电机原理全部讲座(程小华教授)PPT课件
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合成转矩增大。 要求电容量较大，一般用电解电容器。
3.单相电机的实际类型：续2
3）恒电容起动运转_单相异步电动机（也叫“电容 运转_单相异步电动机”、“恒电容电机”、“电容 电机”）
与主绕组比较，副绕组匝少径小，为的是抗小 阻大，副绕组电流相位尽可能多地超前主绕组电流。无 感绕组是副绕组增阻减抗的有效手段。
副绕组在起动结束后被切除。转速达到同步速 的75％以上时，就认为起动过程结束。切除可通过离心 开关、电流继电器实现。
离心开关利用离心力动作。起动开始时，转速 低、离心力小，不足于克服作用在离心块上的弹簧力， 副绕组保持与电源的接触；起动结束时，转速高、离心 力大，足于克服作用与离心块上的弹簧力，使动触头与 静触头分离，切除副绕组。
第一部分：原理
1 单相电机的特点
特点1）单相电机的先天特点：先天不足－－单相电源 单相绕组通以正弦交流电时，建立脉振磁势、脉振磁场，不能旋 转。
所以，单相绕组的单相电机无起动转矩。 特点2）单相电机的后天特点：后天补足－－设法分相
分相，就是一分为二，由一相分出两相－－指电流，电压始终是一 相，因为是单相电源。
图1-2 绕组集中图 （带电流正方向）
电流解析式
由电流解析式可见，a相（即副相、辅相、或起动绕组） 电流超前（可接电容），m相（即主相、或工作绕组）电流滞 后。理想情况下，两相相差90度电角度。
旋转磁场图的启示
1）旋转磁场的产生：对称两相绕组通以对称 两相电流，可得旋转磁场；
2）旋转磁场的转向：从电流超前相，经90度， 转向电流滞后相。
单相电机的原理与设计
For 美 的.威灵
教授 2008年11月8日
内容提要
• 第一部分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ单相电机原理－－5个方面
（特点、模型、类型、绕组、运行：特、模、类、绕、运） 单相电机原理的宏观描述：单相电机的特点、模型和类型 1.单相电机的特点：10个特点
先天、后天、结构、体积、成本、性能、容量、噪音、应用、名称
2.单相电机的理想模型：两相绕组的圆旋磁场、单相电机的 转动原理
3.单相电机的实际类型：五种－－电阻起动、电容起动、电 容起动运转、电容1起动－电容2运转、罩极起动。
单相电机原理的微观描述：绕组理论、运行分析 4.单相电机的运行分析：电磁关系、等值电路、性能计算 5.单相电机的绕组理论：绕组结构、绕组磁势、绕组电势
2.单相电机的理想模型
2.1 两相绕组的圆旋磁场理论
三个概念：
1）对称两相绕组：有效匝相等、空间互差90度机角 2）对称两相电流：有效值相等、相位互差90度电角 3）圆旋磁场（圆形旋转磁场） ：幅值恒定、转速恒定的旋
转磁场
一个定理：
对称两相绕组通以对称两相电流，产生圆旋磁场。 （证明详后）。
图1-1 2极绕组分布图（anbm） （带电流正方向） 4极绕组分布图详后。
3）改变转向的方法：主相、副相，反接一相 即可改变转向（详后）。
旋转磁场图的启示：续1
4）旋转磁场的转速：对2极磁场言，电流变化360度电角度， 磁场转过360机角度；对4极磁场（缩短线圈节距可得）言，
电流变化360度电角度，磁场转过180机角度（详
后） ；……依此类推，对2p极磁场而言，电流变化360
电流继电器利用大的起动电流实现触头动作； 起动过程结束时，起动电流变小，继电器触头在弹簧力 作用下复位。
电路图略。
3.单相电机的实际类型：续1
2）电容起动_单相异步电动机
与分相电动机比较，电容起动电动机有很大优点： （1）起动电流小 （2）起动转矩大 优点的来源如下－－ 主、副相电流相位差增大，合成电流减小。 主、副相电流相位差增大，磁场接近圆形，负序磁场减小，
分相方法：串电阻分相、串电容分相、罩极分相。 特点3）与同步机、直流机比较，单相电机结构较简（优点） 特点4）与同步机、直流机比较，单相电机成本较低（优点） 特点5）与同步机、直流机比较，单相电机噪音较小（优点） 特点6）与三相异步机比较，体积较大（缺点） 特点7）与三相异步机比较， 性能较差（缺点） 特点8）与三相异步机比较， 容量较小－－零点几瓦～几百瓦 特点9）单相电机的应用－－家用电器、医疗器械、电动工具
度电角度，磁场转过360/ p机角度。360机角度就是1转， 因此，旋转磁场的转速为：
f/p
单位：转/ 秒 （r / s）
或者为：
60 f / p 单位：转/ 分（r / m）
5）当频率固定时，极数和转速成反比。 与转速成反比的量，就与转速成正比。 与转速成正比的量，就与极数成反比。
4极旋转磁场图
2 单相电机的理想模型
2.2 单相电机的转动原理 1）基础知识的复习
• 右手定则
伸展右手，磁力线垂直穿过手心，拇指指向运 动方向，则四指指向感应电势方向。
右手螺旋定则：
e=blv
E=v×B
E是涡旋电场
• 左右定则
伸展左手，磁力线垂直穿过手心，四指指向电 流方向，则拇指指向受力方向。
右手螺旋定则：
f=bli
2)电容起动SPAM、 3)恒电容起动运转SPAM 、 4)变电容起动运转SPAM 、 5)罩极起动SPAM 。
3.单相电机的实际类型－－五种
1）电阻起动_单相异步电动机
也叫“单相分相起动异步电动机”、“电阻起 动电机”。定子上两相绕组，一相为主绕组，也叫工作 绕组，或运行绕组；一相为副绕组，也叫起动绕组。
1 单相电机的特点：续1
特点10）名称－－何为单相、何为异步？
单相：单相电机表里不一
单相电机表面上是单相，实质上是双相。
单相电机，电源是单相、绕组是双相。
单相电机因电源而得名。
异步：－－单相电机的转差率
转差率
s＝(n1-n)/n1
转子转速异于磁场转速，故称异步电机。
1 单相电机的特点：续2
探讨：有没有可能用三相电机取代单相电机？ －－两个问题： 1）电源的获取 2）电机的制造－－性价比
f=idl×B
右手定则、左手定则，可统一到“右手螺旋定 则。”－－－见本页右上角。
2.2 单相电机的转动原理 2）从旋转磁场到旋转电机
2.2 单相电机的转动原理 3）从静止磁场到静止电机
上述两图，无论哪图，转子受力均为零。转子始终静止。
3.单相电机的实际类型－－五种
1)电阻起动SPAM、
（ SPAM ＝Single－Phase Asynchronous Motor＝单相异步电动机）
3.单相电机的实际类型：续2
3）恒电容起动运转_单相异步电动机（也叫“电容 运转_单相异步电动机”、“恒电容电机”、“电容 电机”）
与主绕组比较，副绕组匝少径小，为的是抗小 阻大，副绕组电流相位尽可能多地超前主绕组电流。无 感绕组是副绕组增阻减抗的有效手段。
副绕组在起动结束后被切除。转速达到同步速 的75％以上时，就认为起动过程结束。切除可通过离心 开关、电流继电器实现。
离心开关利用离心力动作。起动开始时，转速 低、离心力小，不足于克服作用在离心块上的弹簧力， 副绕组保持与电源的接触；起动结束时，转速高、离心 力大，足于克服作用与离心块上的弹簧力，使动触头与 静触头分离，切除副绕组。
第一部分：原理
1 单相电机的特点
特点1）单相电机的先天特点：先天不足－－单相电源 单相绕组通以正弦交流电时，建立脉振磁势、脉振磁场，不能旋 转。
所以，单相绕组的单相电机无起动转矩。 特点2）单相电机的后天特点：后天补足－－设法分相
分相，就是一分为二，由一相分出两相－－指电流，电压始终是一 相，因为是单相电源。
图1-2 绕组集中图 （带电流正方向）
电流解析式
由电流解析式可见，a相（即副相、辅相、或起动绕组） 电流超前（可接电容），m相（即主相、或工作绕组）电流滞 后。理想情况下，两相相差90度电角度。
旋转磁场图的启示
1）旋转磁场的产生：对称两相绕组通以对称 两相电流，可得旋转磁场；
2）旋转磁场的转向：从电流超前相，经90度， 转向电流滞后相。
单相电机的原理与设计
For 美 的.威灵
教授 2008年11月8日
内容提要
• 第一部分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ单相电机原理－－5个方面
（特点、模型、类型、绕组、运行：特、模、类、绕、运） 单相电机原理的宏观描述：单相电机的特点、模型和类型 1.单相电机的特点：10个特点
先天、后天、结构、体积、成本、性能、容量、噪音、应用、名称
2.单相电机的理想模型：两相绕组的圆旋磁场、单相电机的 转动原理
3.单相电机的实际类型：五种－－电阻起动、电容起动、电 容起动运转、电容1起动－电容2运转、罩极起动。
单相电机原理的微观描述：绕组理论、运行分析 4.单相电机的运行分析：电磁关系、等值电路、性能计算 5.单相电机的绕组理论：绕组结构、绕组磁势、绕组电势
2.单相电机的理想模型
2.1 两相绕组的圆旋磁场理论
三个概念：
1）对称两相绕组：有效匝相等、空间互差90度机角 2）对称两相电流：有效值相等、相位互差90度电角 3）圆旋磁场（圆形旋转磁场） ：幅值恒定、转速恒定的旋
转磁场
一个定理：
对称两相绕组通以对称两相电流，产生圆旋磁场。 （证明详后）。
图1-1 2极绕组分布图（anbm） （带电流正方向） 4极绕组分布图详后。
3）改变转向的方法：主相、副相，反接一相 即可改变转向（详后）。
旋转磁场图的启示：续1
4）旋转磁场的转速：对2极磁场言，电流变化360度电角度， 磁场转过360机角度；对4极磁场（缩短线圈节距可得）言，
电流变化360度电角度，磁场转过180机角度（详
后） ；……依此类推，对2p极磁场而言，电流变化360
电流继电器利用大的起动电流实现触头动作； 起动过程结束时，起动电流变小，继电器触头在弹簧力 作用下复位。
电路图略。
3.单相电机的实际类型：续1
2）电容起动_单相异步电动机
与分相电动机比较，电容起动电动机有很大优点： （1）起动电流小 （2）起动转矩大 优点的来源如下－－ 主、副相电流相位差增大，合成电流减小。 主、副相电流相位差增大，磁场接近圆形，负序磁场减小，
分相方法：串电阻分相、串电容分相、罩极分相。 特点3）与同步机、直流机比较，单相电机结构较简（优点） 特点4）与同步机、直流机比较，单相电机成本较低（优点） 特点5）与同步机、直流机比较，单相电机噪音较小（优点） 特点6）与三相异步机比较，体积较大（缺点） 特点7）与三相异步机比较， 性能较差（缺点） 特点8）与三相异步机比较， 容量较小－－零点几瓦～几百瓦 特点9）单相电机的应用－－家用电器、医疗器械、电动工具
度电角度，磁场转过360/ p机角度。360机角度就是1转， 因此，旋转磁场的转速为：
f/p
单位：转/ 秒 （r / s）
或者为：
60 f / p 单位：转/ 分（r / m）
5）当频率固定时，极数和转速成反比。 与转速成反比的量，就与转速成正比。 与转速成正比的量，就与极数成反比。
4极旋转磁场图
2 单相电机的理想模型
2.2 单相电机的转动原理 1）基础知识的复习
• 右手定则
伸展右手，磁力线垂直穿过手心，拇指指向运 动方向，则四指指向感应电势方向。
右手螺旋定则：
e=blv
E=v×B
E是涡旋电场
• 左右定则
伸展左手，磁力线垂直穿过手心，四指指向电 流方向，则拇指指向受力方向。
右手螺旋定则：
f=bli
2)电容起动SPAM、 3)恒电容起动运转SPAM 、 4)变电容起动运转SPAM 、 5)罩极起动SPAM 。
3.单相电机的实际类型－－五种
1）电阻起动_单相异步电动机
也叫“单相分相起动异步电动机”、“电阻起 动电机”。定子上两相绕组，一相为主绕组，也叫工作 绕组，或运行绕组；一相为副绕组，也叫起动绕组。
1 单相电机的特点：续1
特点10）名称－－何为单相、何为异步？
单相：单相电机表里不一
单相电机表面上是单相，实质上是双相。
单相电机，电源是单相、绕组是双相。
单相电机因电源而得名。
异步：－－单相电机的转差率
转差率
s＝(n1-n)/n1
转子转速异于磁场转速，故称异步电机。
1 单相电机的特点：续2
探讨：有没有可能用三相电机取代单相电机？ －－两个问题： 1）电源的获取 2）电机的制造－－性价比
f=idl×B
右手定则、左手定则，可统一到“右手螺旋定 则。”－－－见本页右上角。
2.2 单相电机的转动原理 2）从旋转磁场到旋转电机
2.2 单相电机的转动原理 3）从静止磁场到静止电机
上述两图，无论哪图，转子受力均为零。转子始终静止。
3.单相电机的实际类型－－五种
1)电阻起动SPAM、
（ SPAM ＝Single－Phase Asynchronous Motor＝单相异步电动机）