單相異步電動機的工作原理
2023-08-23 13:41:18
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(yīng)用廣泛，并且有結(jié)構(gòu)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(diào)、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(zhuǎn)磁場原理，它是由固定定子和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度等于電源頻率除以極對數(shù)的一半。
轉(zhuǎn)子由高導(dǎo)磁性的鐵芯和鋁條組成。當轉(zhuǎn)子繞過旋轉(zhuǎn)磁場時，感應(yīng)到轉(zhuǎn)子上的鋁條中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而在轉(zhuǎn)子中形成電流。這個電流會在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生磁場，并且旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場之間會產(chǎn)生相互作用力，從而使轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)子是鋁制品，所以轉(zhuǎn)子中的電流是極短暫的，轉(zhuǎn)子也只能旋轉(zhuǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)子為鼠籠式結(jié)構(gòu)。
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(jié)構(gòu)都由固定部分、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動部分指的是轉(zhuǎn)子，而支撐部分指的是端蓋和軸承。機座結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子靜止不動時，轉(zhuǎn)子電導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電流及其電流量均為0，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也為0。此時，電機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子被外力旋轉(zhuǎn)，電機轉(zhuǎn)子可以繼續(xù)朝這個方向旋轉(zhuǎn)。
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