异步电动机启动基础知识

2018-06-04崔钟鸣张志成沈阳工学院信息与控制学院

数码世界 2018年5期

崔钟鸣张志成沈阳工学院信息与控制学院

单相异步电动机从电流的角度讲是指通过异步电动机的电压由单相交流电源提供。在与其他电机对比的前提下单相异步电动机从结构上看相对而言比较简单，在工业制造中成本也比较低，在投入运行时噪声非常的低，运行也非常的可靠。

1 单相单绕组异步电动机的工作原理

单相异步电动机的定子绕组侧为励磁绕组也称为主绕组，该绕组是单相绕组并通入电流形成一相定子绕组单相异步电动机。在研究定子和转子之间的间隙时给励磁绕组通入单相交流电（ac）将会形成脉动磁场，磁场的振幅位置将被固定在空间相对位置其振幅大小将随着正弦规律变化这就是随时间变化的正弦定理产生的脉动磁场。单个脉动磁动势可以由一个正转一个反转磁动势组成，这两个磁动势在幅值上大小相等并且在数值上是脉动磁动势大小的一半其转速相同、转向相反，从而生成两个磁场一个为正向旋转磁场另一个为反向旋转磁场统称为脉动磁场。

单相单绕组异步电动机提供给电源时会生成上述的两个磁场，也会使单相单绕组异步电动机形成两个旋转的电磁转矩最终合成一个单相单绕组异步电动机的电磁转矩。当单相单绕组异步电动机通电后会使异步电动机进行旋转，生成正方向的电磁转矩与负方向的电磁转矩，该二者的电磁转矩机械特性变化与三相异步电动机一致，曲线特性如图1所示。

图1 特性曲线

图中曲线1为正电磁转矩T+，曲线2为负电磁转矩T-，二者的转差率为如下公式：

单相单绕组异步电动机机械特性曲线为3曲线且正电磁转矩被称为拖动转矩、负电磁转矩被称为制动转矩并具有以下特点：当转子转动时n=0,正电磁转矩等于负电磁转矩且机械转矩为零，说明在一通电时单相单绕组异步电动机的启动转矩为零所以不能进行自行启动。当n>0时且为正电磁转矩时机械特性处在一象限，此时的电动机为正转拖动特性；当n<0时且为负电磁转矩时机械特性处在二象限，此时的电动机为负转拖动特性。由于单相单绕组异步电动机存在反向电磁转矩在一定的条件下起制动作用，所以相比其他类型异步电动机的过载能力非常低、效率也极低。

2 单相异步电动机的类型及启动方法

由上述可知单相单绕组异步电动机是不能自行启动的，如果通过改变定子绕组上的绕组相对位置使其空间上相位相差90度然后在通入相位上相差90度的正弦交流电，这样在形式上模仿了三相异步电动机的旋转磁场从而达到自行启动。此种模仿方式具有以下两种情况。

单相异步电动机的定子绕组可以分为两套绕组，一组绕组单相主绕组通常被称为工作绕组，另一组是单相副绕组俗称辅助绕组，两个绕组参数基本一致和相对位置空间差异90度，然后通入两个之间的相位差90度正弦交流电（ac）可以实现单相单绕组异步电动机启动的控制，该控制方法称为单相分相式异步电动机。单相单绕组异步电动机定子绕组的结构类型可以由凸极式构成，凸极式的定子绕组由铁心与绕组集中缠绕而组成形成磁极，并在该磁极处适当位置进行开槽放入短路环与用鼠笼型结构的转子相结合形成单相罩极式异步电动机。

3 单相异步电动机的调速与单相运行

单相异步电动机的为了符合不同环境的需求对异步电动机的调速也有着不同要求，对异步电动机的调速方法很多最常见的是串电抗调速，此种方式是通过串入电抗器使其对电动机的机端电压调节而影响速度。三相异步电动机因某种情况造成定子侧一相无电流，此时的三相异步电动机相当于单相异步电动机并处于单相状态。当三相异步电动机在星形启动时断了一相，则无法实现启动；若在三角形联结下时断了一相并且为空载状态，则可以实现启动并在一定程度上充当了单相异步电动机单相运行。