“单相罩极电动机”讲义

“单相罩极异步电动机”通俗讲义

（工程部贺建桥）

一异步电动机工作原理：

异步电动机按电源特性可分为单相异步电动机和多相异步电动机，以三相异步电动机为例。

1 异步电动机的基本结构

定子及其绕组、转子及其绕组、气隙、端盖

2 异步电动机工作原理

定子绕组通入三相交流电，在气隙中产生旋转磁场，

设其旋转速度（即同步速）为n1，n1的大小由电源频率f

和电机的极对数p确定：n1＝60×f/p

转子绕组在旋转磁场中被动切割磁力线而产生感应

电势，在转子绕组闭合的情况下产生感应电流I2，I2在磁

场中产生电磁力F，驱动转子以n2的速度旋转，电能转化

为机械能。

3 为何叫“异步电动机”

实际上上述是感应电动机的工作原理，一般称感应

电动机为异步电动机，原因是转子的旋转速度n2<同步速n1

分析如下：

假设n2＝n1，则转子绕组与旋转磁场无相对运动，即

转子导体不切割磁力线，无感应电流I2的产生，也就没有电

磁力F的产生，导致转子无法旋转。

假设n2>n1，必须由外界输入机械能才能实现，此时

电机处于发电机工作状态，而不是电动机工作状态了。

所以，感应电动机的转速n2永远落后于其旋转磁场的

转速n1，这也是异步电动机说法的由来。

二单相罩极异步电动机工作原理

1 旋转磁场产生的条件

理论分析表明（分析从略）：多相交流电流在电机绕组中产生旋转磁场，而单相交流电流在电机绕组中无法直接产生旋转磁场而是脉振磁场。

所以，单相电动机首先要解决的问题就是设法产生旋转磁场，如电阻移相、电容移相等都可以产生旋转磁场。

2 单相罩极异步电动机工作原理

电阻或电容移相都是在电机绕组中通过电流移相实现近似两相电流来产生旋转磁场，

而罩极电机是从磁路上着手实现磁场的旋转，分析

如下：

磁极上的主绕组在通入单相交流电流后产生脉振磁通，

其中一部分磁通φm不穿过罩极线圈，另一部分磁通φm‘穿过

罩极线圈，φm和φm‘都与主绕组中的电流同相位。开始时，

φm‘穿过短路的罩极线圈，并在其中产生感应电势E K和感应

电流I K；I K出现又产生磁通φK，因此最终穿过罩极线圈的磁

通为φm‘和φK的合成磁场φs，而E K变为由φs所产生。因此

可得以上各相位的关系为：E K滞后φs90°，I K滞后于E K一个

θK角（θK为罩极线圈的阻抗角），φK和I K同相位，φK和φm‘

合成φs。

由以上分析可知，φm和φs在空间上有一个位置差，在

时间上也有一个相位差，所以能在电机中产生旋转的磁场，其

旋转方向从φm轴线转向φs轴线。于是转子上的导条将受到感

应而产生旋转转矩，其旋转方向从φm轴线转向φs轴线，即罩

极电动机的转向是从磁极的未罩闭部分向被罩闭部分旋转。

三影响单相罩极异步电动机性能的主要因素

1 硅钢片对电机性能的影响

（1）硅钢片的磁化特性

a 磁化曲线的定义：

b 硅钢片磁化特性对电机性能的影响：

相同情况下，饱和磁感应强度B S越大，铁心的工

作磁密越高，电机的磁负荷能力越强，同时，相同磁密所需硅

钢片材料就越少。

（2）硅钢片的损耗特性

硅钢片的损耗特性在很大程度上决定了电机中的铁损，

从而成为影响电机效率的主要因素。

2 定子绕组阻抗对电机性能的影响

定子阻抗增大，电机的起动转矩T st和最大转矩T m减小，同时电机的功率也会减小；定子阻抗过小，将导致硅钢片达到磁饱和，使电机的损耗急剧上升，必须合理设计定子绕组。

3 （铸铝）转子对电机性能的影响

（1）斜槽

a 斜槽的作用

b 斜槽对电机性能的影响

斜槽能够削弱高次谐波所产生的附加转矩，使电机的起动性能和运行性能得

以改善，但也使电机的转矩、功率因数和最大转矩有所降低，必须合理选择斜槽度。

（2)阻抗

转子阻抗增大，会使起动转矩变大，起动电流减小，有利于电机的起动但也使转子损耗增大，电机效率降低，所以出现了深槽转子和双笼转子。

4 装配对电机性能的主要影响

（1）转子偏心

将导致气隙磁场不均匀，转子的电磁转矩波动增大，从而使电机的震动、噪音增大，效率降低，负载能力变差，严重将导致电机无法正常运转。

（2）摩擦阻力对电机性能的影响

由于装配导致轴承与电机轴之间的摩擦增大，将影响电机的输出转矩和（滑动）轴承寿命，也使电机效率、转速降低。