单相异步电动机的起动方法

电磁转矩Tem+、Tem-，叠加后即 为推动转子转动的合成转矩Tem。
2006年3月20日星期一
武汉大学电气工程学院应黎明
2006年3月20日星期一
当转子静止时， 转子对Φ+和Φ-的转差 率都等于1，所以转子 对Φ+和Φ-的反应相同， 由于在大小上有F1＋ =F1-，所以有Φ+=Φ-， 从而有Tem+和Tem-大小 相等、方向相反，合 成转矩互相抵消为零， 即单相异步电动机无 起动转矩。
电机运行时，正序的旋转磁场与转子转向一致，产生 的正序电磁转矩肘Tem+为驱功性质。负序的旋转磁场与正 序旋转磁场转向相反，因而也与转子转向相反，于是负序 电磁转矩Tem-为制动性质。
Tem

Pem 1

m1 p
2 f1
I 2 2
R2 s
Tem

Pem 1

m1 p
2 f1
若考虎到集肤效应正、负序每相转子电阻和漏电抗是
不相等的。设
R2''
和
X
'' 2
为已考虑到集肤效应的负序系统
转子电阻和漏电抗的折算值，与正序相比较有：
I&1 R1 U&1 Z
R2'' R2'
X
'' 2

X
' 2
X 1
R2 X 2
I&2
Rm
Xm
正序等放电路
1 S S
R2
正序电压
.
正序电流I 1和
.
I
2
负序电压
.
负序电流I 1和
.
I
2
建立正序的旋转磁场， 转速为同步转速n1
建立负序的旋转磁场， 转速为同步转速n1
产生正序的电磁功率Pem+ 产生负序的电磁功率Pem－
产生正序的电磁转矩Tem+ 产生负序的电磁转矩Tem－
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由于负序磁场的存在，致使电动机最大电磁转矩 转短减小，过载能力降低，定、转子铜耗增加，效率 降低，温升提高，因此异步电动机不允许在长期严重 不对称电压下运行。
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5.15.2 单相异步电动机
单相异步电动机只需要单相电源供电，使用方便，在 家用电器、医疗器械中得到广泛应用。其定子为单相绕组， 转子一般为鼠笼多相绕组。比同容量的三相异步电动机性 能差，故目前多做成功率在750w以下的小容量电机。
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一、工作原理
当定子工作绕组接到单相
电源上时，就会产生脉振磁动
势F1，此脉振磁动势可以分解 成转速相等，转向相反，幅值
各为Fl一半的两个旋转磁动势 F1＋和F1-，建立起正转磁场Φ+ 和反转磁场Φ-，这两个磁场切 割转子导体，产生感应电动势
和感应电流，从而形成正反向
I1 I2
U1
U1
(R1

R2' )2 2s
( X1

X
' 2
)
2
Zk
式中Zk为异步电动机的短路阻抗
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可见不对称运行时，异步电动机定子的负序电流只受 到短路阻抗的限制，只要有一个很小的负序电压，在异步 机中就会产生一个很大的负序电流。
I 2 2
R2 2s
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T 小
武汉大学电气工程学院应黎明 em
S小
由于负序电磁转矩存在．使电磁转矩减小。但这 不是主要的问题， 更为严重的是负序电流。由于限制 负序电流的阻抗相当于是短路阻抗，其值很小，有一 个很小的负序电压，在异步机中就会产生一个很大的 负序电流，引起电机过热。
5.15 三相异步电动机不对称运行 及单相异步电动机
前面分析了三相供电电源以及三相异步电动机均为对 称的运行情况，但是，电机在运行中有时会遇到供电电源 三相不对称，或电源对称而定子或转子绕组断线造成电机 本身不对对称的情况。本节将研究供电电源不对称以及转 子单相断线时对异步电动机运行性能的影响及其分析方法。 此外，再讨论单相异步电动机。
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忽略正、负序每相转子电阻和漏电抗的差异
I&1 R1
X 1
R2 X 2
U&1 Z
I&2
Rm Xm
1 S S
Rቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
负序等放电路
忽略激磁阻抗，负序的等效阻抗为：
Z

(R1

R2 ) 2s
j( X1

X 2 )
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当0<s+<1时，对正 转磁场说，电机处在
电动机运行状态，电
磁转矩Tem+为驱动性质 转矩。
这时1<s-<2，即对 反转磁场说，电机处在
制动运行状态，电磁转
矩Tem-为制动性质。
由于Tem+>Tem-，故电机合成转矩Tem为 正，且为驱动性质转矩。但因Tem-存 在，合成转矩Tem< Tem+。
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若异步电机的定子绕组采用Υ无中性线连接，则零序 电流在定子三相绕组中无法流通；当定子绕组接成Δ接法， 零序电流在线电流中也无法流通。因此通常情况下只需分 析正序和负序两个分量，而不用考虑零序分量。
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将定子端的不对称电压分解为正序和负序两个分量， 取分量中大的电压作为正序电压，小的作为负序电压。

Zk
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定子正序和负序电流为
I&1 I&1

I&2 I&2

(R1 (R1

U&1
R2' ) s
j( X1 U&1

R2' ) 2s
j( X1
X
' 2
)

X
' 2
)
电动机在实际运行时，由于s很小，因而s－=2-s≈2，
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5.15.1三相异步电动机在不对称电压下的运行
分析三相异步电动机在不对称电压下运行的基本方法 是对称分量法，即将不对称电压分解为正序、负序和零序 三组三相对称系统，然后把电机在各分量单独作用下所得 效果叠加起来，得到电机在不对称电压下的实际运行情况。
负序系统与正序系统的转差率
转子对正序磁场的转差率的转差率s+为： s n1 n s n1
转子对负序磁场的转差率的转差率s－为：
s n1 n 2n1 (n1 n) 2 s
n1
n1
n1
n
n1
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异步电动机在不对称电压运行时正序和负序等放电路