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異步電動機的起動原理及結構介紹

  異步電動機的起動原理及結構介紹

  異步電動機在原理上和其它類型電機和一定的區別,結構也有異步電機自身的特點。從結構上看,單相異步電動機和三相籠型異步電動機差不多,轉子也是籠型,定子繞組也嵌放在定子槽內,不過定子繞組只有一相。圖1 - 29是一臺拆開的單相異步電動機。由于定子繞組是單相的,所以由單相交流電源供電,容量一般不大(1kW以下),用來帶動電風扇、鼓風機、電唱機等電器,以及自動裝置和小型電動工具(如手電鉆)等。

  拆開的單身異步電機圖

單相交流電流是一個隨時間按正弦規律變化的電流,它所產生的磁場是脈動磁場。當某一瞬間電流為零時,電動機氣隙中的磁感應強度也等于零。電流增大時,磁感應強度隨著增強;電流方向相反時,磁場方向也反過來。但是在任何時刻,磁場在空間的軸線并不移動,只是磁場的強弱和方向像正弦電流一樣,隨著時間按正弦規律作周期性變化??梢宰C明,這個脈動磁場相當于兩個旋轉磁場的疊加,這兩個磁場的旋轉的速度相等,但是旋轉方向相反.每個旋轉磁場的磁感應強度的幅值等于脈動磁場磁感應強度幅值的一半。單相異步電動機的電磁轉矩是分別由這兩個旋轉磁場所產生的電磁轉矩合成的結果。電動機靜止時,由于兩個旋轉磁場的磁感應強度大小相等,轉向相反.因而在轉子繞組中感應產生的電動勢和電流大小相等,方向相反,兩個電磁轉矩的大小相等,方向相反,于是合成轉矩等于零,電動機不能起動。也就是說,單相異步電動機的起動轉矩等于零,這是它的特點,也是一個缺點。

如果用某種方法使單相電動機的轉子轉動一下,它就會繼續轉動下去。這是什么道理呢?假如用外力使轉子順著正向(順時針方向)旋轉磁場的方向轉動,那么轉子和正向旋轉磁場的相對速度就比較小,轉差率s小于1,而和反向(逆時針方向)旋轉磁場的相對速度大,轉差率:大于1。于是兩個電磁轉矩不等,M,(s<1)> M2(s:>1),在合成轉矩M=M1-M2的作用下,轉子就能繼續順著M的方向旋轉。

    因此,要應用單相異步電動機,必須使轉子獲得一定的起動轉矩。一種方法是裂相的方法,即在單相異步電動機的定子上,除了主繞組之外,再增加一個起動繞組,這兩個繞組在空間相差90°角,并且利用相應的方法使這兩個繞組內的電流形成一定的相位差,這樣就會產生一個近似的旋轉磁場,轉子導體在這個磁場的作用下就會旋轉起來。一般常見的是電容裂相式,即在起動繞組中串聯一個適當容量的電容器,單相電容式異步電動機的原理電路圖如圖130所示。主繞組電路是一個電感性電路,電流I1、在相位上比電壓U滯后φ1角,而起動繞組電路則是一個電容性電路(當然,電容器的容抗要足夠大),電流12。U超前φ2角,只要電容器的容量選擇適當,就可以使I1I2之間的相位差等于90°。單相電容式異步電動機的相量圖如圖I31所示。

單相式異步電動機原理圖及其相量圖

當具有90°相位差的兩個電流通過人在空間相差90°的兩個繞組中時,也能產生一個旋轉磁場(分析方法和對稱三相電流通人對稱三相繞組產生旋轉磁場的分析方法一樣),在它的作用下.籠型轉子得到起動轉矩而轉動起來.這種電動機叫做單相電容式電動機。電容器在完成起動作用后,既可以繼續接在電路中(叫做電容運轉電動機),也可以借離心開關的作用從電路中斷開(叫做電容起動電動機)。前者功率因數較高,但起動轉矩較小,適用于各種空載起動的機械,如風扇及醫療器械等。后者的起動轉矩較大,但起動電流也較大,適用于各種滿載起動的機械,如空氣壓縮機、電冰箱等。除以上裂相方式外,還有單相電阻式起動。它的原理同電容式一樣,只不過電流在主繞組內顯電感性,在起動繞組內顯電阻性而以。

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