单相异步电动机的基本构成
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单相异步电动机
主要教学内容
1. 单相异步电动机的基本结构 2. 单相异步电动机的基本原理 3. 单相异步电动机的等效电路 4. 单相异步电动机的启动 5. 单相异步电动机的调速
第八章
第八章
单相异步电动机
由单相电源供电的异步电动机即为单相异步电动机。
微型：几瓦～750瓦； 小型：550瓦～3700瓦。
第八章
单相异步电动机
2. 单相运行时的机械特性曲线
特点：
1）当转子不动时，转差
率 s 1 ，E 和 E - 大
小相等 ；
2）当转子旋转时 ，s 1
故 E E-
单相异步电动机的等效电路
单相异步电动机
2. 单相运行时的机械特性曲线
正常运行时，s 很小，正向
旋转磁场的幅值数倍于反向 旋转磁场的幅值，故气隙中 的合成磁场接近于圆形旋转 磁场，此时反向电磁转矩的 作用不太明显。
第八章
单相异步电动机运行时曲线
s1 0 s2 2
第八章
单相异步电动机
T1 （正向）
s1 s2 1
正 转
反
T2（反向）
合成转矩
s1 2
s
s2 0
转
起动转矩 为零
单相异步电动机
特点：
(1) s 1 时，合成电磁转矩为零，
无起动转矩；
(2) s 1 左右两边，
合成转矩对称， 无固定的转向 ； (3) 工作时的转向 由起动时的转动 方向决定 。
实现办法： 用电子开关做调压器，或采 用串联电抗器，以控制电机 端电压。
第八章
洗衣机用电容电机 水泵用电容电机
Y系列电机 Y80-2 1.5kW
单相异步电动机
1. 单相异步电动机的基本结构
第八章
某双值电容异步电机结构图
第八章
单相异步电动机
单相异步电动机的接线如右图。
结构特点： 1）通常定子有主、辅两绕组，主 绕组占2/3槽，辅绕组占1/3槽； 2）转子制成笼型 。 主要类型： 1)分相式：电阻分相或电容分相； 2)罩极式。
单相异步电动机的接 线示意图
第八章
单相异步电动机
单相感应电动机正常工作时，一般只需要单相绕组，但单相 绕组通以单相交流电时产生的磁场是脉动磁场，单相运行的 电动机没有起动转矩。 为使电动机能自行起动和改善运行性能，除工作绕组（又 称主绕组）外，在定子上还安装一个辅助的起动绕组 （又称副绕组）。 两个绕组在空间相距900 或一定的电角度。
第八章
单相异步电动机
2. 单相异步电动机的工作原理 单相绕组通单相交流电建立的磁动势为脉振磁动势，仅考
虑基波分量时，其表达式为
f1 F1 cos cost
f A1
f A1
1 2
F1 cost
1 2
F1
c
ost
转子转速为 n ，转子对正向
旋转磁场的转差率为 s ，则转 子对反向旋转磁场的转差率为
单相异步电动机
两相绕组磁动势
第八章
椭圆形旋转磁动势
椭圆磁动势时单相异步 电动机的机械特性曲线
单相异步电动机
两相绕组磁动势
第八章
电阻分相启动相量图
电容分相启动相量图
第八章
单相异步电动机
W: 主绕组（工作绕组） ST：启动绕组 K：离心开关
注意： 工作绕组或起动绕组接电源的两出线端对调可
改变电动机的转向。
n1 n 2 s n1
脉振磁动势的分解
第八章
单相异步电动机
正向旋转磁场与其所感应的转子电流作用，产生正向电磁转 矩；反向旋转磁场与其所感应的转子电流作用，产生反向电 磁转矩；两者之和构成电动机的合成电磁转矩，如下图。
异步电动机的 T f (s) 曲线
单相异步电动机 T f (s) 曲线
第八章
单相异步电动机
起动原理： 1) 工作绕组通入单相交流电时，产生脉振磁通，其中一部
分磁通1 不通过铜环，另一部分磁通2 则通过铜环。由于
短路环在变化的磁场中产生感应电流， 使2 滞后于1 。
由于 1 和 2 在空间上有一定的相位差，在时间上也有一
定的相位差，故在罩极式单相异步电动机中就会产生椭圆形 旋转磁场。 2) 在椭圆形旋转磁场的作用下，电动机将产生一定的起动 转矩，使转子顺着磁场旋转的方向转动起来。
与同容量的三相异步电动机相比， 体积较大，运行性能较差，功率因数及过载能力较低； 结构简单、成本低廉、运行可靠、维修方便。 通常广泛应用在小容量的场合，如 家用电器（电风扇、电冰箱、洗衣机等）、空调设备 电动工具（如油泵、砂轮机） 医疗器械及轻工设备
单相异步电动机
各种种类的单相异步电动机
第八章
第八章
单相异步电动机
3. 单相异步电动机的起动
（1） 分相式起动
接线如右图 起动原理：
分相启动接线图
1) 两个空间互差900电角度的不对称绕组通以不对称电流，
在气隙中形成椭圆形旋转磁场，产生一定的起动转矩；
2)适当选择电容分相的电容，可在气隙中建立接近于圆形的
来自百度文库
旋转磁场，产生较大起动转矩，同时使起动电流减小。
常称为双值电容单相异步电动机： 启动电容（较大） 运行电容（较小）
第八章
单相异步电动机
(2) 罩极式起动
罩极式单相异步电动机的定子铁心多数做成凸极式，主要结
构如下图
定子绕组
鼠笼式转子
~
短路环
极掌(极靴)
第八章
单相异步电动机
结构特点： 1) 在每个定子磁极上装有工作
绕组。在磁极极靴的1/3处 开有小槽，槽内嵌有短路铜 环，把部分磁极“罩”起来， 此铜环也称为罩极线圈； 2) 转子仍为普通鼠笼式转子。
第八章
单相异步电动机
启动时开关K闭合，使两绕组电流相位差约为90°，从而产生 旋转磁场，电机转起来；转动正常以后离心开关被甩开，启动 绕组被切断，而电机仍按原方向继续转动。
第八章
单相异步电动机
电容启动运转式单相异步电动机
为了使电动机的起动和运行性能都比较好，可以在启动绕组中串联两个 相互并联的电容器，其中 C1与启动开关 S 串联。电动机启动时，两个电容器 都参与工作；启动结束，由 S 断开启动电容器，只有 C2 参与运行，这样电动 机的启动与运行性能都能得到保障。
注意： 电机的转向从磁极未罩部分向被罩部分的方向旋转。
第八章
单相异步电动机
5. 单相异步电动机的调速 （1）调速原理
通过改变电源电压或电动机结构参数的方法，从而改变电动机 转速的过程，称为调速。
常用的调速方法有两种： 1）外电路降压法； 2）改变定子绕组的匝数。
第八章
单相异步电动机
（2）外电路降压调速
主要教学内容
1. 单相异步电动机的基本结构 2. 单相异步电动机的基本原理 3. 单相异步电动机的等效电路 4. 单相异步电动机的启动 5. 单相异步电动机的调速
第八章
第八章
单相异步电动机
由单相电源供电的异步电动机即为单相异步电动机。
微型：几瓦～750瓦； 小型：550瓦～3700瓦。
第八章
单相异步电动机
2. 单相运行时的机械特性曲线
特点：
1）当转子不动时，转差
率 s 1 ，E 和 E - 大
小相等 ；
2）当转子旋转时 ，s 1
故 E E-
单相异步电动机的等效电路
单相异步电动机
2. 单相运行时的机械特性曲线
正常运行时，s 很小，正向
旋转磁场的幅值数倍于反向 旋转磁场的幅值，故气隙中 的合成磁场接近于圆形旋转 磁场，此时反向电磁转矩的 作用不太明显。
第八章
单相异步电动机运行时曲线
s1 0 s2 2
第八章
单相异步电动机
T1 （正向）
s1 s2 1
正 转
反
T2（反向）
合成转矩
s1 2
s
s2 0
转
起动转矩 为零
单相异步电动机
特点：
(1) s 1 时，合成电磁转矩为零，
无起动转矩；
(2) s 1 左右两边，
合成转矩对称， 无固定的转向 ； (3) 工作时的转向 由起动时的转动 方向决定 。
实现办法： 用电子开关做调压器，或采 用串联电抗器，以控制电机 端电压。
第八章
洗衣机用电容电机 水泵用电容电机
Y系列电机 Y80-2 1.5kW
单相异步电动机
1. 单相异步电动机的基本结构
第八章
某双值电容异步电机结构图
第八章
单相异步电动机
单相异步电动机的接线如右图。
结构特点： 1）通常定子有主、辅两绕组，主 绕组占2/3槽，辅绕组占1/3槽； 2）转子制成笼型 。 主要类型： 1)分相式：电阻分相或电容分相； 2)罩极式。
单相异步电动机的接 线示意图
第八章
单相异步电动机
单相感应电动机正常工作时，一般只需要单相绕组，但单相 绕组通以单相交流电时产生的磁场是脉动磁场，单相运行的 电动机没有起动转矩。 为使电动机能自行起动和改善运行性能，除工作绕组（又 称主绕组）外，在定子上还安装一个辅助的起动绕组 （又称副绕组）。 两个绕组在空间相距900 或一定的电角度。
第八章
单相异步电动机
2. 单相异步电动机的工作原理 单相绕组通单相交流电建立的磁动势为脉振磁动势，仅考
虑基波分量时，其表达式为
f1 F1 cos cost
f A1
f A1
1 2
F1 cost
1 2
F1
c
ost
转子转速为 n ，转子对正向
旋转磁场的转差率为 s ，则转 子对反向旋转磁场的转差率为
单相异步电动机
两相绕组磁动势
第八章
椭圆形旋转磁动势
椭圆磁动势时单相异步 电动机的机械特性曲线
单相异步电动机
两相绕组磁动势
第八章
电阻分相启动相量图
电容分相启动相量图
第八章
单相异步电动机
W: 主绕组（工作绕组） ST：启动绕组 K：离心开关
注意： 工作绕组或起动绕组接电源的两出线端对调可
改变电动机的转向。
n1 n 2 s n1
脉振磁动势的分解
第八章
单相异步电动机
正向旋转磁场与其所感应的转子电流作用，产生正向电磁转 矩；反向旋转磁场与其所感应的转子电流作用，产生反向电 磁转矩；两者之和构成电动机的合成电磁转矩，如下图。
异步电动机的 T f (s) 曲线
单相异步电动机 T f (s) 曲线
第八章
单相异步电动机
起动原理： 1) 工作绕组通入单相交流电时，产生脉振磁通，其中一部
分磁通1 不通过铜环，另一部分磁通2 则通过铜环。由于
短路环在变化的磁场中产生感应电流， 使2 滞后于1 。
由于 1 和 2 在空间上有一定的相位差，在时间上也有一
定的相位差，故在罩极式单相异步电动机中就会产生椭圆形 旋转磁场。 2) 在椭圆形旋转磁场的作用下，电动机将产生一定的起动 转矩，使转子顺着磁场旋转的方向转动起来。
与同容量的三相异步电动机相比， 体积较大，运行性能较差，功率因数及过载能力较低； 结构简单、成本低廉、运行可靠、维修方便。 通常广泛应用在小容量的场合，如 家用电器（电风扇、电冰箱、洗衣机等）、空调设备 电动工具（如油泵、砂轮机） 医疗器械及轻工设备
单相异步电动机
各种种类的单相异步电动机
第八章
第八章
单相异步电动机
3. 单相异步电动机的起动
（1） 分相式起动
接线如右图 起动原理：
分相启动接线图
1) 两个空间互差900电角度的不对称绕组通以不对称电流，
在气隙中形成椭圆形旋转磁场，产生一定的起动转矩；
2)适当选择电容分相的电容，可在气隙中建立接近于圆形的
来自百度文库
旋转磁场，产生较大起动转矩，同时使起动电流减小。
常称为双值电容单相异步电动机： 启动电容（较大） 运行电容（较小）
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单相异步电动机
(2) 罩极式起动
罩极式单相异步电动机的定子铁心多数做成凸极式，主要结
构如下图
定子绕组
鼠笼式转子
~
短路环
极掌(极靴)
第八章
单相异步电动机
结构特点： 1) 在每个定子磁极上装有工作
绕组。在磁极极靴的1/3处 开有小槽，槽内嵌有短路铜 环，把部分磁极“罩”起来， 此铜环也称为罩极线圈； 2) 转子仍为普通鼠笼式转子。
第八章
单相异步电动机
启动时开关K闭合，使两绕组电流相位差约为90°，从而产生 旋转磁场，电机转起来；转动正常以后离心开关被甩开，启动 绕组被切断，而电机仍按原方向继续转动。
第八章
单相异步电动机
电容启动运转式单相异步电动机
为了使电动机的起动和运行性能都比较好，可以在启动绕组中串联两个 相互并联的电容器，其中 C1与启动开关 S 串联。电动机启动时，两个电容器 都参与工作；启动结束，由 S 断开启动电容器，只有 C2 参与运行，这样电动 机的启动与运行性能都能得到保障。
注意： 电机的转向从磁极未罩部分向被罩部分的方向旋转。
第八章
单相异步电动机
5. 单相异步电动机的调速 （1）调速原理
通过改变电源电压或电动机结构参数的方法，从而改变电动机 转速的过程，称为调速。
常用的调速方法有两种： 1）外电路降压法； 2）改变定子绕组的匝数。
第八章
单相异步电动机
（2）外电路降压调速