动绕组（副绕组） 解析：工作绕组用于正常运行，起动绕组与电容器配合产生起动转矩，两者在空间上相差90°。 4.单相电容式异步电动机有两个绕组，分别是________和________。 课堂练习 答案：90° 解析：电容器的容抗使起动绕组电流超前工作绕组电流90°，配合空间相差90°的绕组，产生旋转磁场。 5.适当选择电容器容量，可使单相电容式异步电动机两绕组的电流相位差为________。 课堂练习 答案：旋转磁场；低于 解析：电动机转向由旋转磁场方向决定，且转子转速始终低于旋转磁场转速，这是异步电动机的共性。 6.单相异步电动机的转向与________的转向相同，转速________旋转磁场转速。 课堂练习 答案：日常生活；医疗器材（或小型工业设备） 解析：因其功率较小、适用于单相电源，单相异步电动机多用于家用设备、医疗器械等场景。 7.单相异步电动机广泛应用于________和________，功率一般为几瓦至几百瓦。 课堂练习 答案：90°；90° 解析：空间相差90°的绕组通入相位差90°的电流，可合成旋转磁场，这是单相电容式电动机的工作基础。 8.单相电容式异步电动机产生旋转磁场的条件是：两绕组在空间相差________，电流相位差为________。 课堂练习 课堂小结 感谢观看 $