《电机与电气控制》项目4课件.pptVIP

P.* 电机与电气控制 南京大学出版社 主编 项目4 单相异步电动机的使用与检修 学习目标 （1）熟悉单相交流异步电动机的结构、工作原理及分类方法。 （2）掌握单相交流异步电动机的反转和调速方法。 （3）掌握单相交流异步电动机常见故障的检修方法。 任务描述 通过对单相交流异步电动机的拆装及试运行试验，熟悉其基本结构和工作原理；通过对单相交流异步电动机反转和调速特点的分析，正确选择反转和调速方法；根据单相交流异步电动机的结构和工作原理，分析单相交流异步电动机可能出现的故障现象，并分析其故障产生的可能原因，提出故障处理的方法。 知识链接 一、单相交流异步电动机的认知 （一）单相交流异步电动机的工作原理 1、脉动磁场 图4-1 单相脉动磁场 结论：向单相交流异步电动机单相绕组通入单相交流电后，产生的磁场大小及方向在不断变化，但磁场的轴线却固定不动，这种磁场空间位置固定、只是幅值和方向随时间变化，即只脉动而不旋转的磁场，称为脉动磁场。 脉动磁场可以分解为两个大小相等、方向相反的旋转磁场Ф1和Ф2， 图4－2 脉动磁场的分解 （一）单相交流异步电动机的工作原理 1．脉动磁场 在这两个旋转磁场的作用下，原来静止的电机转子绕组上产生的两个电动势和两个电磁力矩也会大小相等、方向相反，即两个电磁力矩的合成电磁转矩为零，所以单相交流异步电动机如果原来静止不动，在脉动磁场的作用下，转子仍然是静止不动，即单相交流异步电动机没有起动转矩，不能自行起动。这是单相交流异步电动机的一个主要缺点。若用外力去拨动一下电动机的转子，则转子导体就切割定子脉动磁场，产生电流，从而受到电磁力的作用，转子将顺着拨动的方向转动起来。为说明该问题，我们可以借助于单相交流异步电动机的转矩特性曲线，即T＝?(s)曲线来加以分析。如图4-3所示曲线为单相交流异步电动机的T＝?(s)曲线，该曲线可通过理论分析或实验得到。 图4－3 单相交流异步电动机的T＝f(s)曲线 （一）单相交流异步电动机的工作原理 1．脉动磁场 重要结论： （1）当S＝1时，即表示转子不动、转速为零，由图中可见，此时电动机产生的电磁转矩T也为零，即单相交流异步电动机起动转矩为零。 （2）如采取适当措施，在单相交流异步电动机接入单相交流电源的同时，使转子向正方向旋转一下（即转速假设为正，S＜1），从图4-3中可见，此时电磁转矩T也为正，即转矩方向与电动机转向一致，因此为拖动转矩，当拖动转矩大于电动机的负载阻力矩时，就和三相异步电动机的起动情况一样，使转子加速，最后在某一转差率下(对应某一转速下)稳定运行。 （3）当电动机转速接近同步转速（即S接近零）时，电磁转矩也接近零。因此，单相交流异步电动机同样不能达到同步转速。 （4）当转差率大于1而小于2时，即转子向反方向旋转，则此时的电磁转矩也为负，故电磁转矩的方向仍和转子旋转方向一致，所以同样可以使转子反方向加速到接近同步转速并稳定运转。因此单相交流异步电动机没有固定的转向，两个方向都可以旋转，究竟朝哪个方向旋转，由起动转矩的方向决定。因此，必须解决单相交流异步电动机的起动问题。 （一）单相交流异步电动机的工作原理 1．脉动磁场 具有90°相位差的两个电流通过空间位置相差90°的两相绕组时，产生的合成磁场为旋转磁场。 （一）单相交流异步电动机的工作原理 2．旋转磁场 a) 两绕组支路的电流 b) 单相交流异步电动机的旋转磁场 结论：向空间位置互差90o电角度的两相定子绕组内通入在时间上互差90o电角度的两相电流，产生的磁场也是沿定子内圆旋转的旋转磁场。 3、转动原理 与三相异步电动机的转动原理相同，在旋转磁场的作用下，鼠笼式结构的转子绕组切割旋转磁场的磁力线，产生感应电动势和感应电流，该感应电流又与旋转磁场作用使转子获得电磁转矩，从而使电动机旋转。 （一）单相交流异步电动机的工作原理 3．转动原理 在电动机定子铁芯嵌放两套绕组：主绕组U1U2（又称工作绕组）和副绕组Z1Z2（又称起动绕组），它们的结构相同（或基本相同），但在空间位置则互差90o电角度。在起动绕组Z1Z2中串入电容器C以后再与工作绕组并联接在单相交流电源上，适当地选择电容器C的容量，可以使流过工作绕组中的电流IU和流过起动绕组中的电流IZ相差约90o电角度，如图4-4a所示。从而满足了旋转磁场的产生和电动机转动的条件。 （二）单相交流异步电动机的分类 1．单相电容运行异步电动机 图4-5