浅析单相异步电机启动和正反转的原理与控制

河南省漯河水利技工学校 李昱亮



浅析单相异步电机启动和正反转的原理与控制

河南省漯河水利技工学校 李昱亮

【摘要】单相异步电动机在小功率家电中非常常见，而电容启动是常见的单相异步电动机启动方式。本文从实际出发，利用基础物理知识用浅显易懂的语言给大家介绍单相异步电机的启动及正反转控制的工作原理，并从实际出发，结合现在电子控制的潮流设计了一种简单实用的新式继电器控制正反转电路。

【关键词】单相电动机；电容启动；正反转控制

单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电动机的定子中放置单相绕组，转子一般用鼠笼式。定子绕组中通入单相交流电后，形成脉动磁场，若不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。怎么启动？如果在单相异步电动机定子上安放具有空间相位相差90°的两套绕组，然后通入相位相差90°的正弦交流电，那么就能产生一个像三相异步电动机那样的旋转磁场，实现自行启动。

如图1所示A A’为工作绕组 BB’为启动绕组，A点和B点分开接电源相线，A’点与B’点一起接电源零线。在绕组上AA’垂直于BB’是位置上的垂直。

图1

当接通电源时，A A’工作绕组先通电，根据右手定则（如图2所示），判断磁场方向。

图2

在火线的电源正半周0~90°时，A A’绕组产生一个磁场。这时启动绕组上还没有电源。当A A’绕组的电源波形相位为90°时，BB’绕组上接通电源，开始产生磁场。正好与A A’绕组在相位上垂直。就在电机内部产生第二个90°夹角的磁场。两个磁场的方向垂直，两个磁场大小随着电压的相位变化而变化，在这两个垂直磁场的作用下。磁铁转子开始转动，如图3所示。

图3

根据经过电容充放电后电流滞后90°相位的原理。在BB’绕组上串联接上一个电容。就使用A A’绕组与BB’绕组在接通电源时相位有90°的延迟。将开关S合在位置1，电容C与B绕组串联，电流 iB较iA超前近90°；当将S切换到位置2，电容C与A绕组串联，电流iA较iB超前近90°。这样就改变了旋转磁场的转向，从而实现电动机的反转。（如图4所示）

图4

驱动电路如何控制呢？我设计了两组双路继电器来控制正反转，我做了一组图表来方便大家理解这个电路：

正转　反转　停机1　停机2 S1（2—1）　S1（2—3）　S1（2—3）　S1（2—1）S2（2—3）　S2（2—1）　S2（2—3）　S2（2—1）

现在，就来为大家分析一下这个新式继电器控制电路的与过去的控制电路相比优越之处：

1、正转状态：电路控制继电器S1吸合至2— 1处、继电器S2吸合至2—3处，此时电路的状态为220VAC由S2的3脚流入2脚，然后由S2的2脚流入S1 的2脚，接着由S1的2脚流入S1的1脚的正转接口。此时电机正转。

2、反转状态：电路控制继电器S1吸合至2—3处、继电器S2吸吸合至2—1处，此时电路的状态为220VAC由S1的3脚流入2脚，然后由S1的2脚流入S2 的2脚，接着由S2的2脚流入S2的1脚的反转接口。此时电机反转。

3、停止状态1：此时S1、S2继电器同时吸合至2—3处，此时电路220VAC由S2的3脚流入2脚，然后由S2的2脚流入S2的3脚、而S1、S2的3脚都是连接在220VAC上，没有流入电机，所以此时电机为停止状态1。

4、停止状态2：此时S1、S2继电器同时吸合至2—1处，此时电路220VAC不论从继电器S1的3脚还是继电器S2的3脚都无法流入到电机中，所以此时电机为停止状态2。

这样设计的优点就在于预防由于人为的错误操作或者继电器的动作延迟使用两个继电器同时处于连接状态而发生短路错误，

至此，完整的异步电机正反转启动，控制电路就设计完成，但是此电路只使用于小功率电机的工作，较大功率的电机在工作时要进行感抗容抗等的计算。

参考文献

[1]韩雪涛.全彩图解电路识图[M].电子工业出版社.

[2]乔东明,檀立慧.电工学原理及应用[M].机械工业出版社.

[3]王兰君.实用电子电路一学就会[M].电子工业出版社.