劳动出版社《电机控制技术》-B02-0325模块三

1、任务1 单相异步电动机的拆装与检测,任务2 单相异步电动机的正反转和调速控制,任务3 单相异步电动机的检修,技能点 单相异步电动机拆装的步骤 单相异步电动机的测试 知识点 单相异步电动机的分类 单相异步电动机的结构,任务1 单相异步电动机的拆装与检测,任务提出,单相异步电动机是利用单相电源供电的交流电动机。它具有结构简单、运行可靠、维修方便、易获取电源等优点，因此应用十分广泛。例如，在家用电器中的各类风扇、空调、吸尘器、洗衣机、电动工具等均使用单相异步电动机。在机床设备中的油泵、气泵、冷却风机等也多使用单相异步电动机。本任务将对单相交流异步电动机进行拆卸，充分了解单相异步电动机的结构，并将其进行重新装配以及对其简单测试。,由于单相异步电动机可以直接接在220V单相交流电源上，因此使用场合环境均比较差，需要经常定期拆装清洗内部。要对单相异步电动机进行正确拆卸，必须首先了解单相异步电动机的分类及结构。在拆卸与装配过程中不但要观察单相异步电动机定子和转子的结构，而且要重点查看电动机的启动元件，区分电动机的启动类型。通过打开端盖，抽出笼型转子，观察定子和转子及启动元件的结构，并对单相交流异步电

2、动机进行装配和检测。在拆装单相异步电动机时，严禁用铁锤猛烈敲击，只许使用木锤和尼龙锤。,任务分析,相关知识,一、单相异步电动机的分类 按启动和运行方式分为五类： （1）单相电容运行式异步电动机，常用于家用小功率设备中或各种家用电器如电扇、吸尘器等设备中。 （2）单相电容启动式异步电动机，常用于洗衣机、小型空气压缩机等。 （3）单相电阻启动式异步电动机，常用于电冰箱、空调压缩机中。 （4）单相双电容启动式异步电动机，这种电动机有较大的启动转矩，广泛用于小型机床设备。 （5）单相罩极式异步电动机，适用于小功率负载，如仪表风扇等。,二、单相异步电动机的结构,单相异步电动机的结构与一般小型三相笼型异步电动机相似，如图所示。,单相异步电动机的结构,1. 定子,定子由定子铁心、定子绕组、机座和启动部分组成。 （1）定子铁心。定子铁心是用硅钢片叠压而成。 （2）定子绕组。定子铁心槽内放置两套绕组，一套是主绕组，也称工作绕组；另一套是副绕组，又称启动绕组，如图所示。 （3）机座。机座是用铸铁或铝铸造而成，起固定铁心和支撑端盖的作用。,工作绕组和启动绕组的分布,2.转子 单相异步电动机的转子与三相异步电

3、动机笼型转子相同，采用笼型结构。 3.启动元件 通常启动元件为电容器或电阻器。 4.启动开关 启动开关的作用是启动时接通启动绕组，启动结束后自动切断启动绕组。,（1）离心式启动开关。离心开关是常用的启动开关，一般安装在电动机端盖边的转子上。当电动机转子静止或转速较低时，离心开关的触头在弹簧的压力下处于接通位置，启动绕组通电；当电动机转速达到一定值后，离心开关中的重球产生的离心力大于弹簧的弹力，带动触头向右移动，触头断开，启动绕组断电。其结构如图3-1-3所示.,离心式开关结构图 1重球 2弹簧 3触头 4转子,（2）电流型启动继电器。电流型启动继电器主要用于专用电动机上，如冰箱压缩电动机等。其工作原理如图所示，继电器的线圈与电动机的工作绕组串联，电动机启动时工作绕组电流大，继电器动作，触头闭合，接通启动绕组。随着转速上升，工作绕组电流减少，当启动继电器的电磁引力小于继电器铁心的重力及弹簧反作用力时，继电器复位，触头断开，切断启动绕组。,电流启动型继电器 电动机启动电路图 1触点 2线圈 3弹簧 A工作绕组 B启动绕组,（3）PTC元件。PTC元件是一种正温度系数的热敏电阻器，从“通”至

4、“断”的过程即为低阻态向高阻态转变过程，低阻态时阻值为几欧至几十欧，高阻态时阻值为几十千欧。PTC元件与启动绕组LF串联，如图所示，启动时PTC元件为低阻态，启动绕组通电，启动后PTC元件因通电升温转为高阻态，启动绕组断电。,PTC元件特性和接线图,任务实施,一、准备工作 1. 设备 小功率单相异步电动机1台。 2. 工具 电工工具1套（验电笔、一字和十字旋具、钢丝钳、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等）。三爪拉具、木锤、紫铜棒等拆装、接线、调试专用工具。 3. 材料 煤油、汽油、刷子、干布、绝缘黑色胶布、劳保用品等。 4. 测量仪表 数字万用表1块、兆欧表1块。,二、操作步骤与要领,1. 单相异步电动机的拆卸步骤 （1）拆除引线 （2）拆卸皮带轮 （3）拆卸风罩和风扇 （4）拆卸前、后端盖和抽出转子 （5）拆卸启动元件或启动开关,2. 单相异步电动机的装配步骤,将各零部件清洗干净并检查完好后，按照与拆卸相反的顺序进行装配。 （1）装配前的准备工作 （2）安装轴承内盖、轴承和风扇 （3）安装转子 （4）装上端盖和轴承盖 （5）安装皮带轮 （6）安装启动部分,三、单相异步电动机的测试,1.

5、 测试绕组间以及对地绝缘电阻 电动机组装后要进行绝缘测试，用兆欧表测量工作绕组与启动绕组间以及绕组与外壳间的绝缘电阻值，阻值大于0.5M以上为合格，否则必须进行绝缘处理。 2. 测量绕组直流电阻 用万用表分别测量工作绕组和启动绕组的直流电阻值，通常为几欧至十几欧左右。启动绕组的阻值大于工作绕组。 3. 测试启动元件或启动开关 用万用表欧姆挡测试启动电容器，电容器应有充放电现象。用万用表欧姆挡测试PTC元件，冷态时阻值约为几欧。用万用表欧姆挡测试启动开关的触头，应为接通状态。,任务评价,评分标准见表3-1-1。 思考与练习 1. 单相异步电动机按启动和运行方式分为哪几类？ 2. 单相异步电动机的结构有哪些？ 3. 启动元件和启动开关有哪些种类？作用是什么？,任务1 单相异步电动机的拆装与检测,任务2 单相异步电动机的正反转和调速控制,任务3 单相异步电动机的检修,任务2 单相异步电动机的反转和调速控制,技能点 单相异步电动机的反转控制 单相异步电动机的调速控制 知识点 单相电容运行式异步电动机的工作原理 单相异步电动机的反转 单相异步电动机的调速,任务提出,在工农业生产和日常生活中，由于

6、单相异步电动机结构简单，运行可靠，因此得到较为广泛的应用。如洗衣机、排气扇的正反转；各种风机型负载以及压缩机的风速的调节都是通过对单相异步电动机正反转控制和调速控制实现的。本任务主要是对洗衣机电动机进行正反转控制和对风扇电动机进行调速控制。,要想对单相异步电动机实现反转控制和调速控制，首先应该学习单相异步电动机的工作原理，知道单相交流电在单相异步电动机绕组中只能产生脉动磁场，所以掌握单相异步电动机如何利用启动器件产生旋转磁场是本任务的重中之重。 在对单相异步电动机正反转控制线路进行装调时，首先将单相异步电动机的两个绕组并联在一起，将电容器串联在一个绕组上，通电试车观察电动机的转向；然后再将电容器串联在另一个绕组上，再通电试车观察电动机的转向。整个过程中特别注意分清工作绕组和启动绕组。,任务分析,相关知识,一、单相电容运行式异步电动机的工作原理 在三相异步电动机模块中曾讲到，当三相定子绕组通入三相对称交流电流时，则产生旋转磁场，在电磁力矩的作用下转子转动；而单相电动机的工作绕组通入单相交流电时，产生的是脉动磁场而不是旋转磁场，脉动磁场并不能使转子自行启动。,单相脉动磁场及其分解 （a）单

7、相电动机工作绕组的脉动磁场 （b）脉动磁场的分解,1. 脉动磁场的电磁转矩 单相异步电动机工作绕组通入单相交流电时，产生的脉动磁场如图（a）所示。脉动磁场分解成两个大小相等（B1=B2）、方向相反的旋转磁场。 从图（b）中看出：在t0时刻B1、B2处在反向位置，矢量合成为零；在t1时刻B1顺时针旋转45，B2逆时针旋转45，矢量合成为 B1；在t2时刻B1、B2又各转了45，相位一致，矢量合成为2B1,两个旋转磁场产生的转矩曲线如图中的两条虚线所示。 转矩曲线T1是顺时针旋转磁场产生的，转矩曲线T2是逆时针旋转磁场产生的。在n=0处，两个力矩大小相等、方向相反，合成力矩T=0。在n0处，两个力矩大小不相等、方向相反，合成力矩T0。,单相异步电动机的转矩特性,图中合成力矩T用实线表示，可以看出，脉动磁场虽然启动力矩为零，但启动后电动机就有运转力矩了，电动机正反向都可转动，旋转方向由启动时所加外力的方向决定。因此，单相异步电动机必须施加初始外力，才能使电动机启动运转。,2. 单相电容运行式异步电动机的工作原理,（1）在电动机定子铁心上彼此间隔90嵌放两套绕组，主绕组LZ和副绕组LF。 （2

8、）在启动绕组LF中串入电容器，再与工作绕组并联在单相交流电源上，经电容器分相后，产生两相相位差90的交流电，如下图（a）所示。 （3）与三相电流产生旋转磁场一样，相位差90的两相电流也能产生如下图（b）所示的旋转磁场。旋转磁场的转速为,（4）转子在旋转磁场中受电磁转矩的作用与旋转磁场同向异步转动。,两相旋转磁场的形成,如果单相异步电动机运转后，将启动绕组切断，转子在合成力矩作用下继续旋转，称为电容启动式异步电动机，适用于较轻负载。 如果启动绕组一直保持接通状态，称为电容运行式异步电动机，其电磁力矩较大，适用于较重负载。,二、单相异步电动机的反转,单相异步电动机反转必须要旋转磁场反转，改变旋转磁场方向的方法有： 1. 改变绕组接线 即把工作绕组或启动绕组中的一组首端和末端对调。因为异步电动机的转向是从电流相位超前的绕组向电流相位滞后的绕组旋转，如果把其中的一个绕组反接，等于把这个绕组的电流相位改变了180，假若原来这个绕组是超前90，则改接后就变成了滞后90，结果旋转磁场的方向随之改变。,2. 改变电容器与绕组的连接,如洗衣机电动机需要定时正反转，其控制线路如图所示。这种单相异步电动机的

9、工作绕组与启动绕组需要互换，所以工作绕组、启动绕组的线圈匝数、粗细、占槽数都应相同。,洗衣机电动机的正反转控制线路,当定时器开关处于图中所示位置时，电容器串联在LZ绕组上，ILZ电流超前于ILF相位约90；经过一定时间后，定时器开关将电容器从LZ绕组切断，串联到LF绕组，则ILF电流超前于ILZ相位约90。从而实现了电动机的反转。,三、单相异步电动机的调速,单相异步电动机的调速方式一般有串电抗器调速、绕组内部抽头调速、晶闸管调速等。,串电抗器调速控制电路图,1. 串电抗器调速 将电抗器与电动机的两个绕组串联，利用电抗器产生电压降，使电动机绕组上的电压下降，从而将电动机转速由额定转速往下调，其控制电路如图所示。这种调速方法简单、操作方便，但只能有级调速，且电抗器上消耗电能。在老式电风扇上常使用这种调速方式。,2. 绕组内部抽头调速,电动机定子铁心嵌放有工作绕组LZ、启动绕组LF和中间绕组LL，通过开关改变中间绕组与工作绕组及启动绕组的接法，从而改变电动机内部气隙磁场的大小，使电动机的输出转矩也随之改变，其电路原理如图所示。 这种调速方法不需电抗器，材料省、耗电少，但绕组嵌线和接线复杂，电动机和调速开关接线较多，且是有级调速。,绕组抽头调速控制电路图 （a）内置抽头 （b）外置抽头,3. 晶闸管调速,利用改变晶闸管的导通角，来改变加在单相异步电动机M上的交流电压，从而调节电动机的转速。其电路原理如图所示。这种调速方法可以做到无级调速，节能效果好，常用于新式电风扇调速。,晶闸管调速电路原理图,任务实施,一、准备工作 1. 电动机 洗衣机电动机和风扇电动机各1台，额定电压均为交流220V。 2. 工具 测电笔、尖嘴钳、螺钉旋具、斜口钳、剥线钳、电工刀、MF30型万用表等。 3. 选用元器件及导线 控制板、接线端子排、各种规格软线和紧固件等。 电气元件明细表见表3-2-1。,二、操作步骤与要领,1. 检查器件 2. 绘出正反转控制线路图 3. 绘出调速控制线路图 4. 安装线路 将电动机和启动元器件用紧固件安装在控制板上，利用端子排连接线路。 5. 操作控制 （1）当洗衣机正转或反转控制线路接好后，闭合电源开关QS，电动机应分别做正转或反转运转。 （2）当风扇调速控制线路接好后，闭合电源开关，旋转调速器旋钮，风扇电动机

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