单相和两相异步电动机

单相异步电动机的用途、装置和工作原理

单相感应电动机是低功率机器，在设计上类似于类似的三相鼠笼式电动机。

单相异步电动机在定子排列上不同于三相电动机，其中两相绕组位于磁路的凹槽中，由相面积为120 el的主相或工作相组成。冰雹并导致标记为 C1 和 C2 的端子，以及相面积为 60 el 的辅助或起始相。冰雹并通向标有 B1 和 B2 的终端（图 1）。

这些绕组相的磁轴彼此偏移 0 = 90 el 角。冰雹。连接到交流电压网络的工作相不会导致转子旋转，因为其电流会激发具有固定对称轴的交变磁场，其特征是磁感应随时间呈谐波变化。

米。 1.单相鼠笼型转子感应电动机电路图。

这个场可以用两个分量来表示——正序和反序的相同圆形磁场，随着磁感应旋转，以相同的速度在相反的方向旋转。但是，当转子在所需方向上预加速时，它会在工作阶段打开时继续沿相同方向旋转。

出于这个原因，单相电机的启动首先通过按下启动按钮来加速转子，从而在定子绕组的两相中激发电流，其相移量取决于定子绕组的参数移相装置 Z，以电阻器、电感器或电容器的形式制成，以及包括定子绕组的工作和启动阶段的电路元件。这些电流在气隙中引起磁感应的机器中产生旋转磁场，该磁场在最大值和最小值内周期性地单调变化，其矢量的末端描绘一个椭圆。

它。椭圆旋转磁场检测短路转子绕组导线中的电动势和电流，它们与该磁场相互作用，确保单相电机转子在磁场旋转方向上的加速度，并且它在几秒钟内几乎达到标称速度。

释放启动按钮将电动机从两相模式转换为单相模式，该模式还得到交变磁场的相应分量的支持，在其旋转过程中由于打滑而略微领先于旋转的转子。

单相异步电动机的定子绕组的启动相从电网及时断开是必要的，因为它的设计提供了一个短期的操作模式——通常最多 3 秒，这不包括它的长时间停留由于不可接受的过热、绝缘燃烧和损坏而在负载下。

提高单相异步电动机运行的可靠性是通过在机壳中嵌入一个带有中断触点的离心开关连接到标记为 VT 和 B2 的端子，以及一个具有类似触点的热继电器，该触点具有标记为 PT 和 C1 的端子（图 2，三、四）。

离心开关在转子达到接近额定转速时自动断开与B1、B2端子相连的定子绕组的启动相，当加热时热继电器将定子绕组的两相与市电断开。更高的允许。

通过切换启动按钮并重新布置电动机端子上的金属板启动时，通过改变定子绕组一相中的电流方向来实现转子旋转方向的反转（图 1）。 2，a，b）或仅通过重新排列两个相似的板（图 2，c，d）。

米。 2.单相鼠鼠转子定子绕组各相端子的标记及其转子旋转接线：a、c——右，b、d——左。

单相和三相异步电动机的技术特性比较

单相异步电动机不同于额定功率相近的三相电动机，其初始转矩系数kn = МХ / Mnom减小，初始电流系数ki = Mi / Mnom增大，适用于单相电动机，初始相位增加直流电阻和降低工作相电感的定子绕组的重要参数是 kn — 1.0 — 1.5 和 ki = 5 — 9。

单相异步电动机的启动特性比三相异步电动机差，这是因为单相电机启动时会激起一个椭圆形的旋转磁场，定子绕组的初始相位等于两相。不均匀的圆形旋转磁场 - 直接和反之亦然，会产生制动效果。

通过选择定子绕组工作相和启动相的电路元件的参数，可以确保在启动时激发圆形旋转磁场，这可以通过制作移相元件来实现以具有合适容量的电容器的形式。

由于转子的加速引起电机电路参数的变化，旋转磁场由圆形变为椭圆形，从而降低电机的启动特性。因此，在大约 0.8 额定速度下，手动或自动关闭电动机定子绕组的启动相，结果电动机切换到单相运行。

带启动电容的单相异步电动机，其初始启动转矩的倍数kp=1.7—2.4，初始启动电流的倍数ki=3—5。

两相异步电动机

在两相异步电动机中，定子绕组的两相具有 90 el 的相位面积。问候是工人。它们位于定子磁路的凹槽中，因此它们的磁轴形成 90 el 角。冰雹。定子绕组的这些相不仅在匝数上彼此不同，而且在额定电压和电流上也不同，尽管它们的总功率在电动机的额定模式下是相同的。

在定子绕组的一相中有一个永久电容器 Cp（图 3，a），它在电机的标称模式条件下提供圆形旋转磁场的激励。该电容器的容量由以下公式确定：

° Cp = I1sinφ1 / 2πfUn2

其中I1和φ1-分别为圆形旋转磁场中不带电容的定子绕组相电路电压和电流之间的电流和相移，I和ti——交流电的频率和电源的电压network, respectively, n- transformation coefficient — 定子绕组相的有效匝数之比，分别有和没有电容器，由以下公式确定

n = kvol2 w2 / ktom 1 w1

式中коб2和коб1——定子绕组相应相绕组系数与匝数w2和w1的关系。

在市电电压U以上具有圆形旋转磁场的两相感应电动机的绕组相串联的电容器端电压Uc由下式确定：

Uc = U √1 + n2

向标称电机负载以外的电机负载的转变伴随着旋转磁场的变化，旋转磁场从圆形变为椭圆形。这会使发动机的工作性能恶化，并且在启动时会降低初始 启动扭矩 到 MP <0.3Mnom，限制永久连接的电容式电机仅在具有温和启动条件的安装中使用。

为增加起动力矩，启动电容Cn与工作电容Cp并联（图3，b），其容量远大于工作电容的容量，取决于初始启动的设置扭矩，可以增加到两个或更多。

米。 3. 带鼠笼式转子的两相异步电动机的接通方案： a — 使用永久连接的电容器， b — 使用运行和启动电容器。

转子加速到0.6～0.7倍额定启动电容的转速后，将其关断，以免圆形旋转磁场转变成椭圆形，使电动机运行变差。

此类电容式电动机的启动方式由以下参数表征：kn = 1.7 — 2.4 和 ki = 4 — 6。

与单相电机相比，电容电机具有更好的能量特性，在定子绕组上带有初始面纱，并且由于使用电容器，它们的功率因数高于相同功率的三相电机。

通用异步电动机

自动控制装置使用通用异步电动机——小功率三相电机，连接到三相或单相网络。当由单相网络供电时，电机的启动和运行特性比在三相模式下使用时略差。

UAD 系列的通用异步电机采用两极和四极生产，三相模式下的额定功率为 1.5 至 70 W，单相模式下为 1 至 55 W，并采用交流电运行频率为 50 Hz 且效率 η= 0.09 — 0.65 的电压网络。

带阴影或阴影极的单相异步电动机

在具有分裂极或阴影极的单相感应电动机中，每个极被一个深槽分成两个不相等的部分，并带有一个覆盖整个极磁路的单相绕组和位于其较小部分的短路匝。

这些电机的转子有一个短路绕组。定子绕组包含正弦电压伴随着其中电流的建立和具有固定对称轴的交变磁场的激励，其在短路环路中感应出相应的电动势和电流。

在短路电流的作用下，相应的m.d.s激发磁场，阻止屏蔽频繁极主磁场的增强和减弱。磁极屏蔽部分和未屏蔽部分的磁场在时间上异相，并在空间上发生偏移，形成椭圆旋转磁场，该磁场从磁极未屏蔽部分的磁轴到磁轴的方向移动它的屏蔽部分。

该磁场与转子绕组中感应电流的相互作用导致出现初始扭矩 Mn = (0.2 — 0.6) Mnom 和转子加速至额定速度，如果施加到电机轴的制动力矩不应该超过启动转矩。

为提高异极或罩极单相异步电动机的初始起动转矩和最大转矩，在其极间放置钢板分流器，使旋转磁场更接近于圆形。

罩极电动机是不可逆装置，允许频繁启动、突然停止并且可以长时间延迟。它们采用 0.5 至 30 W 的二极和四极额定功率制成，并采用高达 300 W 的改进设计，适用于频率为 50 Hz、效率为 ηnom = 0.20 — 0.40 的交流电压网络。
另请阅读： Selsyns：目的、装置、作用原理