单相异步电动机和同步电动机课件.ppt

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單相非同步電動機和同步電動機

單相非同步電動機就是指用單相交流電源供電的非同步電動機。單相非同步電動機因其電源的方便而在家用電器、醫療器械以及工具中廣泛使用。三相同步電動機在額定負載內工作，是一種恒速電動機，三相同步發電動機廣泛應用於各交流發電廠、站，同步電動機還可作為大容量非同步電動機的功率補償裝置。9.1單相非同步電動機單相非同步電動機具有結構簡單、成本低、雜訊小、運行可靠等優點，因此，廣泛應用在家用電器、電動工具、自動控制系統等領域。單相非同步電動機與同容量的三相非同步電動機比較，它的體積較大，運行性能較差。因此，一般只製成小容量的電動機。我國現有產品的功率從幾瓦到幾千瓦。一、單相非同步電動機基本工作原理1.一相定子繞組通電的非同步電動機一相定子繞組通電的非同步電動機就是指單相非同步電動機定子上的主繞組(工作繞組)是一個單相繞組。當主繞組外加單相交流電後，在定子氣隙中就產生一個脈振磁場(脈動磁場)，該磁場振幅位置在空間固定不變，大小隨時間做正弦規律變化，如圖9.1所示。(a)正半周(b)負半周(c)脈振磁勢變化曲線圖9.1單相繞組通電時的脈振磁場為了便於分析，本節利用已經學過的三相非同步電動機的知識來研究單相非同步電動機，首先研究脈振磁動勢的特性。通過對圖9.1的分析可知，一個脈振磁動勢可由一個正向旋轉的磁動勢和一個反向旋轉的磁動勢組成，它們的幅值大小相等(大小為脈振磁動勢的一半)、轉速相同、轉向相反、由磁動勢產生的磁場分別為正向和反向旋轉磁場。同理，正反向旋轉磁場能合成一個脈振磁場。2.單相非同步電動機的機械特性單相非同步電動機單繞組通電後產生的脈振磁場，可以分解為正、反向旋轉的兩個旋轉磁場。因此，電動機的電磁轉矩是由兩個旋轉磁場產生的電磁轉矩的合成。當電動機旋轉後，正、反向旋轉磁場產生電磁轉矩、，它的機械特性變化與三相非同步電動機相同。在圖9.2中的曲線1和曲線2分別表示的特性曲線，它們的轉差率為9.1單相非同步電動機(9.1)(9.2)曲線3表示單相單繞組非同步電動機機械特性。當為拖動轉矩，為制動轉矩時，其機械特性具有下列特點：(1)當轉子轉動時，n=0，=，T=，=0，表明單相非同步電動機一相繞組通電時無起動轉矩，不能自行起動。(2)旋轉方向不固定時，由外力矩確定旋轉方向，並一經起動，就會繼續旋轉。當n＞0，T＞0時機械特性在第一象限，電磁轉矩屬拖動轉矩，電動機正轉運行。當n＜0，T＜0時機械特性在第二象限，T仍是拖動轉矩，電動機反轉運行。(3)由於存在反向電磁轉矩起制動作用，因此，單相非同步電動機的超載能力、效率、功率因數較低。9.1單相非同步電動機圖9.2一相繞組通電時單相非同步電動機的機械特性9.1單相非同步電動機二、單相非同步電動機的起動方法單相非同步電動機不能自行起動，如果在定子上安放具有空間相位相差90°的兩套繞組，然後通入相位相差90°的正弦交流電，那麼就能產生一個像三相非同步電動機那樣的旋轉磁場，實現自行起動。常用的方法有分相式和罩極式兩種。1.單相分相式非同步電動機單相分相式非同步電動機結構特點是定子上有兩套繞組，一相稱主繞組(工作繞組)，另一相為副繞組(輔助繞組)，它們的參數基本相同，在空間相位相差90°的電角，如果通入兩相對稱相位相差90°的電流，即iv=Imsin，iu=Imsin(+90°)，就能實現單相非同步電動機的起動，如圖9.3所示。圖中反映了兩相對稱電流波形和合成磁場的形成過程。由圖可以看出，當ωt經過360°後，合成磁場在空間也轉過了360°，即合成旋轉磁場旋轉一周。其磁場旋轉速度為n1=60f1/P，此速度與三相非同步電動機旋轉磁場速度相同，其機械特性如圖9.4所示。從上面分析中可看出，分相式單相非同步電動機起動的必要條件為：(1)定子具有空間不同相位的兩套繞組；(2)兩套繞組中通入不同相位的交流電流。9.1單相非同步電動機圖9.3兩相繞