正文 第十九章 特殊異步電機(1 / 2)

在實際應用中,除有前幾章所述的三相異步電動機外,還有許多原理與其相似,但結構和性能又另有特點的特殊電機。本章就簡要介紹電力係統中較常見的單相異步電動機、移相器和感應調壓器。

第一節 單相異步電動機

單相異步電動機廣泛用於容量小於1kW及隻有單相電源的場合,常用於帶動電動工具、鼓風機、自動裝置以及家用電器等。

一、工作原理及起動問題

單相異步電動機轉子與三相異步電動機一樣,仍是鼠籠轉子。現對它的旋轉原理分析如下。

前已述及,定子單相繞組流過單相交流電流將產生一個脈動磁場,單相脈動磁場可分解為兩個幅值相等、轉速相同、而轉向相反的兩個旋轉磁場。故單相異步電動機的運行可以看作是這兩個磁場分別對轉子作用後的疊加。按對三相異步電動機的分析方法,可以畫出正向旋轉和反向旋轉磁場產生的M-s曲線。將兩者畫在同一坐標係統中,轉差率範圍取0-1。曲線I表示正向旋轉磁場與轉子感應電流作用產生的正向轉矩M+與轉差率的關係,曲線n表示反向旋轉磁場與轉子感應電流作用產生的反向轉矩M—與轉差率的關係,曲線I和曲線n疊加而得到的曲線便是單相異步電動機的m-s曲線。矩使轉子反轉時,合成轉矩為負,維持轉子反向轉動。即此時電動機的轉向由外力決定。

顯然,定子上隻有一個工作繞組的單相電動機是不能自行起動的,必須采取措施才能解決起動問題。起動方法及單相異步電動機的類型單相異步電動機獲得起動轉矩的方法,是使脈動磁場變為旋轉磁場。顯然,定子隻設有一個單相繞組是不能做到這一點的。必須在定子加設輔助繞組。在前麵S討論過,對稱多相繞組通人對稱多相電流可以產生旋轉磁場。例如,當輔助繞組(也稱起動繞組)與原來的單相繞組(也稱工作繞組)在家間相距90°電角度,分別通人兩繞組有相位差的兩相交流電流,便能滿足繞組和電流都對稱的條件,就可在電動機內產生理想的旋轉磁場。實用中,繞組和電流並不能完全滿足對稱的條件。這時,雖然產生的旋轉磁場不很理想,但仍然能產生起動轉矩。根據獲得旋轉磁場的方法不同,單相異步電動機可分為以下幾類。

1.分相電動機

分相電動機把起動繞組設在與工作繞組相距90°電角度的位置上,在單相交流電壓的作用下,使用各種方法,讓工作繞組通人有不同相位的兩相交流電流,以獲得旋轉磁場和起動轉矩。根據交流電流“分相”方法的不同,有電容起動電動機,電容運轉電動機和電阻分相電動機這三種類型。

(1)電容起動電動機。線原理起動繞組和工作繞組施加同一交流電戸佘。等動繞組回路容c,使起動繞組流過的電流超前;而工作繞組流過的電流滯後。以及電源供給電動機總電流f的相量圖。合理選擇兩繞組參數及電容之間的相位差為90%以獲得滿意的分相效果。電容按短時運行設計,不能長期接入電力係統運行,則在起動繞組回路K斷開(有的單相電機使用起動斷電器)。當轉速升至70%~80%時離心開。

(2)電容運繞組隻有工作繞組單獨運行。

這種電動機又稱電容電動機。這時,隻需把電容起動電動機的起動繞組和電容設計為能長期運行即可。因此單相異歩電動機實質上成為兩相異步電動機,此時,功率因數、過載能力都能得到提髙。

(3)電阻分相電動機。

這種電動機的分相方法比電容分相簡單,起動繞組與工作繞組的空間分布仍相距90°電角度。在起動繞組中不再串入電容,而是通過設計使二個繞組具有不同的阻抗值。例如,把工作繞組放置在定子槽底部(增大電抗),選用較粗的導線(減小電阻),把起動繞組放置在定子槽上部(減小電抗),選用較細的導線(增大電阻)。因此,電動機的起動繞組和工作組流過的電流滯後電力係統電壓的相位角就不相等。

電阻分相雖簡單,但中角小,分相效果較差,起動轉矩也不大,隻用於對起動轉矩要求不高的場合。

分相電動機的轉向,由旋轉磁場的方向決定,總是從電流超前的繞組的軸線轉向電流滯後繞組的軸線。因此,要改變電動機的轉向,隻需把起動繞組的接線端頭調換即可。