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1、第二章 单相异步电动机,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理 第二节 单相异步电动机的分类 第三节 单相异步电动机的反转和调速 第四节 单相异步电动机常见故障的检修,返回,第二章 单相异步电动机,本章概述 单相电动机使用单相电源供电，可以直接使用一般的电源，具有结构简单，制造方便，成本低廉，运行可靠，检修方便，噪声小等一系列优点，被广泛应用在日常生活中，作为小功率驱动电动机使用。家用电器中的驱动电动机，绝大多数是单相电动机，尤其是单相异步电动机的应用更为广泛。 教学目标 1.掌握单相异步电动机的基本结构和工作原理; 2.掌握单相异步电动机的分类; 3.了解单相异步电动机的反转和调速; 4
2、.掌握单相异步电动机的常见故障及检修。,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,无论是什么类型的单相异步电动机，其结构基本相同，都是由定子、转子、端盖、启动元件等组成。图2-1所示为单相异步电动机的基本结构。 一、单相异步电动机的基本结构 1.定子 单相异步电动机的定子包括机座、定子铁芯、定子绕组三大部分。 (1)机座机座由铸铁、铸铝和钢板制成，其结构形式取决于电动机的使用场合及冷却方式。单相异步电动机的机座形式一般分为开启式、防护式、封闭式等几种。开启式结构的定子铁芯和绕组外露，由周围空气自然冷却。多用于一些与整机装成一体的使用场合，如洗衣机等。,下一页,返回,第一节 单相异步电动
3、机的基本结构和工作原理,防护式结构是在电动机的通风路径上开一些必要的通风孔道，而电动机的铁芯和绕组则被机座遮盖着。封闭式结构是整个电动机采用密闭方式，电动机的内部与外部隔绝，防止外界的侵蚀与污染，电动机内部的热量由机座散发。当散热能力不足时，外部再加风扇冷却。 另外有些专用电动机可以不用机座，直接把电动机与整机装成一体，如电钻、电锤等手提电动工具等。 (2)定子铁芯定子铁芯多用铁损小，导磁性能好，厚度为0. 35 0. 5 mm的硅钢片冲槽叠压而成，定子、转子冲片上都均匀冲槽。由于单相异步电动机定子、转子之间气隙比较小，一般在0. 20. 4mm之间，为减小定子、转子开槽引起的电磁噪声和齿谐波
4、附加转矩等的影响，定子槽口多采用半闭口形状，如图2 -2所示。,上一页,下一页,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,转子槽则为闭口或半闭口，并且还采用转子斜槽来降低定子齿谐波的影响。单相罩极式电动机的定子铁芯则采用凸极形状，也用硅钢片冲制叠压而成。 (3)定子绕组单相异步电动机的定子绕组，一般都采取两相绕组的形式，即主绕组和副绕组。主副绕组的轴线在空间相差900电角度，两相绕组的槽数、槽形、匝数可以是相同的，也可以是不相同的。一般主绕组占定子总槽数的2/3，副绕组占定子总槽数的1/3，但应视各种 电动机的要求而定。 定子绕组的导线都采用高强度聚醋漆包线，线圈在线模上绕好后，嵌放在
5、备有槽绝缘的定子槽内。导线经浸漆、烘干等绝缘处理后，可以提高绕组的机械强度和导热性能。,上一页,下一页,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,2.转子 (1)转子是电动机的旋转部分，电动机的工作转矩就是从转子轴输出的。单相异步电动机一般均采用鼠笼式转子。转子主要由转子铁芯、轴和转子绕组等组成。转子铁芯由硅钢片叠成，转子硅钢片的外圆上冲有嵌放绕组的槽。轴经滚花后压入转子铁芯。转子铁芯多采用斜槽结构，槽内经铸铝加工而形成铸铝条，在伸出铁芯两端的槽口处，用两个端环把所有铸铝条都短接起来，形成鼠笼式转子。铸铝条和端环通称为转子绕组。整个转子由上、下端盖的轴承定位。 (2)转子绕组用于切割定
6、子磁场的磁力线，在闭合回路的铸铝条(即导体)中产生感应电动势和感应电流，感应电流所产生的磁场和定子磁场相互作用，在导体上将会产生电磁转矩，从而带动转子启动旋转。,上一页,下一页,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,3.启动元件 单相异步电动机没有启动力矩，不能自行启动，需在副绕组电路上附加启动元件才能启动运转。启动元件有电阻、电容器、耦合变压器、继电器、PTC元件等多种，因而构成不同类型的电动机。有些启动元件安装在电动机的内部，有些启动元件则装在外部。无论在内部还是在外部，一般认为启动元件是单相异步电动机结构的一个组成部分，常用的启动元件有以下几种。 (1)离心开关离心开关装在电
7、动机的端盖里，在电动机启动时它使启动绕组与电源接通，而当转速升到额定转速的75%时，在离心力的作用下离心开关动作，使启动绕组脱离电源。,上一页,下一页,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,离心开关包括静止部分和转动部分。较常用的是U形夹片式离心开关，开关的静止部分由U形磷铜夹片和绝缘接线板组成，还有一对动触头和静触头，以分断电路，其转动部分则装在转轴上，如图2-3所示。 离心开关的工作原理如图2 -4所示。电动机静止时，在弹簧压力作用下两触点闭合，接通副绕组。电动机通电启动后，当转速达到额定转速的75%时，在离心力作用下，旋转部分的重块飞开，触点分离;电动机静止时，重块复位，触点
8、闭合，副绕组重新接通，为下次启动做好准备。,上一页,下一页,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,还有一种指形触头式离心开关，其静止部分由两个半铜环组成，类似直流电动机的换向器，转动部分则是三个指形铜触头，在电动机不转时夹住铜环，如图2 -5所示。当电动机转速升到额定转速的75%时，在离心力的作用下指形铜触头和铜环脱离，自动切断电路。 离心开关运行可靠，但结构复杂，应用较少。 (2)启动继电器 电流继电器电流继电器也叫重锤式启动器，利用启动电流的大小来使继电器动作，从而接通或切断副绕组电路。重锤式启动器广泛应用在压缩机中，其外形与内部构造如图2 -6所示，由吸力线圈、重锤(街铁)、
9、弹簧、动触点、静触点等组成。,上一页,下一页,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,它的结构紧凑、体积小，使用时直接插在压缩机启动与运行接线柱上，并与保护器组装在一个接线盒内。 重锤式启动器接线如图2 -7所示，继电器的磁力线圈与主绕组串联，静触点与副绕组相接。电路刚接通时，转子还没启动，主绕组电路仅有电阻存在，故启动电流很大，可达到额定电流的58倍。大电流经过启动器线圈时，将产生很大的电磁力，电磁力克服继电器内的弹簧拉力，将具有动触点的重锤(街铁)吸上，动、静触点闭合接通，将副绕组接通，于是电动机启动。随着电动机转速上升，主绕组电流下降，线圈中的电磁力减小。当电动机转速达到额定转
10、速的70% 80%时，电磁力不能吸引住重锤，于是重锤下落，动触点随之与静触点分离，将副绕组断开，电动机启动完毕。,上一页,下一页,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,电压继电器电压继电器的原理如图2-8所示。在断电时，常闭触点在弹簧拉力下闭合，将副绕组接入电路。接通电源后，主、副绕组中都有电流通过，电动机开始启动。这时，电压线圈的阻杭远大于副绕组的阻杭，电压线圈中的电流很小。当电动机转速逐渐升高时，副绕组中的反电动势也随之升高，所以电压线圈中的电流逐渐增大，当电流达到一定数值时(相当于电动机转速达到额定转速的70% 80% )，线圈产生的电磁力便克服弹簧的拉力，使触点断开，副绕组
11、断电，电动机进入正常运行状态。此时由于电压线圈与副绕组构成闭合回路，副绕组的感应电动势产生的感应电流便流经电压线圈，以维持常闭触点在断开状态。电压启动继电器主要应用在大容量电冰箱中。,上一页,下一页,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,差动式继电器差动式继电器接线如图2 -9所示。差动式继电器有电流和电压两个线圈，因而工作更为可靠。电流线圈与电动机的主绕组串联，电压线圈经过常闭触点与电动机的副绕组并联。当电动机接通电源时，主绕组和电流线圈中的启动电流很大，使电流线圈产生的电磁力足以保证触点能可靠闭合。启动以后电流逐步减小，电流线圈产生的电磁力也随之减小。于是电压线圈的电磁力使触点
12、断开，切断了副绕组的电源。 (3)动合按钮动合按钮是一种比较简单的启动元件，在一些电阻启动电动机上应用。如图2-10所示，在电动机的副绕组电路上串联一个动合按钮，在电动机接通电源的同时按下动合按钮，接通副绕组。当电动机启动后，放开动合按钮，便切断了副绕组电路。,上一页,下一页,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,(4)PTC启动器 PTC正温度系数热敏电阻)启动器广泛应用于电冰箱、空调器的压缩机电路和电风扇微风挡电路中，PTC元件是一种半导体材料的名称，它以酞酸钡掺和微量稀土元素，通常采用陶瓷工艺制成元件，引出电极后整个元件用胶木密封。PTC材料的特点是它的阻值大小对温度非常敏感
13、。在正常室温下，PTC的电阻值很小，约10多欧姆至30多欧姆(因压缩机不同而不同)，当达到某一温度值时，电阻值会急骤增大数千倍，这一温度称为临界温度。压缩机所用的PTC元件的临界温度一般为5060。 用做压缩机启动器的PTC材料是正温度系数，在常温下它内阻极小，与启动绕组的阻抗相比可视为短路。,上一页,下一页,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,当有电流通过时，PTC温度迅速上升，而在温度超过110以后，其阻值大于20k，与启动绕组阻抗相比相当于开路。因此，它被用做压缩机的启动元件。PTC启动器直接插在压缩机启动与运行接线柱上固定。 PTC启动器是一种无触点启动器，它的适应电压范
14、围宽，能提高压缩机电动机启动转矩，图2-11是PTC启动器的外形与内部结构。 PTC元件一般串联在电动机的启动绕组中，接线图如图2-12所示。压缩机开始启动时，PTC元件的温度比较低，电阻很小，电路可近似地视为直通。,上一页,下一页,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,这样，压缩机可顺利启动。启动过程中，PTC元件中通过的大电流使其温度迅速升高，当温度升至临界温度后，PTC元件电阻值突然增大至数万欧姆，通过的电流下降到可以忽略不计，近似地视为断路。此时，压缩机副绕组基本无电流通过，压缩机正常运转。 由于启动过程中，PTC元件没有机械的触点动作，其电流的通断是通过元件的自身电阻特性
15、完成的，故PTC启动器又称为无触点启动器。这种启动器的特点是无运动零件、无噪声、可靠性较好、成本低、寿命长，对电压波动的适应性较强。电压波动只影响启动时间，使其产生微小的变化，但不会产生触点不能吸合或不能释放的问题。所以，它对压缩机的匹配范围较广。,上一页,下一页,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,选择PTC启动器时，耐压要大于320V以上，根据压缩机的最大电流来选择PTC的电阻值。其PTC动作时间也要与压缩机启动时间相对应，以保证压缩机有足够的加速时间。一般冷态启动压缩机，所选PTC的启动时间要大于0. 15s。PTC启动器通断特性取决于自身的温 度变化，所以，压缩机停机后必
16、须等待45 min，使PTC元件温度降低，恢复到低阻状态，才能再次启动。若在20k高阻状态下启动压缩机，此时启动绕组相当于开路，压缩机不能转动，但运行绕组持续通过大电流，会导致压缩机绕组发热，甚至烧毁。 (5)电容器单相电容式电动机用的电容器，按其结构和类型，主要分为三类。,上一页,下一页,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,纸介电容器它是用两片金属薄膜长条，中间隔了一层或数层蜡纸作为介质。将金属薄膜条片卷成筒放入金属容器内，从金属薄膜片上引出两根接线端供接线用。 油浸电容器这种电容器作为介质的绝缘纸是用油浸过的，紧密卷成筒后放入装有绝缘油的金属容器内，这样可以增加电容器的绝缘强度，也有利于散热。 电解电容器电解电容器结构特点与上述电容器不同，它的结构和工作原理是这样的，一个极板是由高纯度(99. 95%以上)的铝箔制成，并经过化学腐蚀使铝箔表面起伏不平，从而增大极板的有效面积。电容器的工作介质是在铝金属表面利用化学方法生成的一层极薄的氧化膜。,上一页,下一页,返回,第一节 单相异步电动机的基本结构和工作原理,电容器的另一个极板不是金
