2023年4月20日发(作者：kristal)1. 单相异步电动机的介绍
2.1 分类 了解决单相异步电动机不能自行启动的问题，往往采用在单相电动机的定
子绕组中嵌放两套绕组，分别为主绕组和启动绕组，在启动绕组中又采用串入电阻 或电容使两个绕组中的电流在时间上有一定的相位差，就可以产生旋转磁场。因此 单相电动机在类型上可分为： uf0e9 电阻式起动 uf0ea uf0ea分相式电动机 — 电容式起动 单相异步电动机 — uf0ea 电容运转式 uf0ea 电容起动运转式 uf0ea uf0ea 2.2 基本结构 uf0eb罩极式电动机
（2）单相电容起动电动机
与电阻起动不同的是起动绕组支路串了一个电容。 电容器选择适当，使IV超前IU的相位达到90
x0c（3）单相电容运转电动机 （4）单相双值电容电动机
电动机实质上是一台两相电 运行电 动机，可以提高电动机运行 某时刻通过短路环 容器 即 有 较 大 的 2.3 单相异步电动机工作原理 的总磁通 2 时的功率因数和效率，运行 2通过短 矩 ， 起动转 性能优于电容起动电动机， 路环时在其 好 的 在交流电机中，当定子绕组通过交流电流时，建立了电枢磁动势，它对电机能 定 子 绕 又有较 起动性能逊色于电容起动电 1 内感应的电 组 运行性能 2 所以单相交流绕组通入单相交流产生脉振磁动势， 量转换和运行性能都有很大影响。 动机。 动势EK 转子 该磁动势可分解为两个幅值相等、转速相反的旋转磁动势和，从而在气隙中建立正
(5) 单相罩极式异步电动机
转和反转磁场和。这两个旋转磁场切割转子导体，并分别在转子导体中产生感应电 起动 短路环内由于 电动机常用 起动和运行 电容 感应产生的电 动势和感应电流 。 在家用泵、 小 时都接入 器 动势对应的电 用 于 300 ｍ ｍ 以 上 电 型机械等中。 该电流与磁场相互作用产生正、反电磁转矩。正向电磁转矩企图使转子正转； 风扇、空调压缩机等 流IK及磁通 凸兰州交通大学分数线
极式 的电动机。 反向电磁转矩企图使转子反转。这两个转矩叠加起来就是推动电动机转动的合成转 单相分相式电动机的反转方法： 铁 要设计成能长期工作 K 。 短路环 心 的 。 矩。 对调主绕组或辅助绕组的两个接线端子。 2总是滞后于 1,气隙中产讲雷锋故事
生移动磁场。移 2 不论是正转磁场还是反转磁场，他们的大小与转差率的关系和三相异步电动机 动的方向总是从未罩住部分转向罩住部分。 这 K 通 过 短 的情况是一样的。若电动机的转速是， 也就电动机的转向 路环的新总磁通 ’2
则对正转磁场而言，转差率为： 对反转磁场而言，转差率为： 单相异步电动机的 T-s 曲线见左图 由图可知单相异步电动机的主要特点有：
x0c（1）n=0,s=1,T=T++ T- =0，说明单相
异步电动机无启动转矩，如不采取其他措 施，电动机不能启动。 （2）当 s≠1 时， T≠0，T 无固定方向，它取决于 s 的正、负。 （3）由于反向转矩存在，使合成转矩也随之减小，故单相异步电动机的过载能 力较低。 电容分相式起动工作原理 启动时开关 K 闭合，使两绕组电流 I1,I2 相位差约为 90，从而产生旋转磁场， 电机转起来；转动正 常以后离心开关被甩开，启动绕组被切断。 罩极式单相电机的工作原理 定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中 的电流阻碍磁通葡萄酒醒酒
的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位 差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。 上图中电机的转动方向：瞬时针旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环 部分的磁通领先。
2.4 单相异步电动机启动方式
电动机启动方式 包括：全压直接启动、自耦减压起动、Y- 起动、软起动器、 变频器。其中软启动器和变频器启动为潮流。当然也不是一定要使用软启动器和变 频器启动，从经济和适用性自行考虑，下面的比较仅供参考。 全压直接起动： 在电网容量和负载两方面都允许全压直接起动的情况下，可以考虑采用全压直 接起动。优点是操纵控制方便，维护简单，而且比较经济。主要用于小功率电动机 的起动，从节约电能的角度考虑，大于 11kw 的电动机不宜用此方法。
自耦减压起动：
利用自耦变压器的多抽头减压，既能适应不同负载起动的需要，又能得到更大 的起动转矩，是一种经常被用来起动较大容量电动酸萝卜老鸭汤怎么做
机的减压起动方式。它的最大优
x0c点是起动转矩较大，当其绕组抽头在 80%处时，起动转矩可达直接起动时的 64%。 并且可以通过抽头调节起动转矩。至今仍被广泛应用。
Y- 起动：
对于正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机来说，如果在起动 时将定子绕组接成星形，待起动完毕后再接成三角形，就可以降低起动电流，减轻 它对电网的冲击。这样的起动方式称为星三角减压起动，或简称为星三角起动（Y 起动） 。采用星三角起动时，起动电流只是原来按三角形接法直接起动时的 1/3。 如果直接起动时的起动电流以 6～7Ie 计，则在星三角起动时，起动电流才 2～2.3 倍。这就是说采用星三角起动时，起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的 1/3。适用于无载或者轻载起动的场合。并且同任何别的减压起动器相比较，其结构 最简单，价格也最便宜。除此之外，星三角起动方式还有一个优点，即当负载较轻 时，可以让电动机在星形接法下运行。此时，额定转矩与负载可以匹配，这样能使
电动机的效率有所提高，并因之节约了电力消耗。
软起动器：
这是利用了可控硅的移相调压原理来实现电动机的调压起动，主要用于电动机 的起动控制，起动效果好但成本较高。因使用了可控硅元件，可控硅工作时谐波干 扰较大，对电网有一定的影响。另外电网的波动也会影响可控硅元件的导通，特别 是同一电网中有多台可控硅设备时。因此可控硅元件的故障率较高，因为涉及到电 力电子技术，因此对维护技术人员的要求也较高。
变频器：
变频器是现代电动机控制领域技术含量最高，控制功能最全、控制效果最好的 电机控制装置，它通过改变电网的频率来调节电动机的转速和转矩。因为涉及到电 力电子技术，微机技术，因此成本高，对维护技术人员的要求也高，因此主要用在 需要调速并且对速度控制要求高的领域。 在以上几种起动控制方式中，星三角起动，自藕减压起动因其成本低，维护相 对软起动和变频控制容易，目前在实际运用中还占有很大的比重。但因其采用分立 电气元件组装，控制线路接点较多，在其运行中，故障率相对还是比较高。从事过
x0c电气维护的技术人员都知道，很多故障都是电气元件的触点和连线接点接触不良引 起的，在工况环境恶劣(如粉尘，潮湿)的地方，这类故障更多，但检查起来确颇费 时间。另外有时根据生产需要，要更改电机的运行方式， 如原来电机是连续运行的，需要改成定时运行，这时就需要增加元件，更改线 路才能实现。有时因为负载或电机变动，要更改电动机的起动方式，如原来是自藕 起动，要改为星三角起动，也要更改控制线路才能实现.
3 单相异步电动机在家用电器中的应用
很多家用电器都要用到单相异步电动机，如电风扇、电冰箱、空调和洗衣机等。 下面我们分别一一作介绍。 3.1 电风扇用电动机 1.概述 电风扇的种类繁多，常见的有台扇、落地扇、顶扇、壁扇、转页扇、吊扇 等多个品种，每个品种按扇页直径又分为多个规格。扇叶直径在 250mm 以上的电 风扇基本上都采用电容运行式单相异步电动机，而 250mm 以下的电风扇有少数采 用的是罩极式单相异步电动机。 2.台扇和转页扇用电动机 台扇和转页扇的扇叶直径一般在 400mm 以下，大多数是采用 4 极电动机， 同步转速为 1500r/min;只有扇叶直径在 250mm 以下的风扇，才使用空极电动机，同 步转速为 3000r/min。电风扇电动机的转速都不高，这是从安全角度出发，以免扇叶 叶尖的线速度过高而造成安全隐患。 电扇用电动机主要是由定子、转子、端盖、轴承和外罩组成。图 3-1 是台 扇电动机结构图，图 3-2 是转页扇结构图。
图 3-1
x0c图 3-2 3.吊扇用电动机 吊扇电动机仍为电容运行式电动机，转子在内，定子在外，而外转子结构的吊 扇电动机刚好相反，其转子在外，定子在内，如图 3-3 所示。吊扇电动机主要由定 子铁芯、定子绕组、外转子、转轴、轴承、上盖、下盖等组成。其中外转子与上盖、 下盖固定在一起，在它的上面装有三片扇叶作为吊扇电动机的转动部分。而转轴、 定子则成了固定部分。这两部分之间用滚珠轴承或滚珠轴承连接成一个整体。由于 吊扇的扇叶直径比较大(900~1400mm )，一般采用 14 或 18 极电动机，对应的同步 转速为 428. 6r/min 和 333. 3r/min，这样可以使扇风面积大，风速缓和。
x0c图 3-3
3.2 洗衣机用电动机 洗衣机按原理和运转方式可分为波轮式、 滚筒式和是台扇电动机结构图， 3-2 图 是转页扇结构图。 搅拌式，按结构分为单桶和双桶的套桶式，按控制方式则可分为半自动和 全自动型。 单桶波轮式洗衣机只用一台电动机供洗涤用;双桶普通型和半自动型则洗 涤和脱水各用一台电动机，全自动型洗涤和脱水共用一台电动机。 现在多使用波轮式双桶半自动型洗衣机，波轮式双桶半自动洗衣机有洗涤 电动机和脱水电动机两台电动机，一般都采用电容运转式单相异步电动机，其结构 与其他单相异步电动机类似，不同的是工作环境，故密封方式均采用铝壳密封。 1.洗涤电动机 因为洗衣机要在满负荷条件下频繁地启动和正、反转，因此要求洗涤电动机的 启动电流较小，启动转矩较大，且过载能力强。由于正、反转比较频繁，所以定子 的主、副两个绕组采用在线径、匝数、绕组形式、跨距、接线规律等方面完全相同 的绕组，只是在定子圆周上相差 90“电角度。波轮式洗衣机的洗涤电动机一般采用
x0c专门为洗衣机设计的 XD 型电动机，常用的有 90W,120W,180W,250W 四种规格，均 为 4 极电动机，其同步转速为 1500 r/min。 2.脱水电动机 脱水电动机同样是在满负荷条件下启动，但不需要反转，对脱水电动机的 要求是启动转矩较大，过载能力强。所以其定子的主、副两个绕组不相同。脱水电 动机的功率比洗涤电动机小，国产脱水电动机的额定功率一般有 25W,40W, 60W 三 种规格。脱水电动机的结构与 XD 型洗涤电动机相似，但性能指标要相对低一些。 3.3 电冰箱压缩机与空调器压缩机的结构 压缩机是电冰箱、空调器以及其他制冷系统中最重要的部分。压缩机由其 中的电动机提供原动力，吸入由蒸发器排出的低温、低压的制冷剂蒸汽，将其压缩 成高温高压的蒸汽后送入冷凝器中凝结成液态制冷剂，以实现连续的制冷循环。家 用电冰箱所用的压缩机一般都为全封闭式压缩
机，它的电动机与压缩机同轴，被密 封在一个黑色的铁壳中，电动机转子直接装在压缩机曲轴一端，直接带动压缩机曲 轴运转。空调器压缩机与电冰箱压缩机在原理上基本相同，其不同点在于结构参数 和工作条件不同。空调器所用的压缩机属于高背压压缩机，而电冰箱所用的压缩机 为低背压压缩机。一般家用空调器采用全封闭式压缩机，主要有往复活塞式和滚动 活塞式压缩机。 家用电器压缩机中的电动机多采用单相交流异步电动机。它的结构与其他 单相电动机基本一致，就电冰箱、空调器等制冷设备背的英语
而言，输出功率小于 130W 的 制冷压缩机，多采用电容启动式电动机和电阻启动式电动机，大功率压缩机多采用 电容启动运行式电动机，下面介绍家用电冰箱中用得最多的电阻启动单相异步电动 机的工作原理。 电冰箱用电阻启动式单相异步电动机的启动绕组在启动后由启动器断开。 启动器有重锤式启动器和 PTC 元件启动器两种，PTC 元件相当于一个热敏电阻器 Ro PTC 元件的工作特性如图 3-4 所示，当温度 t 较低时，PTC 元件本身的电阻值 R 很小，当高于一定温度后，即呈高阻值状态，这种特性正好满足压缩机上的电阻分 相单相电动机的启动需要。用 PTC 元件组成的 PTC 启动继电器与启动绕组串联后 接人电路，如图 3-5 所示。在电路通电的开始一段时间内(1~5s)，由于 PTC 中通过
x0c的电流时间较短，所产生的热量较少，故 PTC 元件的电阻值很小，相当于图 3-4 中 曲线 OA 段。启动绕组中流过一定的电流，使电动机启动。经过几秒钟后，电动机 启动完毕，由于电流的热效应，PTC 元件温度升高到 B 点，使 PTC 元件的电阻值 变得很大，则启动绕组相当于处于断路状态，完成启动过程。由于该类电动机启动 转矩小，因此当电冰箱在工作中突然断电后又很快恢复供电时。压缩机有残压而可 能使电动机无法拖动压缩机工作，这样就有可能导致烧坏电动机。必须经过几分钟 以后，让压缩机压力下降，才能重新通电启动电动机。
图 3-4（上）和 3-5（下）
4 单项异步电动机的常见故障及其原因
常见故障
x0c因为单项异步电动机的使用广泛,再一些地方由于电网的供电质量较差、使用不 当等原因，单相电机故障率较高，主要表现为电机严重发热、转动无力混元太极拳入门
、启动困难、 烧保险丝等。单相电容启动异步电动机常见故障及原因主要有： 1 电源正常，通电后电机不能启动. 原因:(1) 电机引线断路；(2)主绕组或副绕组开路；(3)离心开关触点合不上；(4) 电容器开路；(5)轴承卡住；(6)转子与定子碰擦。 2 空载能启动，或借助外力能启动，但启动慢且转向不定。 原因:(1)副绕组
开路；(2)离心开关触点接触不良；(3)启动电容开路或损坏。 3 电机启动后很快发热甚至烧毁绕组。 原因是:(1)主绕组匝间短路或接地；(2)主、副绕组之间短路；(3)启动后离心开 关触点断不开；(4)主、副绕组相互接错；(5)定子与转子摩擦。 4 电机转速低，运转无力。 原因是:(1)主绕组匝间轻微短路； (2)运转电容开路或容量降低； (3)轴承太紧； (4) 电源电压低。 5 烧保险丝。 原因:(1)绕组严重短路或接地；(2)引出线接地或相碰；(3)电容击穿短路。 6 电机运转时噪音太大。 原因:(1)绕组漏电；(2)离心开关损坏；(3)轴承损坏或间隙太大；(4)电机内进入 异物。
5 单相异步电机的监测与维修
在电动机维修中，较多是对定子绕组电气故障的维修，在此简要讲述单相电容 分相式异步电动机常见电气故障的形成原因与检修方法。 一、定机器人的英语
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绕组断路故障的检修 定子绕组断路主要原因是由于绕组线圈受机械损伤或过热烧断，表现为主 绕组断路时电动机不转;副绕组断路时电动机不能启动。 检查绕组断路可使用万用表 欧姆挡或直流电桥测量绕组的直流电阻，有时断路故障可能是因连接线或引出线接 触不良产生的，因此应先进行外部接线检查。
x0c若判定为绕组内部断路，可拆开电动机抽出转子，将定子绕组端部捆扎线拆开， 接头的绝缘套管去掉，再用万用表逐个检查绕组中的每个线圈，找出有断路故障的 线圈。 若绕组线圈断路点在绕组的端部，则可以采取加强绝缘的方法处理，若绕 组断路点在定子铁芯槽内，则需要拆除有断路故障的线圈，直接更换或采用穿绕修 补法修复。更换或修复后将接线焊好，并恢复绝缘，再检查整个绕组是否全部完好。 二、定子绕组接地故障的检修 定子绕组接地，就是定子绕组与定子铁芯短路，造成绕组接地的主要原因 是由于绝缘层破坏。主要表现为电动机外壳带电或烧断熔丝。绕组接地点多发生在 导线引出定子槽口处，或者是绕组端部与定子铁芯短路。 检查绕组接地可以用 36 V 的校验灯检验，也可以用万用表欧姆挡测量。若 判断为定子绕组接地，可拆开电动机抽出转子，把定子绕组端部捆扎线拆开，接头 的绝缘套管去掉， 再用万用表逐个检查绕组中的每个线圈， 找出有接地故障的线圈。 若绕组线圈接地点在绕组的端部，则可采取加强绝缘的方法处理，若线圈 接地点在定子铁芯槽内，则应拆除有接地故障的线圈，然后在定子铁芯槽内垫一层 聚醋薄青壳纸，更换新的绕组线圈或采用穿绕修补法修复。更换或修复后将接线焊 好，并恢复绝缘，再检查整个绕组是否全部完好 三、定子绕组匝间短路故障的检修 定子绕组匝间
短路主要原因是由于绝缘层损坏。主要表现为电动机启动困 难、转速慢、温升高。匝问短路还容易引起整个绕组烧坏。 若判定有绕组匝间短路，可拆开电动机抽出转子，先对定子绕组进行直观 检查，主要观察线圈有无焦脆之处，当某个线圈有焦脆现象时，该线圈可能有匝间 短路。若绕组匝间短路处不易发现，可把绕组端部捆扎线拆开，接头的绝缘套管拆 掉， 给定子绕组通入 36 V 的交流电压， 用万用表的交流电压挡测量绕组中的每个线 圈，如果每个线圈的电压都相等，说明绕组没有匝间短路，如有某个线圈的电压低 了，说明该线圈有匝间短路。检查定子绕组匝间短路也可以使用短路探测器测试.
x0c当短路线圈无法修复时，则应拆除有短路故障的线圈，然后在定子铁芯槽内垫 一层聚醋薄青壳纸，更换新的绕组线圈或采用穿绕修补法修复。更换或修复后将接 线焊好，并恢复绝缘，再检查整个绕组是否全部完好。 四、定子绕组绝缘不良故障的检修 定子绕组绝缘不良主要是由于绕组严重受潮或长期超载运行绝缘老化引起， 主要表现为运行时电动机外壳带电或绕组打火冒烟。 定子绕组绝缘不良可使用兆欧表测量电动机的绝缘电阻，检查前应先将主、 副绕组的公共端拆开，分别测量主、副绕组间以及主、副绕组对外壳绝缘电阻。当 绝缘电阻小于 0. 5 M 时说明定子绕组绝缘不良，已不能使用。 若定子绕组绝缘不良是由于绕组严重受潮引起的，此时可用 100~200W 的灯泡 放在定子绕组中间，置于一个箱子内烘烤，或使用电烘箱烘烤，也可给绕组通以 36 V 以下的交流电压，使其发热以驱除潮气，直至使电动机的绝缘性能达到要求，随 后进行浸漆处理。若是定子绕组的绝缘严重老化，则要拆换整个绕组。 五、转子笼型绕组断条故障的检修 转子笼型绕组断条主要表现为电动机启动困难，运行时转速慢，负载能力 降低。如果在排除了定子绕组匝间短路故障后，电动机转速还是低，可进一步检查 转子上的笼型绕组。 比较简单的检查方法是电流检查法。不用拆开电动机，直接对定子绕组施 加 10%的额定电压，串入电流表，用手 缓慢转动转子，转子笼型绕组正常时，电流只有很微弱的变化，若转子笼型绕 组断条，则电流会发生幅度较大的变化。 若判定有转子笼型绕组断条， 可拆开电动机抽出转子， 先对转子进行直观检查， 若断条处不易发现，可使用短路测试器进行检测。找出断条位置后把断裂或脱焊处 重新焊好并修磨光整，再检查转子是否全部完好
x0c
