一、單相異步電動機的結(jié)構(gòu)
單相異步電動機中,專用電機占有很大比例,它們的結(jié)構(gòu)各有特點,形式繁多。但就其共性而言,電動機的結(jié)構(gòu)都由固定部分---定子、轉(zhuǎn)動部分----轉(zhuǎn)子、支撐部分---端蓋和軸承等三大部分組成。
1、機座 2、鐵心 3、繞組4、端蓋 5、軸承 6、離心開關(guān)或起動繼電器和PTC起動器 7、銘牌
1、機座
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。
鑄鐵機座,帶有散熱筋。機座與端蓋聯(lián)接,用螺栓緊固。
鑄鋁機座一般不帶有散熱筋。
鋼板結(jié)構(gòu)機座,是由厚為1.5-2.5毫米的薄鋼板卷制、焊接而成,再焊上鋼板沖壓件的底腳。
有的專用電動機的機座相當(dāng)特殊,如電冰箱的電動機,它通常與壓縮機一起裝在一個密封的罐子里。而洗衣機的電動機,包括甩干機的電動機,均無機座,端蓋直接固定在定子鐵心上。
2、鐵心
鐵心包括定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心,作用與三相異步電動機一樣,是用來構(gòu)成電動機的磁路。
3、繞組
單相異步電動機定子繞組常做成兩相:主繞組(工作繞組)和副繞組(啟動繞組)。兩種繞組的中軸線錯開一定的電角度。目的是為了改善啟動性能和運行性能。定子繞組多采用高強度聚脂漆包線繞制。
轉(zhuǎn)子繞組一般采用籠型繞組。常用鋁壓鑄而成。
4、端蓋
相應(yīng)于不同的機座材料、端蓋也有鑄鐵件、鑄鋁件和鋼板沖壓件。
5、軸承
軸承有滾珠軸承和含油軸承。
6、離心開關(guān)或起動繼電器和PTC起動器
(1)離心開關(guān)
在單相異步電動機中,除了電容運轉(zhuǎn)電動機外,在起動過程中,當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速的70%左右時,常借助于離心開關(guān),切除單相電阻起動異步電動機和電容起動異步電動機的起動繞組,或切除電容起動及運轉(zhuǎn)異步電動機的起動電容器。離心開關(guān)一般安裝在軸伸端蓋的內(nèi)側(cè)。
(2)起動繼電器
有些電動機,如電冰箱電動機,由于它與壓縮機組裝在一起,并放在密封的罐子里,不便于安裝離心開關(guān),就用起動繼電器代替。繼電器的吸鐵線圈串聯(lián)在主繞組回路中,起動時,主繞組電流很大,銜鐵動作,使串聯(lián)在副繞組回路中的動合觸點閉合。于是副繞組接通,電動機處于兩相繞組運行狀態(tài)。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升,主繞組電流不斷下降,吸引線圈的吸力下降。當(dāng)?shù)竭_一定的轉(zhuǎn)速,電磁鐵的吸力小于觸點的反作用彈簧的拉力,觸點被打開,副繞組就脫離電源。
(3)PTC起動器
最新式的啟動元件是“PTC”,它是一種能“通”或“斷”的熱敏電阻。PTC熱敏電阻是一種新型的半導(dǎo)體元件,可用作延時型起動開關(guān)。使用時,將PTC元件與電容起動或電阻起動電機的副繞組串聯(lián)。在起動初期,因PTC熱敏電阻尚未發(fā)熱,阻值很低,副繞組處于通路狀態(tài),電機開始起動。隨著時間的推移,電機的轉(zhuǎn)速不斷增加,PTC元件的溫度因本身的焦耳熱而上升,當(dāng)超過居里點Tc(即電阻急劇增加的溫度點),電阻劇增,副繞組電路相當(dāng)于斷開,但還有一個很小的維持電流,并有2-3瓦的損耗,使PTC元件的溫度維持在居里點Tc值以上。當(dāng)電機停止運行后,PTC元件溫度不斷下降,約2-3分鐘其電阻值降到Tc點以下,這時有可以重新啟動,這一時間正好是電冰箱和空調(diào)機所規(guī)定的兩次開機間的停機時間。
PTC起動器的優(yōu)點:無觸點、運行可靠、無噪無電火花,防火、防爆性能好。且耐振動、耐沖擊、體積小、重量輕、價格低。
7、銘牌
包括:電機名稱、型號、標(biāo)準(zhǔn)編號、制造廠名、出廠編號、額定電壓、額定功率、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、繞組接法、絕緣等級等。
二、單相異步電動機的工作原理
當(dāng)給三相異步電動機的定子三相繞組通入三相交流電時,會形成一個旋轉(zhuǎn)磁場,在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,轉(zhuǎn)子將獲得啟動轉(zhuǎn)矩而自行啟動。當(dāng)三相異步電動機通入單相交流電時就不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。
下面來分析單相異步電動機定子繞組通入單相交流電時產(chǎn)生的磁場情況。如下圖所示為一臺簡單的單相異步電動機原理圖,定子鐵心上布置有單相定子繞組,轉(zhuǎn)子為鼠籠結(jié)構(gòu)。
交流電流波形
電流正半周產(chǎn)生的磁場 電流負半周產(chǎn)生的磁場
當(dāng)向單相異步電動機的定子繞組中通入單相交流電后,由上圖可見,當(dāng)電流在正半周及負半周不斷交變時,其產(chǎn)生的磁場大小及方向也在不斷變化(按正弦規(guī)律變化),但磁場的軸線則沿縱軸方向固定不動,這樣的磁場稱為脈動磁場。
當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止不動時轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的合成感應(yīng)電動勢和電流為0,合成轉(zhuǎn)矩為0,因此轉(zhuǎn)子沒有啟動轉(zhuǎn)矩。故單相異步電動機如果不采取一定的措施,單相異步電動機不能自行啟動,如果用一個外力使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一下,則轉(zhuǎn)子能沿該方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動下去。