电容运行式单相异步电动机正反转控制方法的探讨

张明金

（徐州工业职业技术学院，江苏徐州 221140）

电容运行式单相异步电动机正反转控制方法的探讨

张明金

（徐州工业职业技术学院，江苏徐州 221140）

电容式单相异步电动机是使用最为广泛的一种微型电动机，它不仅是工农业生产各行业上用作微型机械的动力，而且家用电器、小型电动工具也都用它来拖动。在使用时常需要电容式单相异步电动机正转和反转，对电容运行式单相异步电动机的正、反转控制方法及工作原理进行了分析和介绍。

电容式单相异步电动机；正反转控制；原理分析

电容式单相异步电动机是使用最为广泛的一种微型电动机，它不仅是工农业生产各行业上用作微型机械的动力，而且在家用电器、小型电动工具中也得到了广泛的应用。电容式单相异步电动机根据电容工作的情况可分为：电容启动式、电容运行式和双值电容式单相异步电动机。在使用电容运行式单相异步电动机时，时常需要进行正转和反转控制。本文首先简单介绍电容运行式单相异步电动机的结构及工作原理，然后对电容运行式单相异步电动机的正反转控制方法及原理进行分析研究。

1 电容运行式单异步电动机简介

1.1 电容运行式单相异步电动机的结构

电容运行式单相异步电动机的定子上有两个绕组：一个称为主绕组(或称为工作绕组)，接线端子为1、2；另一个为启动绕组(或称为辅助绕组)，接线端子为3、4。两绕组在空间相差90o，如图1所示。其转子是鼠笼式的。

1.2 电容运行式单异步电动机的工作原理

为了使单相异步电动机能自行启动，在2、4两端子之间接有启动电容，如图2所示。当启动绕组与电容器串联时，利用电容器使启动绕组中的电流在相位上比主绕组中的电流导前近90o，即由于启动绕组串联了电容器，使得在单相电源作用下，在两绕组中形成了近似的两相电流。

图1 单相异步电动机的定子绕组

图2 单相异步电动机的接线图

两相电流分别通入在空间互差90o的主绕组和启动绕组中，在定子与转子之间的气隙中形成了旋转磁场，分析过程如图3所示。旋转磁场切割转子导体，产生了感应电动势和感应电流，转子导体成为载流导体，在气隙旋转磁场的作用下，受到电磁力的作用，对转轴产生了启动转矩，从而使单相异步电动机能自行启动旋转运行。

图3 互差90o的两相电流产生的旋转磁场

在实际使用单相异步电动机时，有时需要进行正反转控制，如家用洗衣机中洗涤用的单相异步电动机，运行中一般在30 s左右改变一次转向等。

根据电容运行式单相异步电动机的主绕组和启动绕组是否一样，电容运行式单相异步电动机的正反转控制分为两种情况：一是两绕组相同时正反转控制，二是两绕组不相同时正反转控制[1-2]。

2 两绕组相同时正反转控制

当电容运行式单相异步电动机的主绕组和启动绕组相同时，电动机可以采用三端子接线也可以采用四端子接线。三端子接线时1、3为两绕组的公共接线端，接交流电源的相线（L），2、4端子之间接启动电容。四端子接线时1、3两端短接在一起，接交流电源的相线（L），2、4端子之间接启动电容，这两种接线法实质一样。

如果交流电源的中线（N）接端子2，外部接线如图4所示，这种接线电动机内部接线与图2所示接线图相同，此时启动电容与启动绕组串联，使启动绕组中的电流导前主绕组中的电流近似90o，气隙中的旋转磁场为逆时针方向，如图3所示，电动机逆时针方向旋转，假设此旋转方向为正转方向。

当交流电源的中线（N）接端子4时，如图5所示，这种接线电动机的内部接线如图6所示，此时启动电容与主绕组串联，使主绕组中的电流导前启动绕组中的电流近似90o，同样可画图分析得出，此时气隙中的旋转磁场与如图3所示的方向相反，即为顺时针方向，电动机顺时针方向旋转，设此时电动机旋转方向为反转方向。

图4 中线接端子2

图5 中线接端子4

图6 中线接端子4的内部接线图

当主绕组和启动绕组相同时，电容运行式单相异步电动机的正反转控制，实质上是交换主绕组和启动绕组，使得主绕组中电流导前或滞后启动绕组中电流近似90o。交换主绕组和启动绕组手动控制电容运行式单相异步电动机正反控制线路如图7所示。

图7 两绕组相同时正反转控制接线路图

控制过程为：合上QS，当开关S向上扳时，中线接于主绕组的端子2，电动机正转；当开关S向下扳时，中线接于启动绕组的端子4，电动机反转[1，3]。

3 两绕组不相同时正反转控制

当电容运行式单相异步电动机的主绕组和启动绕组不相同时，不能采用交换主绕组和启动绕组的方法来实现电动机的正反转控制，应采用交换其中一个绕组的首、尾端的接线方法来实现正反转控制。

假设通过交换启动绕组的首、尾端来实现单相异步电动机的正反转控制。当启动绕组的首端（3号端）交流电源的相线（L），尾端（4号端）经过启动电容接中线（N），此时接线与图2所示接线相同，主绕组中的电流滞后启动绕组中的电流近似90o，此时产生旋转磁场的方向为逆时针方向，电动机逆时针方向旋转。

当启动绕组的首端（3号端）交流电源的中线（N），尾端（4号端）经过启动电容接相线（L），此时主绕组中的电流方向不变，启动绕组中的电流反向，主绕组中的电流与启动绕组中的电流的相位差相应变化了180o，主绕组中的电流导前启动绕组的电流近似90o，此时产生旋转磁场的方向为顺时针方向，电动机顺时针方向旋转。主绕组中的电流I主、启动绕组中的电流I启的相量图如图8所示。

图8 主绕组、启动绕组中电流的相量图

交换启动绕组的首、尾端实现电容运行式单相异步电动机正反转手动控制线路如图9所示。

图9 两绕组不相同时正反转控制接线路图

控制过程为：合上QS1，当QS2合于左侧时，启动绕组的首端接相线（L），尾端经启动电容接中线（N），电动机正转；当QS2合于右侧时，启动绕组的首端接中线（N），尾端经启动电容接相线（L），电动机反转[3]。

4 结束语

在对电容运行式单相异步电动机正反转控制时，首先检测主绕组和启动绕组的阻值，根据它们的阻值判断主绕组和启动绕组是否相同，然后采用相应的方法来设计其正反转控制线路。

［1］杜贵明，张森林.电机与电气控制［M］.武汉：华中科技大学出版社，2010.

［2］谭维瑜.电机与电气控制［M］.北京：机械工业出版社，2011.

［3］李明.电机与电力拖动［M］.北京：电子工业出版社，2011.

Single-Phase Capacitor Run Induction Motor Reversing Control Method

ZHANG Ming-jin
（Xuzhou Institute of Industry Technology，Xuzhou 221140，China）

Capacitive single-phase asynchronous motors are the most widely used kind of miniature electric motor，it is not only used for industrial and agricultural production in various industries on micro-mechanical power，and household appliances，small electric tools are also using it to drag.Often requires the use of single-phase induction motor capacitive forward and reverse.In this paper，positive inversion control method and work way of single-phase capacitor run induction motor are analyzed.

capacitive single-phase induction motor；positive inversion control；principle analysis

TM343.1

A

1009－9492(2014)02－0016－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.02.005

张明金，男，1963年生，江苏徐州人，大学本科，副教授。研究领域：电工技术、电气控制技术。已发表论文20篇。

(编辑：阮 毅)

2013－08－27