发布时间 : 星期日 文章单相电容起动异步电动机的设计毕 业 设 计222更新完毕开始阅读1d15715ebd64783e08122b2b
单相电容启动异步电动机设计
广高效电机具有广阔的市场潜力。除石油、石化企业适用外，机械、电力、矿山和纺织各个工业领域也同样适用。
1.4课题主要内容和要求
在设计前和设计过程中，设计人员还应认真的调查研究，听取有关人员的意见和建议，注意理论与实际，设计与工艺相结合。例如深入现场，访问用户和查询有关资料等等，以便对所设计电机的技术要求、现状、发展趋势、生产经验与现有加工条件等有所了解，从而为具体设计打下坚实的基础，减少设计差错。
电机设计是个复杂的过程，需要考虑的因素和确定的尺寸、数据很多、这就难免会遇到错综复杂的矛盾。因此设计人员必须全面地、综合地看问题、并能应时应地制宜，针对具体情况采取不同的解决方法。
电机设计通常会给定下列数据：额定功率、额定电压、相数及相同连接方式、额定频率、额定转速或同步转速、额定功率因素。
对电极的技术要求通常在有关的国家标准或技术条件中规定，其内容视具体电机而异。
3
单相电容启动异步电动机设计
第二章 单相异步电动机的基础知识
2.1单相异步电动机的工作原理
小功率电动机是一种在气隙磁场中通过电磁感应实现机电能量转换的电动机，由于其运行转速与电网频率之比不是恒定值，按国家标准规定，在不致引起误解或混淆的情况下，一般也可以称之为异步电动机。单相异步电动机只需要单相电源供电，使用方便，广泛应用于工业、农业和人民生活的各个领域，如用在洗衣机、电风扇、冰箱、空调器等家用电器，以及驱动水泵、鼓风机、碾米机、饲料粉碎机、切肉机和各种电动工具等，各种小功率电动机的容量范围与电机的起动性能（如起动性能、起动转矩等）和运行性能（如效率、功率因数等）有密切的关系。例如，电容运转感应电动机的效率和功率因数较高，但它的起动转矩偏小，如欲加大起动转矩，有时可选用较大电容值的电容器，但这又会影响电机的运行性能和成本，故它的容量一般做得偏小。
其大致工作原理和特点是：定子绕组由两相绕组（主绕组、副绕组）组成，两绕组相轴夹角为90度，副相外接电容。当两绕组接入电压时，由于电容接于副绕组，会使副绕组电流滞后主绕组电流90电角度，两相绕组产生的磁场合成椭圆磁场，转子即在磁场驱动下旋转。
电机中定子产生椭圆磁场，其效率明显低于产生圆形磁场的三相异步电机，其气隙中谐波较大，振动和噪音也较大。单相异步电动机与三相异步电动机的主要不同就在于它的不对称。三相对称电动机工作时，内部是圆形旋转磁场。而单相异步电动机在一般情况下，内部则是椭圆形磁场，仅在某一转速上满足条件时才是圆形磁场。
一个内部是椭圆形磁场的电机是同样能工作的，只是它的性能要不及圆形磁场的好，对于一个椭圆形磁场，可看作是一个正序圆形磁场与一个负序圆形磁场共同作用下，当正序转矩大于负序转矩时便会向正向旋转，反之亦然。电容电动机是由定子上处于不同空间位置，并流着不同时间相位电流的主副绕组共同作用产生旋转磁场的，由这一旋转磁场作用就会使电机起动运行。
对于仅有单绕组的单相异步电动机，定子上单层绕组所产生的是脉振磁势，分解所得到的是正、负序幅值相等的旋转磁势。如果定子是静止的，则短路的转子定子产生效应相等的反作用，与定子合成后会产生正、负序相等的磁场（磁密）。这样，电机在n=0时所产生的正、负序转矩便也相等。即Tf=Tb。电机的起动转矩Tst=Tf-Tb=0。这就是说单
4
°
单相电容启动异步电动机设计
绕组异步电机没有起动转矩，为了起动就需要配置副绕组，使电机能在n=0的条件下由定子绕组建立起椭圆而不是脉振磁势。
单绕组异步电机没有起动转矩，但是在转子起动以后，虽然定子仅有单绕组通电，电机却能产生驱动转矩，会使电机在单绕组下工作，这又是单绕组电机所独具的特点，因为当转子以某一转速旋转时，转子对顺它转向旋转的正序磁势间转差率较小，转子近乎开路，正序现在的阻抗值大，转子正序电流较小，经转子反作用合成的正序旋转磁场较大，磁密及反电势均较大，正序转矩值也较大，如图2-1中曲线所示：
图2.1 但绕组异步电动机的机械特性
但是转子对逆序磁势来说则是短路的，要呈现出很强的去磁阻尼效应，这时逆序视在阻抗值较小，转子的逆序电流分量较大。由于转子的支持，合成的逆序磁场的幅值将很小，磁密、反电势等也均小，所产生的逆序转矩如图2.1中曲线2所示，也较小，正、负序转矩之差便是电机实际产生的转矩，如图2.1中曲线3所示，单绕组异步电动机的机械特性充分反映了这样一个性质，即电机没有起动转矩，但是如果能驱使转子转动，电机即可以在旋转方向产生驱动转矩，使它连续转动。依靠分相起动仅保留单绕组运行的异步电动机虽然电能指标不及电容电动机，但是结构却最简单，运行可靠，价钱便宜。适于将电机做得大些。
2.2单绕组异步电动机的双旋转磁场分析
当一台三相异步电动机在运行时，如果定子有一相线断开，例如图2.2中的开关K打开，若电动机轴上所带的负载不太大的话，则电机将继续运转，只不过此时的工作电
5
单相电容启动异步电动机设计
流增大，电动机的温升提高，而且转速下降了，实际上这台电动机已经处于单运行了，此时，若切断电源，电动机将停止运转，若待转子停转后，如仍使开关处于断开状态，再次接通电源后，电动机就不能重新启动，由此在可看出三相异步电动机在作单相运行时，机械特性较“软”效率较低，起动转矩为零等，异步电动机在单、三相运行时，性能差异的根本原因就在于两者气隙磁场的性质是不同的。
图2.2 三相电机接线图
6