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单相电动机_单相异步电动机_单相电机

时间:2018/5/18 点击数:1320

单相电机一般是指用单相交流电源(AC220V)供电的小功率单相异步电动机。这种电机通常在定子上有两相绕组,转子是普通鼠笼型的。两相绕组在定子上的分布以及供电情况的不同,可以产生不同的起动特性和运行特性。

单相电机,是指由220V交流单相电源供电而运转的异步电动机。因为220V电源供电非常方便经济,而且家庭生活用电也都是220V,所以单相电机不但在生产上用量大,而且也与人们日常生活,密切相关,尤其是随着人民生活水平的日益提高,家用电器设备的单相电机的用量,也越来越多。
在生产方面应用的有微型水泵、磨浆机、脱粒机,粉碎机、木工机械、医疗器械等,在生活方面,有电风扇、吹风机、排气扇、洗衣机、电冰箱等,种类较多,但功率较小。

采用单相交流电源的异步电动机称为单相异步电动机。单相异步电动机由于只需要单相交流电,故使用方便、应用广泛,并且有结构简单、成本低廉、噪声小、对无线电系统干扰小等优点,因而常用在功率不大的家用电器和小型动力机械中,如电风扇、洗衣机、电冰箱、空调、抽油烟机、电钻、医疗器械、小型风机及家用水泵等。由于中国的单相电压是220V,而国外的单相电压如美国120V、日本100V、德国英国法国230V,所以在使用国外的单相异步电动机时需要注意电机的额定电压与电源电压是否相同。

单相电动机基本介绍

单相电动机工作原理

单相异步电动机是由单相交流电源供电的旋转电机 ,其定子绕组为单相。当接入单相交流电时 ,它在定转子气隙中会产生一交变脉动磁场 ,所以单相异步电动机不能自启动。
在交流电机中,当定子绕组通过交流电流时,建立了电枢磁动势,它对电机能量转换和运行性能都有很大影响。所以单相交流绕组通入单相交流产生脉振磁动势,该磁动势可分解为两个幅值相等、转速相反的旋转磁动势和,从而在气隙中建立正转和反转磁场和。这两个旋转磁场切割转子导体,并分别在转子导体中产生感应电动势和感应电流 。
该电流与磁场相互作用产生正、反电磁转矩。正向电磁转矩企图使转子正转;反向电磁转矩企图使转子反转。这两个转矩叠加起来就是推动电动机转动的合成转矩。
不论是正转磁场还是反转磁场,他们的大小与转差率的关系和三相异步电动机的情况是一样的。若电动机的转速是n,
则对正转磁场而言,转差率为:s+=(n1-n)/n1=s
对反转磁场而言,转差率为:s-=(-n1-n)/-n1=s
单相异步电动机的T-s曲线由图可知单相异步电动机的主要特点有:
(1)n=0,s=1,T=T++ T- =0,说明单相异步电动机无启动转矩,如不采取其他措施,电动机不能启动。
(2)当s≠1时, T≠0,T无固定方向,它取决于s的正、负。
(3)由于反向转矩存在,使合成转矩也随之减小,故单相异步电动机的过载能力较低。
电容分相式起动工作原理
启动时开关K闭合,使两绕组电流I1,I2相位差约为90°,从而产生旋转磁场,电机转起来;转动正
常以后离心开关被甩开,启动绕组被切断。
罩极式单相电机的工作原理
定子通入电流以后,部分磁通穿过短路环,并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化,致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差,从而形成旋转磁场,使转子转起来。
上图中电机的转动方向:瞬时针旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先。
当单相正弦电流通过定子绕组时,电机就会产生一个交变磁场,这

个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化,但在空间方位上是固定的,所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场,当转子静止时,这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩,使得合成转矩为零,所以电机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时(如顺时针方向旋转),这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小;转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了,转子所产生的总的电磁转矩将不再是零,转子将顺着推动方向旋转起来。
要使单相电机能自动旋转起来,我们可在定子中加上一个起动绕组,起动绕组与主绕组在空间上相差90度,起动绕组要串接一个合适的电容,使得与主绕组的电流在相位上近似相差

单相电机工作原理

90度,即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组,将会在空间上产生(两相)旋转磁场,
在这个旋转磁场作用下,转子就能自动起动,起动后,待转速升到一定时,借助于一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将起动绕组断开,正常工作时只有主绕组工作。因此,起动绕组可以做成短时工作方式。但有很多时候,起动绕组并不断开,我们称这种电机为单相电机,要改变这种电机的转向,只要把辅助绕组的接线端头调换一下即可。
单相电动机中,产生旋转磁场的另一种方法称为罩极法,又称单相罩极式电动机。此种电动机定子做成凸极式的,有两极和四极两种。每个磁极在1/3~1/4全极面处开有小槽,把磁极分成两个部分,在小的部分上套装上一个短路铜环,好象把这部分磁极罩起来一样,所以叫罩极式电动机。单相绕组套装在整个磁极上,每个极的线圈是串联的,连接时必须使其产生的极性依次按N、S、N、S排列。当定子绕组通电后,在磁极中产生主磁通,根据楞次定律,其中穿过短路铜环的主磁通在铜环内产生一个在相位上滞后90度的感应电流,此电流产生的磁通在相位上也滞后于主磁通,它的作用与电容式电动机的起动绕组相当,从而产生旋转磁场使电动机转动起来。

单相电机分类

理论上,如果采取措施让单相电机两套绕组中流过的交流电流有一定的相位差就可以启动。如何使两个空间上已错开一定角度的磁势或磁通之间出现一定的相位差,这是解决启动问题的出发点。据此可将单相交流异步电机分为分相式和罩极式两大类。
分相式单相电机
分相式单相电机利用电容或电阻串人感性启动绕组中起到移相作用,使启动绕组和工作绕组的电流相位错开,即所谓“分相”。
(1)电容分相单相电机
所示为电容分相单相电机的原理接线。由于电容的移相作用比较明显,只要在启动绕组中串人适当容量的电容(一般约为20~50μF),就可使两绕组的电流相位差接近于90°,这时的合成旋转磁场接近于圆形旋转磁场,因而启动转矩大同时启动电流较小。这种单相电机应用普遍,启动后可根据需要保留(称为电容运行电机)或切除(称为电容启动电机,由置于电机内部的离心开关执行)。如果需要改变电机的转向,只需将任意一个绕组的出线端对调即可,这时两绕组的电流相位关系相反。
(2)电阻分相单相电机
这种电机启动绕组匝数少、导线细,与运行绕组相比电抗小、电阻大。采用电阻分相启动时,启动绕组电流超前于运行绕组,合成磁场为椭圆度较大的椭圆形旋转磁场,启动转矩小,仅用于空载或轻载场合,应用较少。电阻分相式单相电机的启动绕组一般按短时工作设计,启动后由离心开关切除,由工作绕组维持运行。为电阻分相单相电机的原理接线。
罩极式单相电机
将定子磁极的一部分嵌放短路铜环或短路线圈(组)就构成了罩极式单相电机。罩极式单相电机包括凸极式和隐极式两种类型。
当定子绕组通以单相交流电流后,由它产生的脉振磁场大部分磁通经过气隙直接耦合到转子上,另有少部分磁通则在穿过罩极铜环时产生感应磁通并与之合成后经气隙进入转子磁路。根据楞次定律可知,感应磁通总是阻碍原磁通的变化,且感应磁通相位上落后于原磁通。这样就有了两个在空间上错开一定角度并且又有一定相位差的磁通,合成磁场是一个椭圆度很大的旋转磁场。罩极式电机的旋转方向固定由未罩极部分转向罩极部分,其功率较小,启动转矩小,结构简单,价格低廉,维护简便。罩极式电机一般用于小型鼓风机电机和电扇电机等。

单相电动机的使用和保养

单相异步电动机功率小,主要制成小型电机。它的应用非常广泛,如家用电器(洗衣机、电冰箱、电风扇)、电动工具(如手电钻)、医用器械、自动化仪表等。专业电机保养维修中心电机保养流程:清洗定转子→更换碳刷或其他零部件→真空F级压力浸漆→烘干→校动平衡。
1、使用环境应经常保持干燥,电动机表面应保持清洁,进风口不应受尘土、纤维等阻碍。
2、当电动机的热保护连续发生动作时,应查明故障来自电动机还是超负荷或保护装置整定值太低,消除故障后,方可投入运行。
3、应保证电动机在运行过程中良好的润滑。一般的电动机运行5000小时左右,即应补充或更换润滑脂,运行中发现轴承过热或润滑变质时,液压及时换润滑脂。更换润滑脂时,应清除旧的润滑油,并有汽油洗净轴承及轴承盖的油槽,然后将ZL-3锂基脂填充轴承内外圈之间的空腔的1/2(对2极)及2/3(对4、6、8极)。
4、当轴承的寿命终了时,电动机运行的振动及噪声将明显增大,检查轴承的径向游隙达到下列值时,即应更换轴承。
5、拆卸电动机时,从轴伸端或非伸端取出转子都可以。如果没有必要卸下风扇,还是从非轴伸端取出转子较为便利,从定子中抽出转子时,应防止损坏定子绕组或绝缘。
6、更换绕组时必须记下原绕组的形式,尺寸及匝数,线规等,当失落了这些数据时,应向制造厂索取,随意更改原设计绕组,常常使电动机某项或几项性能恶化,甚至于无法使用。

由于单相异步电动机只需要单相电源供电,因此被广泛的应用于生产、生活等小型设备中。但是由于它的各种经济性能指标都比较差,因此只做成小功率的。
我国生产的贫马力单相异步电动机,有如下几种型号。
1.BO2系列 单相电阻起动异步电动机。功率在60~370W之间。特点是,不外加任何裂相元件,利用副绕组自身的电阻而起动,并利用离心开关,起动结束时将副绕组切除。结构较简单。它具有中等起动转矩和过载能力,因此适用于小型机床、鼓风机、医疗机械。
2.CO2系列 单相电容起动异步电动机。功率在120~750W之间。是利用外加电容的办法加大起动转矩而起动的单相电机。在副绕组中串联外加电容器,并在起动结束时用离心开关将副绕组及电容器一起从电源切除,与BO2型一样,变成一个只有主绕组运行,而副绕组闲置状态。电容起动电机具有较高的起动转矩,但过载能力中等水平。适用于空气压缩机、电冰箱、洗衣机、磨粉机、脱粒机、水泵。
3.DO2 单相电容电机。是一种利用一只电容参与起动及运行的单相电机,副绕组与电容器和主绕组一起参加运行。因此,不需离心开关。经过适当设计,使电机运行时形成理想旋转磁场,所以电机运行性能好,效率及功率因数高’噪声小。其功率范围为4~250W。由于采用一只电容来兼顾起动及运行,权衡刹弊因起动时间很短,只能是在选择电容值时,尽量满足较长时间运行时的需要,则选取便宜的小值电容器,所以这种电机起动转矩较低,只能用在空载或轻载起动的机械中,如电风嗣、通风扇、录音机等。
4.双值电容电机 这种电机目前我国没有正式型号,但也在生产。电机功率最大750W,或1kW左右。在国外还有更大功率的。由于功率较大,所需电容器价格贵得多。这种电机的起动性能及运行性能都较好。话用于家用电器、小型机床。

单相电机安装

电动机安装前应测量定子绕组对机壳及主绕组与辅绕组之间的绝缘电阻,其常温阻值不低于10MΩ,否则应对绕组进行烘干助理,可采用灯泡加热法。
电动机的轴伸直径出厂时已经磨至标准公差尺寸,因此要求用户所配套的带轮或其他配套的零件内径要选国家标准的附件。安装时用手推入或轻轻敲击轴伸台即可,严禁用锤子猛击,否则容易振碎离心开关,造成电动机不能起动、损坏轴承、增大电动机的运行噪声。
电动机在安装至配套机械之前,要仔细检查电动机的底脚部分有无裂纹和影响机械强度等问题,一旦发现有问题,禁止安装使用。电动机要安装在带固定孔的平板上,并用同底脚孔相适应的螺栓固定。
为确保安全,在电动机运行前,务必把接地导线连接到电动机的接地螺钉上,并可靠接地,接地线应选用截面积不小于1m㎡的铜导线。
【小经验】
用是时间继电器代替离心开关。
单相异步电动机使用的离心开关属于机械式开关,当电动机的转速达到额定转速的70%以上时,触点断开让辅绕组(起动绕组)断开或让起动电容断开不参加工作。当离心开关损坏或农村电压较低经常烧毁起动电容时,可改用延时继电器(220V型)来代替离心开关。方法是将电动机内部离心开关上的两根线接在一起,在机外串入延时继电器的常闭触点(为了让触点耐用,需将多组触点并联使用或再增加中间继电器)。时间继电器的线圈的供电可与主绕组并联来实现,动作时间调在2~6s。经多次实践,效果很好,在农村电压较低时也能避免烧毁起动电容的情况,用户很满意。
实践继电器有机械式和数字式两种产品,选用哪种产品都行。大多采用机械式延时继电器,因价格便宜,用户容易接受。

单相电机产品介绍

YY7122电机

YY7132电机

YY8012电机

YY8022电机

YY8032电机

YY90S2电机

YY90L2电机

YY5014电机

YY5024电机

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