单相异步电动机结构与工作原理
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
p4
槽距角 p 180 30
24 主绕组占2/3，等于4个槽，120°相带。副绕组占1/3, 等于2个槽，为60°相带，两绕组相距3个槽，即90°电 角度。
该单层同心式绕组的展开图如下所示
对于电容运转异步电动机，主副绕组都长期工作，故 通常两绕组所占槽数相等。 例2-2 已知定子槽数Q1=16，极数p=2，画出单层同心式绕 组展开图。 解 极距 Q1 16 8
✓ 单相罩极式异步电动机
➢ 基本结构
单相异步电动机包括定子和转子两部分，其中定子由 绕组和铁心组成。铁心一般由0.5mm的硅钢片叠压而成。 绕组分为主绕组和副绕组，主绕组又称工作绕组，副绕组 又称起动绕组或辅助绕组。
单相异步电动机的转子也由铁心和绕组组成。其中铁 心也由0.5mm的硅钢片叠压而成，绕组常为铸铝笼型。
二 单相异步电动机的工作原理
最简单的二相定子绕组如下所示，在绕组中通过的二 相 对称电流的变化规律为
im Im cost
ia Im cos(t 90 )
二相电流随时间变化的曲线如下图所示
两极旋转磁场产生的示意图如下所示
由上述分析可以得出以下结论： I. 一组空间分布相差90°电角度的二相绕组在通以二相对
2
2
其中正向旋转磁势和反向旋转磁势分别为
f (x,t)
F 2
cos(x
t)
f (x, t)
F 2
cos(x t)
如果转子转速为n，对应正序转矩T+的转差率为
s
n1 n1
n
s
而对应负序转矩T-的转差率为
s
n1 n1
n
2
s
正序旋转磁场产生的转矩使转子顺着正序旋转磁场方 向旋转，而负序旋转磁场产生的转矩使转子顺着负序旋转 磁场方向旋转，正负序转矩与转差率的关系如下图所示
Fm Fa F , 90 Fm Fa , 90
在这两种情况下，电机内部的磁势均为椭圆形旋转磁势。
四 单相异步电动机的谐波磁势
➢ 单相绕组的谐波磁势
对单相绕组的磁势进行谐波分析，可以得到如下结论:
a) 单相绕组磁势可以分解为基波和一系列高次谐波。
b) 由于谐波的极数为基波的 倍，如果令 1 表示基波磁势
➢ 单层交叉式绕组
同样可以根据上述单相同心式绕组的数据画出绕组展 开图，联成的单层交叉式绕组如下图所示。单层交叉式绕 组的两线圈端部叉开朝不同方向排列，这种绕组的节距为 偶数，下图所示Y=6。
➢ 双层叠绕组
双层叠绕组是把定子每个槽分为上、下两层，上层嵌 放在一个线圈的圈边，下层嵌放在另一个线圈的圈边。
如果短距设计得当，可以削弱谐波磁势，改善磁势波
形。例如：一台定子槽数Q1=12，极数p=2，采用缩短1/3 极距的短距绕组，即取线圈节距y=4，画制双层短距绕组 展开图如下所示
二 单相绕组磁势
单相绕组通以交流电流，产生脉振磁势
f (x,t) Fcos x cost F cos(x t) F cos(x t)
t)
fm
Fm 2
cos(x
t )
Fm 2
cos(x
t)
因此，合成磁势为
f fa fm F cos(x t) F cos(x t)
此时，电机内部存在着两个圆形旋转磁势。这两个
幅值不同的圆形旋转磁势的轨迹为一椭圆，如下图所示， 因此这是一个椭圆形旋转磁势。
• 应用上面同样的方法对其余的两种情况进行分析
单相异步电动机的转矩、效率、功率密度比三相异步 电动机低的主要原因是存在负序磁场。
三 两相绕组的磁势
两相绕组通以两相交流电流，下图为起动绕组回路串 入电容的单相异步电动机原理图即两相绕组通入电流和外 施电压的向量关系。
其中，主绕组磁势
fm Fm cos(x 90)cos(t )
Fm cos[(x t) ( 90)] Fm cos[(x t) ( 90)]
t)
fm
F 2
cos( x
t)
F 2
cos(x t)
因此，合成磁势为 f fa fm F cos(x t)
因此，电机内部产生的是一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ正向旋转的圆形旋转磁势。
• 两个绕组产生的磁势大小不等，但相位角仍为90°，即
Fm Fa , 90
于是有
fa
Fa 2
cos(x
t )
Fa 2
cos(x
称交流电时，产生一旋转磁场 II. 旋转磁场的转向与两相绕组在空间的位置和绕组中的电
流相序有关 III. 旋转磁场的转速与电流的频率有一定的关系
其中同步转速为 工作原理如下方框图所示
旋转磁场 转子绕组电势 转子绕组电流
电磁转矩
转子旋转
广泛使用的单相电容运转异步电动机和单相电容起动 和运转异步电动机如下图所示
的极距， 表示谐波极距，则
1
1,
p
p
例 2-3 一台300mm台扇，定子槽数Q1=8,转子槽数Q2=17，
极数p=4，画出双层叠绕组展开图。
解 极距 Q1 8 2
p4
槽距角
p 180 90
Q1
主绕组占1/2,即1个槽，90°相带，副绕组占1/2,即1个 槽，90°相带。这样可以联成双层绕组，取线圈的节距为 整距y=2，如下图所示
第二章 单相异步电动机的绕组与磁势
一 绕组磁势
单相异步电动机的绕组按层数分为单层、双层；按端 接分为单层同心式、单层交叉式、单层链式和双层叠绕组； 按槽内导体分布分为几种绕组、分布绕组和正弦绕组等。
➢ 单层同心式绕组
例2-1 已知定子槽数Q1=24，极数p=4，画出单层同心式绕 组展开图。
解 极距 Q1 24 6
2
2
副绕组磁势
fa Fa cos x cost
电机内的合成磁势
Fa 2
cos(x
t )
Fa 2
cos(x
t)
f fa fm
合成磁势的性质可以分下面四种情况讨论。
• 两个绕组的磁势大小相等，相位角为90°，即
于是有
Fm Fa F , 90
fa
F 2
cos(x t)
F 2
cos( x
p2
槽距角 p 180 22.5
Q1
主绕组占1/2,即4个槽，即90°相带，副绕组占1/2,即 4个槽，即90°相带。两相绕组轴线相距4个槽，即90° 电角度。该单层同心式绕组展开图如下所示
➢ 单层链式绕组
可以根据例2-1绕组的数据画制绕组展开图。其中定子槽 数Q1=24，极数p=4。单层链式然组的线圈形式有如链型， 这种绕组的节距必须为奇数。如下图所示的单层链式绕组 展开图Y=5。
槽距角 p 180 30
24 主绕组占2/3，等于4个槽，120°相带。副绕组占1/3, 等于2个槽，为60°相带，两绕组相距3个槽，即90°电 角度。
该单层同心式绕组的展开图如下所示
对于电容运转异步电动机，主副绕组都长期工作，故 通常两绕组所占槽数相等。 例2-2 已知定子槽数Q1=16，极数p=2，画出单层同心式绕 组展开图。 解 极距 Q1 16 8
✓ 单相罩极式异步电动机
➢ 基本结构
单相异步电动机包括定子和转子两部分，其中定子由 绕组和铁心组成。铁心一般由0.5mm的硅钢片叠压而成。 绕组分为主绕组和副绕组，主绕组又称工作绕组，副绕组 又称起动绕组或辅助绕组。
单相异步电动机的转子也由铁心和绕组组成。其中铁 心也由0.5mm的硅钢片叠压而成，绕组常为铸铝笼型。
二 单相异步电动机的工作原理
最简单的二相定子绕组如下所示，在绕组中通过的二 相 对称电流的变化规律为
im Im cost
ia Im cos(t 90 )
二相电流随时间变化的曲线如下图所示
两极旋转磁场产生的示意图如下所示
由上述分析可以得出以下结论： I. 一组空间分布相差90°电角度的二相绕组在通以二相对
2
2
其中正向旋转磁势和反向旋转磁势分别为
f (x,t)
F 2
cos(x
t)
f (x, t)
F 2
cos(x t)
如果转子转速为n，对应正序转矩T+的转差率为
s
n1 n1
n
s
而对应负序转矩T-的转差率为
s
n1 n1
n
2
s
正序旋转磁场产生的转矩使转子顺着正序旋转磁场方 向旋转，而负序旋转磁场产生的转矩使转子顺着负序旋转 磁场方向旋转，正负序转矩与转差率的关系如下图所示
Fm Fa F , 90 Fm Fa , 90
在这两种情况下，电机内部的磁势均为椭圆形旋转磁势。
四 单相异步电动机的谐波磁势
➢ 单相绕组的谐波磁势
对单相绕组的磁势进行谐波分析，可以得到如下结论:
a) 单相绕组磁势可以分解为基波和一系列高次谐波。
b) 由于谐波的极数为基波的 倍，如果令 1 表示基波磁势
➢ 单层交叉式绕组
同样可以根据上述单相同心式绕组的数据画出绕组展 开图，联成的单层交叉式绕组如下图所示。单层交叉式绕 组的两线圈端部叉开朝不同方向排列，这种绕组的节距为 偶数，下图所示Y=6。
➢ 双层叠绕组
双层叠绕组是把定子每个槽分为上、下两层，上层嵌 放在一个线圈的圈边，下层嵌放在另一个线圈的圈边。
如果短距设计得当，可以削弱谐波磁势，改善磁势波
形。例如：一台定子槽数Q1=12，极数p=2，采用缩短1/3 极距的短距绕组，即取线圈节距y=4，画制双层短距绕组 展开图如下所示
二 单相绕组磁势
单相绕组通以交流电流，产生脉振磁势
f (x,t) Fcos x cost F cos(x t) F cos(x t)
t)
fm
Fm 2
cos(x
t )
Fm 2
cos(x
t)
因此，合成磁势为
f fa fm F cos(x t) F cos(x t)
此时，电机内部存在着两个圆形旋转磁势。这两个
幅值不同的圆形旋转磁势的轨迹为一椭圆，如下图所示， 因此这是一个椭圆形旋转磁势。
• 应用上面同样的方法对其余的两种情况进行分析
单相异步电动机的转矩、效率、功率密度比三相异步 电动机低的主要原因是存在负序磁场。
三 两相绕组的磁势
两相绕组通以两相交流电流，下图为起动绕组回路串 入电容的单相异步电动机原理图即两相绕组通入电流和外 施电压的向量关系。
其中，主绕组磁势
fm Fm cos(x 90)cos(t )
Fm cos[(x t) ( 90)] Fm cos[(x t) ( 90)]
t)
fm
F 2
cos( x
t)
F 2
cos(x t)
因此，合成磁势为 f fa fm F cos(x t)
因此，电机内部产生的是一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ正向旋转的圆形旋转磁势。
• 两个绕组产生的磁势大小不等，但相位角仍为90°，即
Fm Fa , 90
于是有
fa
Fa 2
cos(x
t )
Fa 2
cos(x
称交流电时，产生一旋转磁场 II. 旋转磁场的转向与两相绕组在空间的位置和绕组中的电
流相序有关 III. 旋转磁场的转速与电流的频率有一定的关系
其中同步转速为 工作原理如下方框图所示
旋转磁场 转子绕组电势 转子绕组电流
电磁转矩
转子旋转
广泛使用的单相电容运转异步电动机和单相电容起动 和运转异步电动机如下图所示
的极距， 表示谐波极距，则
1
1,
p
p
例 2-3 一台300mm台扇，定子槽数Q1=8,转子槽数Q2=17，
极数p=4，画出双层叠绕组展开图。
解 极距 Q1 8 2
p4
槽距角
p 180 90
Q1
主绕组占1/2,即1个槽，90°相带，副绕组占1/2,即1个 槽，90°相带。这样可以联成双层绕组，取线圈的节距为 整距y=2，如下图所示
第二章 单相异步电动机的绕组与磁势
一 绕组磁势
单相异步电动机的绕组按层数分为单层、双层；按端 接分为单层同心式、单层交叉式、单层链式和双层叠绕组； 按槽内导体分布分为几种绕组、分布绕组和正弦绕组等。
➢ 单层同心式绕组
例2-1 已知定子槽数Q1=24，极数p=4，画出单层同心式绕 组展开图。
解 极距 Q1 24 6
2
2
副绕组磁势
fa Fa cos x cost
电机内的合成磁势
Fa 2
cos(x
t )
Fa 2
cos(x
t)
f fa fm
合成磁势的性质可以分下面四种情况讨论。
• 两个绕组的磁势大小相等，相位角为90°，即
于是有
Fm Fa F , 90
fa
F 2
cos(x t)
F 2
cos( x
p2
槽距角 p 180 22.5
Q1
主绕组占1/2,即4个槽，即90°相带，副绕组占1/2,即 4个槽，即90°相带。两相绕组轴线相距4个槽，即90° 电角度。该单层同心式绕组展开图如下所示
➢ 单层链式绕组
可以根据例2-1绕组的数据画制绕组展开图。其中定子槽 数Q1=24，极数p=4。单层链式然组的线圈形式有如链型， 这种绕组的节距必须为奇数。如下图所示的单层链式绕组 展开图Y=5。