小功率單相異步電動(dòng)機(jī)性能介紹

小功率單相異步電動(dòng)機(jī)性能介紹--上海梁瑾機(jī)電設(shè)備有限公司,單相電機(jī)一般是指用單相交流電源（AC220V）供電的小功率單相異步電動(dòng)機(jī)。這種電機(jī)通常在定子上有兩相繞組，轉(zhuǎn)子是普通鼠籠型的。兩相繞組在定子上的分布以及供電情況的不同，可以產(chǎn)生不同的起動(dòng)特性和運(yùn)行特性。

單相電機(jī)，是指由220V交流單相電源供電而運(yùn)轉(zhuǎn)的異步電動(dòng)機(jī)。因?yàn)?20V電源供電非常方便經(jīng)濟(jì)，而且家庭生活用電也都是220V，所以單相電機(jī)不但在生產(chǎn)上用量大，而且也與人們?nèi)粘Ｉ睿芮邢嚓P(guān)，尤其是隨著人民生活水平的日益提高，家用電器設(shè)備的單相電機(jī)的用量，也越來越多。

在生產(chǎn)方面應(yīng)用的有微型水泵、磨漿機(jī)、脫粒機(jī)，粉碎機(jī)、木工機(jī)械、醫(yī)療器械等，在生活方面，有電風(fēng)扇、吹風(fēng)機(jī)、排氣扇、洗衣機(jī)、電冰箱等，種類較多，但功率較小。

工作原理:

當(dāng)單相正弦電流通過定子繞組時(shí)，電機(jī)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變磁場，這種電容分相電動(dòng)機(jī)接線圖及向量圖個(gè)磁場的強(qiáng)弱和方向隨時(shí)間作正弦規(guī)律變化，但在空間方位上是固定的，所以又稱這個(gè)磁場是交變脈動(dòng)磁場。這個(gè)交變脈動(dòng)磁場可分解為兩個(gè)以相同轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向互為相反的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生兩個(gè)大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)矩，使得合成轉(zhuǎn)矩為零，所以電機(jī)無法旋轉(zhuǎn)。當(dāng)我們用外力使電動(dòng)機(jī)向某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)（如順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)），這時(shí)轉(zhuǎn)子與順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場間的切割磁力線運(yùn)動(dòng)變小；轉(zhuǎn)子與逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場間的切割磁力線運(yùn)動(dòng)變大。這樣平衡就打破了，轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的總的電磁轉(zhuǎn)矩將不再是零，轉(zhuǎn)子將順著推動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)起來。

要使單相電機(jī)能自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來，我們可在定子中加上一個(gè)起動(dòng)繞組，起動(dòng)繞組與主繞組在空間上相差90度，起動(dòng)繞組要串接一個(gè)合適的電容，使得與主繞組的電流在相位上近似相差

原理圖90度，即所謂的分相原理。這樣兩個(gè)在時(shí)間上相差90度的電流通入兩個(gè)在空間上相差90度的繞組，將會(huì)在空間上產(chǎn)生（兩相）旋轉(zhuǎn)磁場，

在這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場作用下，轉(zhuǎn)子就能自動(dòng)起動(dòng)，起動(dòng)后，待轉(zhuǎn)速升到一定時(shí)，借助于一個(gè)安裝在轉(zhuǎn)子上的離心開關(guān)或其他自動(dòng)控制裝置將起動(dòng)繞組斷開，正常工作時(shí)只有主繞組工作。因此，起動(dòng)繞組可以做成短時(shí)工作方式。但有很多時(shí)候，起動(dòng)繞組并不斷開，我們稱這種電機(jī)為單相電機(jī)，要改變這種電機(jī)的轉(zhuǎn)向，只要把輔助繞組的接線端頭調(diào)換一下即可。

在單相電動(dòng)機(jī)中，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的另一種方法稱為罩極法，又稱單相罩極式電動(dòng)機(jī)。此種電動(dòng)機(jī)定子做成凸極式的，有兩極和四極兩種。每個(gè)磁極在1/3～1/4全極面處開有小槽，把磁極分成兩個(gè)部分，在小的部分上套裝上一個(gè)短路銅環(huán)，好象把這部分磁極罩起來一樣，所以叫罩極式電動(dòng)機(jī)。單相繞組套裝在整個(gè)磁極上，每個(gè)極的線圈是串聯(lián)的，連接時(shí)必須使其產(chǎn)生的極性依次按N、S、N、S排列。當(dāng)定子繞組通電后，在磁極中產(chǎn)生主磁通，根據(jù)楞次定律，其中穿過短路銅環(huán)的主磁通在銅環(huán)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)在相位上滯后90度的感應(yīng)電流，此電流產(chǎn)生的磁通在相位上也滯后于主磁通，它的作用與電容式電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)繞組相當(dāng)，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來。

理論上，如果采取措施讓單相電機(jī)兩套繞組中流過的交流電流有一定的相位差就可以啟動(dòng)。如何使兩個(gè)空間上已錯(cuò)開一定角度的磁勢或磁通之間出現(xiàn)一定的相位差，這是解決啟動(dòng)問題的出發(fā)點(diǎn)。據(jù)此可將單相交流異步電機(jī)分為分相式和罩極式兩大類。

分相式單相電機(jī)

分相式單相電機(jī)利用電容或電阻串人感性啟動(dòng)繞組中起到移相作用，使啟動(dòng)繞組和工作繞組的電流相位錯(cuò)開，即所謂“分相”。

（1）電容分相單相電機(jī)

圖（a）所示為電容分相單相電機(jī)的原理接線。由于電容的移相作用比較明顯，只要在啟動(dòng)繞組中串人適當(dāng)容量的電容（一般約為20～50μF），就可使兩繞組的電流相位差接近于90°，這時(shí)的合成旋轉(zhuǎn)磁場接近于圓形旋轉(zhuǎn)磁場，因而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大同時(shí)啟動(dòng)電流較小。這種單相電機(jī)應(yīng)用普遍，啟動(dòng)后可根據(jù)需要保留（稱為電容運(yùn)行電機(jī)）或切除（稱為電容啟動(dòng)電機(jī)，由置于電機(jī)內(nèi)部的離心開關(guān)執(zhí)行）。如果需要改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向，只需將任意一個(gè)繞組的出線端對調(diào)即可，這時(shí)兩繞組的電流相位關(guān)系相反。

分相式單相電機(jī)

（2）電阻分相單相電機(jī)

這種電機(jī)啟動(dòng)繞組匝數(shù)少、導(dǎo)線細(xì)，與運(yùn)行繞組相比電抗小、電阻大。采用電阻分相啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)繞組電流超前于運(yùn)行繞組，合成磁場為橢圓度較大的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，僅用于空載或輕載場合，應(yīng)用較少。電阻分相式單相電機(jī)的啟動(dòng)繞組一般按短時(shí)工作設(shè)計(jì)，啟動(dòng)后由離心開關(guān)切除，由工作繞組維持運(yùn)行。

罩極式單相電機(jī)

將定子磁極的一部分嵌放短路銅環(huán)或短路線圈（組）就構(gòu)成了罩極式單相電機(jī)。罩極式單相電機(jī)包括凸極式和隱極式兩種類型。

當(dāng)定子繞組通以單相交流電流后，由它產(chǎn)生的脈振磁場大部分磁通經(jīng)過氣隙直接耦合到轉(zhuǎn)子上，另有少部分磁通則在穿過罩極銅環(huán)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)磁通并與之合成后經(jīng)氣隙進(jìn)入轉(zhuǎn)子磁路。根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)磁通總是阻礙原磁通的變化，且感應(yīng)磁通相位上落后于原磁通。這樣就有了兩個(gè)在空間上錯(cuò)開一定角度并且又有一定相位差的磁通，合成磁場是一個(gè)橢圓度很大的旋轉(zhuǎn)磁場。罩極式電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向固定由未罩極部分轉(zhuǎn)向罩極部分，其功率較小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，維護(hù)簡便。罩極式電機(jī)一般用于小型鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)和電扇電機(jī)等

1．啟動(dòng)方式

220 V交流單相電機(jī)啟動(dòng)方式大概分以下幾種：

種，分相啟動(dòng)式，系由輔助啟動(dòng)繞組來輔助啟動(dòng)．其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大。運(yùn)轉(zhuǎn)速率大致保持定值。主要應(yīng)用于電風(fēng)扇、空調(diào)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)、洗衣機(jī)等電機(jī)。

第二種，電機(jī)靜止時(shí)離心開關(guān)是接通的，給電后啟動(dòng)電容參與啟動(dòng)工作，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值的70%～80%時(shí)離心開關(guān)便會(huì)自動(dòng)跳開，啟動(dòng)電容完成任務(wù)，并被斷開。啟動(dòng)繞組不參與運(yùn)行工作，而電動(dòng)機(jī)以運(yùn)行繞組線圈繼續(xù)動(dòng)作。

第三種，電機(jī)靜止時(shí)離心開關(guān)是接通的，給電后啟動(dòng)電容參與啟動(dòng)工作，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值的70%～80%時(shí)離心開關(guān)便會(huì)自動(dòng)跳開，啟動(dòng)電容完成任務(wù)，并被斷開。而運(yùn)行電容串接到啟動(dòng)繞組參與運(yùn)行工作。這種接法一般用在空氣壓縮機(jī)、切割機(jī)、木工機(jī)床等負(fù)載大而不穩(wěn)定的地方。

帶有離心開關(guān)的電機(jī)，如果電不能在很短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)成功，那么繞組線圈將會(huì)很快燒毀。

電容值：雙值電容電機(jī)啟動(dòng)電容容量大，運(yùn)行電容容量小，耐壓一般大于400 V。

2．正反轉(zhuǎn)控制：

帶正反轉(zhuǎn)開關(guān)的接線圖，通常這種電機(jī)的起動(dòng)繞組與運(yùn)行繞組的電阻值是一樣的，就是說電機(jī)的起動(dòng)繞組與運(yùn)行繞組是線徑與線圈數(shù)*一致的。一般洗衣機(jī)用得到這種電機(jī)。這種正反轉(zhuǎn)控制方法簡單，不用復(fù)雜的轉(zhuǎn)換開關(guān)。

開關(guān)控制正反轉(zhuǎn)連接

正反轉(zhuǎn)控制，只需將1～2線對調(diào)或3～4線對調(diào)即可完成逆轉(zhuǎn)。

對于起動(dòng)與運(yùn)行繞組的判斷，通常起動(dòng)繞組比運(yùn)行繞組直流電阻大很多，用萬用表可測出。一般運(yùn)行繞組直流電阻為幾歐姆，而起動(dòng)繞組的直流電阻為十幾歐姆到幾十歐姆。

保養(yǎng)方法:

專業(yè)電機(jī)保養(yǎng)維修中心電機(jī)保養(yǎng)流程：清洗定轉(zhuǎn)子→更換碳刷或其他零部件→真空F級壓力浸漆→烘干→校動(dòng)平衡。
1、使用環(huán)境應(yīng)經(jīng)常保持干燥，電動(dòng)機(jī)表面應(yīng)保持清潔，進(jìn)風(fēng)口不應(yīng)受塵土、纖維等阻礙。
2、當(dāng)電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)連續(xù)發(fā)生動(dòng)作時(shí)，應(yīng)查明故障來自電動(dòng)機(jī)還是超負(fù)荷或保護(hù)裝置整定值太低，消除故障后，方可投入運(yùn)行。
3、應(yīng)保證電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中良好的潤滑。一般的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行5000小時(shí)左右，即應(yīng)補(bǔ)充或更換潤滑脂，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)軸承過熱或潤滑變質(zhì)時(shí)，液壓及時(shí)換潤滑脂。更換潤滑脂時(shí)，應(yīng)清除舊的潤滑油，并有汽油洗凈軸承及軸承蓋的油槽，然后將ZL-3鋰基脂填充軸承內(nèi)外圈之間的空腔的1/2（對2極）及2/3（對4、6、8極）。
4、當(dāng)軸承的壽命終了時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的振動(dòng)及噪聲將明顯增大，檢查軸承的徑向游隙達(dá)到下列值時(shí)，即應(yīng)更換軸承。
5、拆卸電動(dòng)機(jī)時(shí)，從軸伸端或非伸端取出轉(zhuǎn)子都可以。如果沒有必要卸下風(fēng)扇，還是從非軸伸端取出轉(zhuǎn)子較為便利，從定子中抽出轉(zhuǎn)子時(shí)，應(yīng)防止損壞定子繞組或絕緣。
6、更換繞組時(shí)必須記下原繞組的形式，尺寸及匝數(shù)，線規(guī)等，當(dāng)失落了這些數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)向制造廠索取，隨意更改原設(shè)計(jì)繞組，常常使電動(dòng)機(jī)某項(xiàng)或幾項(xiàng)性能惡化，甚至于無法使用。

用途及型號:

由于單相異步電動(dòng)機(jī)只需要單相電源供電，因此被應(yīng)用于生產(chǎn)、生活等小型設(shè)備中。但是由于它的各種經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)都比較差，因此只做成小功率的。

我國生產(chǎn)的貧馬力單相異步電動(dòng)機(jī)，有如下幾種型號。

1．BO2系列 單相電阻起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。功率在60～370W之間。特點(diǎn)是，不外加任何裂相元件，利用副繞組自身的電阻而起動(dòng)，并利用離心開關(guān)，起動(dòng)結(jié)束時(shí)將副繞組切除。結(jié)構(gòu)較簡單。它具有中等起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過載能力，因此適用于小型機(jī)床、鼓風(fēng)機(jī)、醫(yī)療機(jī)械。

2．CO2系列 單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。功率在120～750W之間。是利用外加電容的辦法加大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩而起動(dòng)的單相電機(jī)。在副繞組中串聯(lián)外加電容器，并在起動(dòng)結(jié)束時(shí)用離心開關(guān)將副繞組及電容器一起從電源切除，與BO2型一樣，變成一個(gè)只有主繞組運(yùn)行，而副繞組閑置狀態(tài)。電容起動(dòng)電機(jī)具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但過載能力中等水平。適用于空氣壓縮機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、磨粉機(jī)、脫粒機(jī)、水泵。

3．DO2 單相電容電機(jī)。是一種利用一只電容參與起動(dòng)及運(yùn)行的單相電機(jī)，副繞組與電容器和主繞組一起參加運(yùn)行。因此，不需離心開關(guān)。經(jīng)過適當(dāng)設(shè)計(jì)，使電機(jī)運(yùn)行時(shí)形成理想旋轉(zhuǎn)磁場，所以電機(jī)運(yùn)行性能好，效率及功率因數(shù)高’噪聲小。其功率范圍為4～250W。由于采用一只電容來兼顧起動(dòng)及運(yùn)行，權(quán)衡剎弊因起動(dòng)時(shí)間很短，只能是在選擇電容值時(shí)，盡量滿足較長時(shí)間運(yùn)行時(shí)的需要，則選取便宜的小值電容器，所以這種電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較低，只能用在空載或輕載起動(dòng)的機(jī)械中，如電風(fēng)嗣、通風(fēng)扇、錄音機(jī)等。

4．雙值電容電機(jī) 這種電機(jī)目前我國沒有正式型號，但也在生產(chǎn)。電機(jī)功率大750W，或1kW左右。在國外還有更大功率的。由于功率較大，所需電容器價(jià)格貴得多。這種電機(jī)的起動(dòng)性能及運(yùn)行性能都較好。話用于家用電器、小型機(jī)床。