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單相異步電動機的工作原理

單相異步電動機的工作原理

2023-08-23 13:41:18

單相異步電動機的工作原理

采用單相交流電源的異步電動機稱為單相異步電動機。單相異步電動機由于只需要單相交流電,故使用方便、應用廣泛,并且有結構簡單、成本低廉、噪聲小、對無線電系統(tǒng)干擾小等優(yōu)點,因而常用在功率不大的家用電器和小型動力機械中,如電風扇、洗衣機、電冰箱、空調、抽油煙機、電鉆、醫(yī)療器械、小型風機及家用水泵等。由于中國的單相電壓是220V,而國外的單相電壓如美國120V、日本100V、德國英國法國230V,所以在使用國外的單相異步電動機時需要注意電機的額定電壓與電源電壓是否相同。

單相異步電動機的工作原理基于交變電場的旋轉磁場原理,它是由固定定子和旋轉轉子組成的。定子上繞有一組主線圈和一個輔助線圈,主線圈和輔助線圈之間存在一定的相位差。在電源的交變電壓作用下,主線圈和輔助線圈將分別產生磁場,它們的磁通量在空間中存在一定的相位差,形成旋轉磁場。旋轉磁場的旋轉速度等于電源頻率除以極對數的一半。

轉子由高導磁性的鐵芯和鋁條組成。當轉子繞過旋轉磁場時,感應到轉子上的鋁條中產生感應電動勢,從而在轉子中形成電流。這個電流會在轉子中產生磁場,并且旋轉磁場與轉子磁場之間會產生相互作用力,從而使轉子開始旋轉。由于轉子是鋁制品,所以轉子中的電流是極短暫的,轉子也只能旋轉到接近同步速度的低速狀態(tài)。所以,單相異步電動機的運行速度通常比同步速度稍低,并且它們需要一些啟動幫助。

單相異步電動機的啟動方法有多種,例如,電容啟動法、電阻啟動法和自啟動法等。這些方法中,電容啟動法和電阻啟動法是比較常見的,它們都利用電容或電阻在電機的起動階段產生一定的相位差來啟動電機。然而,在單相異步電動機的運行中,由于只有一個相電源的作用,因此單相異步電動機的起動和運行較不穩(wěn)定,效率也不如三相異步電動機高。

當單相異步電動機的定子繞組進入單相異步電動機時,就會產生電磁場情況。其中單相異步電動機的定子繞組安裝在電動機的定子鐵芯上,電動機的轉子為鼠籠式結構。

在單相異步電動機中,形式繁多,但就其共性而言,單相異步電動機的結構都由固定部分、轉動部分、支撐部分等三大部分組成,固定部分指的就是定子,轉動部分指的是轉子,而支撐部分指的是端蓋和軸承。機座結構隨電動機冷卻方式、防護型式、安裝方式和用途而異。按其材料分類,有鑄鐵、鑄鋁和鋼板結構等幾種。

當單相交流電流引入單相異步電動機的定子繞組后,當電流在正半周和負半周不斷交替時,電磁場的大小和方向也將不斷變化,但電磁場的軸不會沿縱軸變化。此時的電磁場稱為脈動電磁場。

當電機轉子靜止不動時,轉子電導體產生的感應電流及其電流量均為0,產生的轉矩也為0。此時,電機轉子沒有啟動扭矩。因此,如果不采取一定的措施,單相異步電動機就不能啟動。如果電機轉子被外力旋轉,電機轉子可以繼續(xù)朝這個方向旋轉。


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