电机知识讲座

单相异步电动机的基本原理：

定子上只有一个单相绕组，当流经大小随时间t变化的正弦电流i=√2Icosωt时，在气隙中产生脉振磁势。它的数学表达式为f(x,t)=F cosχcoswt,利用三角恒等式可以写成：

Fcosxcoswt=1/2Fcos(x-wt)+1/2F cos(x+wt)

=f○+(x,t)+f○-(x,t)

上式中：f○+(x,t) =1/2Fcos(x-wt)是正序磁势。

f○-(x,t) =1/2Fcos(x+wt)是负序磁势。

即脉振磁势可以分解为幅值减半，速率相等而转向相反的两个圆形旋转磁势。定子正序磁势建立了正转正序磁场和转子绕组感生的电流产生对应的正序电磁转矩。同样定子负序磁势也建立负序磁场和转子绕组感生电流产生对应的负序电磁转矩。

正负序电磁转矩的方向总是相反的，但它们的大小却与转子的转速有密切关系。当n=0时，也就是启动时，正负序电磁转矩大小相等方向相反，合成转矩为0，电机不会起动。

当n≠0时，对正序磁场而言，电动机处于运行状态，正序电磁转矩是驱动转矩，此时电动机从电网中吸取电功率，转化为轴上输出的机械效率。对负序磁场而言，电动机处于制动状态，负序转矩是是制动转矩。此时电动机既从电网中吸取的电功率，又从轴上吸取机械功率，均转化成为转子中的损耗，使电动机发热，。因此由于负磁场的存在，使电机损耗增加，温升升高，效率降低，合成转矩下降，起动转矩为0.

为了削弱电动机的负序磁势，通常在电动机定子中放入两套绕组，并通入不同相的交流电流，此时电动机的气隙基波磁势不是脉振磁势，而是椭圆磁势。

同时为了使单相电机能启动，也必须在电机内部建立一个旋转磁场。产生旋转磁场的最简单方法是在单相电机定子中，在空间相距90度电角的位置安放一个启动绕组A，在启动绕组中串入适当电容，当这两个绕组通入两相对时间t作正弦变化的交流电流Im和Ia时。由于工作绕组m是感性电路，启动绕组是容性电路。所以Ia总是超前Im一个相位φ。

A相绕组的基波磁势：

fa(x,t)=Facosx×coswt

=1/2Facos(x-wt)+1/2Facos(x+wt)

Fa(+)=1/2Facos(x-wt)------A相正序磁势

Fa(-)=1/2Facos(x+wt)------A相负序磁势

M相绕组的基波磁势：

Fm（x,t）=Fmcos(x-θ)cos(wt-φ)

=1/2Fmcos[(x-wt)+(φ-θ)]+ 1/2Fmcos[(x+wt)-(φ+θ)]

fm(+)=1/2Fmcos[(x-wt)+(φ-θ)]是m绕组正序磁势

fm(-)=1/2Fmcos[(x+wt)-(φ+θ)]是m绕组负序磁势

合成磁势：

f=fa+fm

几种情况分析：

○1Fm=Fa=F

θ=φ=90°

fa=1/2Facos(x-wt)+1/2Facos(x+wt)

fm=1/2Fmcos(x-wt)-1/2Fmcos(x+wt)

合成：f=fa+fm=Fcos(x-wt) ------正向圆形旋转磁势

○2Fm≠Fa

θ=φ=90°

fa=1/2Facos(x-wt)+1/2Facos(x+wt)

fm=1/2Fmcos(x-wt)-1/2Fmcos(x+wt)

合成：f=fa+fm=1/2(Fa+Fm)cos(x-wt)+ 1/2(Fa-Fm)cos(x+wt) ------椭圆形旋转磁势。

○3Fa=Fm

φ≠90°

合成为椭圆形旋转磁势，如果空间角θ=180°-φ角也可以产生圆形磁势。

○4Fa≠Fm

φ≠90°

合成磁势为椭圆形旋转磁势

看图解：

定子绕组通入两相电流产生气隙磁场，根据右螺旋定则可以判断磁场方向（磁力线方向）从图中可以看出，wt=不同点的角度，磁场方向也转过相应角度，当wt=360°磁场方向又回到初始位置。

旋转磁场的速度n1=60f/p 式中f ------频率 p ------极对数

当f=50HZ,P=1时，n1=60×50=3000r/min

单相电动机的转子是一个短路的鼠笼转子。转子的导条在磁场中切割磁力线从而感应电势，导体中就会有电流流过，导条就变成载流导体。由于每个载流导体对磁场的作用，而产生电磁力，用左手定则可以判断电磁力方向，由电磁力产生电磁转矩克服刻了转子的静摩擦转矩，转子就跟着旋转磁场旋转起来，速度愈来愈高，但永远低于旋转磁场的同步转速n1下运行，称异步运行。此时的转速为异步转速用n表示。

转子和定子旋转磁场之间必须有相对运动，导条才能切割磁力线，才能产生感应电势和电流，电磁力；从而产生电磁转矩，否则就不能拖动转子转动。

s=(n1-n)/n1×100%叫做电机的转差率。

油烟机的转速一般为1000r/min 4极

请大家计算一下，转差率s是多少？

单相异步电动机的结构（微型）

一定子：是电机的静止部分

○1通过电流的电路部分称绕组。

○2使磁通能顺畅通过的磁路部分称铁心。

○3固定和支撑铁心的机座，包括机壳和端盖，轴承

油烟机电机是机壳和端盖组成一体钢板结构

定子铁心是磁路的一部分，产生的磁场是旋转磁场以同步转速旋转。定子铁心中磁通的大小及方向都是变化的，为了减少磁场在定子铁心中的损耗包括涡流损耗和磁滞损耗，定子铁心用0.5厚毫米厚的硅钢片叠压而成，有冷轧和热轧两种。过去是用涂漆和氧化处理的方法来增加片间绝缘，减少损耗。现在工艺成熟，冷轧硅钢片表面已经形成一层绝缘层。

定子铁心是由冲制好槽形的冲片叠压而成，槽中嵌放定子绕组，定子绕组是由一定线规的高强度漆包线绕制成多匝线圈，嵌放在槽中把端部按一定规律联接成各种绕组型式，组成定子绕组。槽中嵌入槽绝缘（按电机的绝缘等级选择槽绝缘）二气隙：定子铁心与转子铁心间的气隙是很小的。单边一般是0.2~0.3毫米，气隙愈大，磁组愈大，要产生同样大小的旋转磁场，需要的激磁电流也大，因激磁电流是无功电流，会使电机的功率因数降低，为了减少无功电流，提高电机的力能指标，应使电机的气隙尽量减少，但气隙太小会使装配困难，运转不安全，噪声大等缺点。