第五章單相異步電動(dòng)機(jī)教學(xué)目標(biāo)：1．掌握單相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理；2．掌握單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)原理；3．掌握單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)控制和調(diào)速方法；4．掌握單相異步電動(dòng)機(jī)的繞組分布。教學(xué)重點(diǎn)：1．單相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理；2．單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)原理；3．單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)控制和調(diào)速方法。教學(xué)難點(diǎn)：1．單相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理；2．單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)原理。學(xué)情分析：1．學(xué)生已掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的原理、控制與調(diào)

速等知識(shí)；2．學(xué)生對(duì)單相異步電動(dòng)機(jī)有初步了解。

單相異步電動(dòng)機(jī)概述：

單相異步電動(dòng)機(jī)是用單相交流電源供電的驅(qū)動(dòng)用電機(jī)。

它具有的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、運(yùn)行可靠、維修方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用于各行各業(yè)和人們的日常生活中。以下四個(gè)方面就應(yīng)用單相異步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)：

廚房設(shè)備:電冰箱、排風(fēng)機(jī)、絞肉機(jī)、攪拌機(jī)、開罐器等；

普通家用電器:空調(diào)器、吸塵器、洗衣機(jī)、甩干機(jī)、電風(fēng)扇等；

美容與保健:電吹風(fēng)、卷發(fā)器、按摩器等；

電動(dòng)工具:手提電鉆、電刨、電鋸、打磨機(jī)等。

文化娛樂所用的電唱機(jī)、錄音機(jī)、磁帶機(jī)、繪圖儀、打字機(jī)、謄影機(jī)、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備等；

在工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上作為各類生產(chǎn)工具的小型車床、鉆床、磨床、銑床、電磨、水泵、潛水泵等都采用了各式各樣的單相異步電動(dòng)機(jī)。

單相異步電動(dòng)機(jī)的發(fā)展已有近百年的歷史，早在本世紀(jì)初就奠定了它的理論基礎(chǔ)和基本結(jié)構(gòu)。但主要還是在近幾十年，隨著人們生活的提高，家用電器設(shè)備的普及，發(fā)展更加迅速。

在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，每個(gè)家庭平均使用50～100臺(tái)小功率電動(dòng)機(jī)。這類電機(jī)大多在一些專業(yè)化工廠自動(dòng)化大批量生產(chǎn)。美國(guó)西屋公司的桑特斯基電機(jī)廠，職工750人，年產(chǎn)單相異步電動(dòng)機(jī)500萬(wàn)臺(tái)日本富士公司的三重工場(chǎng)，操作工僅36人，年產(chǎn)量達(dá)24萬(wàn)臺(tái)。從1978年起，我國(guó)輕工產(chǎn)品、日用電器有了急劇的發(fā)展。這就使作為主要部件的單相異步電動(dòng)機(jī)呈現(xiàn)出突飛猛進(jìn)的發(fā)展勢(shì)頭。

作為維修電工，掌握各類單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理、故障、維修方法等方面的知識(shí)、技能是大有用武之地的。

本章內(nèi)容是維修電工專業(yè)的選學(xué)內(nèi)容，但對(duì)于有志于從事單相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用與維修入員又是必修內(nèi)容。第一節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理一、單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)類型二、單相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理一、單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)類型1．單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)2．單相異步電動(dòng)機(jī)的類型

1．單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)單相異步電動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)可按不同方式分類。按冷卻方式分：有空氣自冷、外風(fēng)扇自冷、內(nèi)風(fēng)扇自冷等幾種；按防護(hù)方式分：有開啟式、防護(hù)式、封閉式、防爆式、潛水式、潛油式等數(shù)種；按安裝方式分：有機(jī)座帶底腳、端蓋無(wú)凸緣；有機(jī)座無(wú)底腳、端蓋有小凸緣，軸伸在凸緣端；有機(jī)座有底腳、端蓋上有小凸緣、軸伸在凸緣端；有機(jī)座無(wú)底腳、端蓋上有大凸緣，軸伸在凸緣端等四種。按啟動(dòng)方式分：有分相式和罩極式。

單相異步電動(dòng)機(jī)中，專用電機(jī)占有很大比例，如電扇電動(dòng)機(jī)、冰箱電動(dòng)機(jī)、冼衣機(jī)電動(dòng)機(jī)、電吹風(fēng)電動(dòng)機(jī)、空調(diào)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)。

它們的結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn)，形式繁多。

電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)都由固定部分--定子、轉(zhuǎn)動(dòng)部分--轉(zhuǎn)子、支撐部分--端蓋和軸承等三大部分組成。如圖5-1所示。

(1)機(jī)座機(jī)座結(jié)構(gòu)隨電動(dòng)機(jī)冷卻方式、防護(hù)型式、安裝方式和用途而異。就其材料分類，有鑄鐵、鑄鋁和鋼板結(jié)構(gòu)等幾種。鑄鐵機(jī)座：通常帶有散熱筋。機(jī)座與端蓋聯(lián)接，用螺栓緊固。鑄鋁機(jī)座：往往不帶散熱筋，常有加強(qiáng)筋和裝飾筋采用長(zhǎng)螺栓緊固端蓋。鋼板結(jié)構(gòu)的機(jī)座：是由厚為1.5～2.5mm的薄鋼板卷制、焊接而成，再焊上鋼板沖壓件的底腳。近年來(lái)有一次沖壓成型與端蓋聯(lián)在一起的。此種結(jié)構(gòu)國(guó)內(nèi)正在普及。有的專用電動(dòng)機(jī)的機(jī)座相當(dāng)特殊：如電冰箱的電動(dòng)機(jī)，它通常與壓縮機(jī)一起裝在一個(gè)密封的罐子里。而洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)，包括甩干機(jī)的電動(dòng)機(jī)，均無(wú)機(jī)座，端蓋直接固定在定子鐵心上。電冰箱用電動(dòng)機(jī)

機(jī)座型號(hào)按微型驅(qū)動(dòng)電機(jī)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，可有兩種表示方法:一種是以電機(jī)的軸中心線高表示，有36，40，50，56，63，71，80和90mm等多種，其固定方式是用底腳安裝的；另一種是以電機(jī)的機(jī)殼外徑表示，有12.5，16，20，24，28，36，45，55，70，90，110，130和160mm。其固定方式是用機(jī)殼上靠近輸出軸端的凸緣或凹槽安裝的。(2)鐵心鐵心包括定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心，作用同三相異步電動(dòng)機(jī)一樣，是用來(lái)構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的磁路。其中為減少交變磁通產(chǎn)生的鐵耗，也是用相互絕緣的電工鋼片沖制后疊成。國(guó)外此類電機(jī)的鐵心沖片已普遍采用無(wú)硅低碳電工鋼片，性能要求較高的產(chǎn)品則用無(wú)取向冷軋硅鋼片。我國(guó)以前采用熱軋硅鋼片，型號(hào)如D21、D31、D42、D43及D44等，片厚多用0.35mm和0.5mm兩種。定子鐵心緊固方式：分為內(nèi)壓裝和外壓裝兩種。常見的外壓裝方式有:鐵心沖片帶有扣片槽，疊壓緊時(shí)用扣片扣緊即可；沖片帶有焊槽，疊壓緊時(shí)用氬弧焊焊成整體；沖片帶有鉚孔，疊壓緊時(shí)用銅或鋁鉚釘鉚接成整體。內(nèi)壓裝工藝是將鐵心疊齊后，與鋁殼同時(shí)壓鑄成整體、簡(jiǎn)單方便。轉(zhuǎn)子鐵心與三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心相同。繞組(3)

單相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組通常做成兩相:主繞組(工作繞組)和副繞組(啟動(dòng)繞組)。兩種繞組的中軸線錯(cuò)開一定的電角度。目的是為了改善啟動(dòng)性能和運(yùn)行性能。定子繞組多數(shù)采用高強(qiáng)度聚脂漆包線繞制。通常采用常規(guī)繞組，如同心繞組、鏈?zhǔn)嚼@組等。為了減少諧波，常常采用正弦繞組。轉(zhuǎn)子繞組一般采用籠型繞組。常用鋁壓鑄而成。(4)端蓋相應(yīng)于不同的機(jī)座材料、端蓋也有鑄鐵件、鑄鋁件(或鋁壓鑄件)及鋼板沖壓件三種。根據(jù)安裝要求，有的前端蓋帶有大凸緣、小凸緣或其它形狀的安裝孔。對(duì)于容量更小的電動(dòng)機(jī)、有時(shí)只有一個(gè)端蓋，另一只端蓋與機(jī)殼聯(lián)成一體，象只杯子。(5)軸承單相異步電動(dòng)機(jī)用的軸承，有滾珠軸承和含油軸承兩種。前者價(jià)格高而噪聲大，但壽命長(zhǎng)；后者價(jià)格低而噪聲小，但壽命短。電動(dòng)機(jī)專用的滾珠軸承，徑向間隙比普通軸承小。國(guó)產(chǎn)電動(dòng)機(jī)專用軸承有兩種:國(guó)內(nèi)電動(dòng)機(jī)用的，以符號(hào)Z標(biāo)志；出口電動(dòng)機(jī)用的，以符號(hào)Z1標(biāo)志。安裝軸承時(shí)宜用熱套，輕壓內(nèi)圈，切忌用榔頭猛敲；拆卸軸承時(shí)宜用專用工具。嚴(yán)格控制定子、轉(zhuǎn)子同心度。含油軸承又可分為球形與圓柱形兩種。球形軸承有自定位作用，裝配要求低；圓柱形軸承對(duì)電動(dòng)機(jī)同心度要求較高，裝配較難但噪音較小。(6)離心開關(guān)或啟動(dòng)繼電器和PTC啟動(dòng)器

在單相異步電動(dòng)機(jī)中，除了電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)外，在啟動(dòng)過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速的70％左右時(shí)，常常借助于離心開關(guān)，切除單相電阻啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)及電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)繞組，或切除電容啟動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電容器。如圖5-2所示。離心開關(guān)一般安裝在軸伸端蓋的內(nèi)側(cè)。

有些電動(dòng)機(jī)，如電冰箱電動(dòng)機(jī)，由于它與壓縮機(jī)組裝在一起，并放在密封的罐子里，不便于安裝離心開關(guān)，此時(shí)就用啟動(dòng)繼電器代替。如圖5-3所示，繼電器的吸鐵線圈串聯(lián)在主繞組回路中，啟動(dòng)時(shí)，主繞組電流Im很大，銜鐵動(dòng)作，使串聯(lián)在副繞組回路中的動(dòng)合觸點(diǎn)K閉合。于是副繞組接通，電動(dòng)機(jī)處于兩相繞組運(yùn)行狀態(tài)。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升，主繞組電流Im不斷下降，吸鐵線圈的吸力也隨之下降。當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的轉(zhuǎn)速時(shí)，電磁鐵的吸力小于觸點(diǎn)K的反作用彈簧的拉力，觸點(diǎn)K被打開，這時(shí)副繞組就脫離了電源。

最新式的啟動(dòng)元件是“PTC”：

它是一種能“通”或“斷”的熱敏電阻。PTC熱敏電阻是一種新型的半導(dǎo)體元件，可用作延時(shí)型啟動(dòng)開關(guān)，它的阻值特性曲線如圖5-4所示。圖中電阻急劇增加的溫度點(diǎn)TC稱為居里點(diǎn)，它的高低可通過原材料配方來(lái)調(diào)節(jié)，溫度在TC點(diǎn)以下時(shí)，電阻值甚低，當(dāng)溫度超過TC以后，電阻有很大的正溫度系數(shù)、電阻值隨溫度升高急劇增大，以后又趨于穩(wěn)定。最大阻值與最小阻值之比可達(dá)1000。

使用時(shí)，將PTC元件與電容啟動(dòng)或電阻啟動(dòng)電機(jī)的副繞組串聯(lián)。在啟動(dòng)初期，因PTC熱敏電阻尚未發(fā)熱，阻值很低，副繞組處于通路狀態(tài)，電機(jī)開始啟動(dòng)。隨著時(shí)間推移，電機(jī)的轉(zhuǎn)速不斷增加，PTC元件的溫度因本身的焦耳熱而上升，當(dāng)超過TC時(shí)，電阻劇增、副繞組電路相當(dāng)于斷開，但還有一個(gè)很小的維持電流，并有2-3W的損耗，使PTC元件的溫度保持在TC值以上。當(dāng)電機(jī)停止運(yùn)行后，PTC元件溫度不斷下降，2～3min其電阻值降到TC點(diǎn)以下，這時(shí)又可以重新啟動(dòng)，而這一時(shí)間正好是電冰箱和空調(diào)機(jī)所規(guī)定的兩次開機(jī)間的停機(jī)時(shí)間。

PTC啟動(dòng)器有很多優(yōu)點(diǎn):無(wú)觸點(diǎn)、運(yùn)行可靠、無(wú)噪音、無(wú)電火花，因而防火、防爆性能好。且耐振動(dòng)、耐沖擊、體積小、重量輕、價(jià)格低。

單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)DO2-6314電流電壓220V轉(zhuǎn)速1400r/min頻率50Hz工作方式連續(xù)功率90W標(biāo)準(zhǔn)號(hào)編號(hào)、出廠日期xxxxxxx電機(jī)廠(7)銘牌單相異步電動(dòng)機(jī)銘牌其主要內(nèi)容如表5-1所示表5-1型號(hào)型號(hào)表示該產(chǎn)品的種類、技術(shù)指標(biāo)、防護(hù)結(jié)構(gòu)型式及使用環(huán)境等。型號(hào)意義如下:

2．單相異步電動(dòng)機(jī)的類型我國(guó)生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)用微電機(jī)的歷史較短。自1957年起陸續(xù)建立專業(yè)廠，生產(chǎn)JZ(JLOZ)、JY(JLOR)和JX(JLOY)系列單相異步電動(dòng)機(jī)。到1972年由當(dāng)時(shí)的機(jī)械工業(yè)部電工總局組織統(tǒng)一設(shè)計(jì)出AO、BO、CO、DO四個(gè)基本系列分馬力電機(jī)。

AO系列為三相異步電動(dòng)機(jī)、屬微電機(jī)，其余為單相異步電動(dòng)機(jī)。當(dāng)時(shí)電機(jī)最大功率為750W、機(jī)殼外徑不大于160mm，軸中心高不大于90mm。

1981年，又重新設(shè)計(jì)出AO2、BO2、CO2、DO2。最新相應(yīng)代號(hào)為YS、YU、YC、YY四個(gè)系列，并通過鑒定。新系列不論在標(biāo)準(zhǔn)、功率等級(jí)方面都向國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)標(biāo)準(zhǔn)靠攏。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也達(dá)到世界先進(jìn)國(guó)家水平。除上述幾個(gè)系列外，還有雙值電容系列、罩極式系列單相異步電動(dòng)機(jī)。

單相異步電動(dòng)機(jī)的不足之處是它與同容量三相異步電動(dòng)機(jī)相比較，體積較大，運(yùn)行性能較差，功率因數(shù)小，效率，過載能力都較低。容量小，一般在幾十瓦到幾百瓦，千瓦級(jí)的較少見。

二、單相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理1．單相繞組的脈振磁場(chǎng)2、兩相繞組的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1．單相繞組的脈振磁場(chǎng)定子繞組通入單相交流電時(shí)，所產(chǎn)生磁場(chǎng)的情況。如圖5-5所示，假設(shè)通入的是正弦變化的交流電脈振磁場(chǎng)的產(chǎn)生：

在單相交流電的正半周時(shí)，電流從定子繞組的左側(cè)流入，從右側(cè)流出，由電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向如圖5-6所示，該磁場(chǎng)的大小隨電流的大小而變化，方向則保持不變。當(dāng)電流過零時(shí)，磁場(chǎng)也為零。當(dāng)電流變?yōu)樨?fù)半周時(shí)，則產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向也隨之發(fā)生變化，如圖5-7所示，磁場(chǎng)的大小仍舊隨電流的大小而變化。下一個(gè)周期重復(fù)上一個(gè)周期的變化。

由此可見，單相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組通入單相交流電時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)的大小及方向在不斷地周期變化著。

但磁場(chǎng)的軸線（圖中縱軸）卻固定不變，這種磁場(chǎng)被稱為

脈振磁場(chǎng)。

單相異步電動(dòng)機(jī)不能自行啟動(dòng)：

由于定子繞組通入單相交流電所產(chǎn)生的磁場(chǎng)只是脈振而不旋轉(zhuǎn)。如果此時(shí)的轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)的話，盡管在脈振磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體因與磁場(chǎng)之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（即沒有切割磁感應(yīng)線），而不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，也就不存在電磁力的作用，因此轉(zhuǎn)子仍然靜止不動(dòng)，也就是說(shuō)，單相異步電動(dòng)機(jī)不能自行啟動(dòng)，沒有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這是單相異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)缺憾。

單相異步電動(dòng)機(jī)具有應(yīng)用價(jià)值：

如果用外力去轉(zhuǎn)動(dòng)一下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體就切割定子脈振磁場(chǎng)，從而有電動(dòng)勢(shì)和電流產(chǎn)生，并在磁場(chǎng)中受到力的作用，轉(zhuǎn)子將順著外力轉(zhuǎn)動(dòng)的方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。因此，要使單相異步電動(dòng)機(jī)具有應(yīng)用價(jià)值，就必須設(shè)法解決電動(dòng)機(jī)的自行啟動(dòng)問題。2、兩相繞組的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

要使電動(dòng)機(jī)自行啟動(dòng)就必須有一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這樣就能象三相異步電動(dòng)機(jī)那樣自行啟動(dòng)。

常用的辦法是：在電動(dòng)機(jī)的定子上安放兩相定子繞組，使兩相繞組在圓周上相差90°電角度，并將單相電源通過電阻、電容和電抗的合理配合分為有90°相位差的兩相電源，將它們分別接在兩繞組上，兩相電源加在兩繞組上以后，能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在籠形轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如圖5-8中，U1，U2和ZlZ2代表兩相繞組，它們空間位置上相差90°電角度，將兩相電流iU、iZ，分別通兩相繞組，且iZ超前iU90°,可用下式表示圖5-10所示為兩相電流波形圖。規(guī)定電流為正時(shí)，電流從首端流入，末端流出；電流為負(fù)時(shí)，電流從未端流入，從首端流出。從電流表示式或從波形圖可以看出，當(dāng)ωt=0時(shí)，iU=0,iZ=Im,IU為零時(shí)，U1U2繞組內(nèi)沒有電流；IZ為正的最大值，電流從首端Z1流入，末端Z2流出，合成磁場(chǎng)就等于Z1Z2繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)，方向向下，如圖5-11(a)中箭頭所示。

當(dāng)ωt=45°時(shí)，

,IU為正，電流從首端U1流入，從末端U2流出；IZ也為正，電流從首端Z1流入，從末端Z2流出，其合成磁場(chǎng)如圖5-11(b)所示。

與ωt=0時(shí)比較，合成磁場(chǎng)方向已轉(zhuǎn)過了45°電角度。

同樣的方法可以求出ωt=90°的合成磁場(chǎng)方向，在空間又比t=45°時(shí)轉(zhuǎn)過了45°電角度，如圖5-11(c)所示。

其他時(shí)刻合成磁場(chǎng)的情況，如圖5-11(d)～(h)所示。

當(dāng)ωt=360°時(shí)，合成磁場(chǎng)也在空間轉(zhuǎn)過了360°電角度，所以合成磁場(chǎng)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其轉(zhuǎn)速

設(shè)繞組U1U2、Z1Z2的匝數(shù)分別為NU、NZ，如果兩相繞組的磁動(dòng)勢(shì)幅值相等，即IUNU=INNZ，且電流IU和IZ的相位差為90°，就能得到每極磁通不變的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這樣的磁場(chǎng)與三相對(duì)稱繞組內(nèi)通過三相對(duì)稱交變電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)性質(zhì)相同，稱為圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)或等幅旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。如果兩相磁動(dòng)勢(shì)不相等，即IUNU≠IZNZ，或兩相電流之間的相位差不等于90°，所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，稱為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，或稱不等幅旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

這樣的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通的大小隨時(shí)間發(fā)生變化，相當(dāng)于一個(gè)脈振磁場(chǎng)加上一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

如果單相異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)能獲得圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)就像三相異步電動(dòng)機(jī)一樣自行啟動(dòng)。如果只能獲得橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，單相異步電動(dòng)機(jī)也能自行啟動(dòng)，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小。

在定子上除了主繞組以外，還要有一個(gè)與主繞組在空間位置上相距90°電角度的副繞組，并設(shè)法在這兩個(gè)繞組內(nèi)通入相差90°的兩相電流，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，單相異步電動(dòng)機(jī)即能自行啟動(dòng)。

通過理論分析，兩相繞組在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T與兩個(gè)繞組通過電流后產(chǎn)生的磁通Ф1和Ф2及它們的電流相位差φ的正弦乘積成正比，即

T=KФ1Ф2φ(5-14)

因此要想得到最大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，就必須設(shè)法增大φ角，當(dāng)φ=90°時(shí)，轉(zhuǎn)矩T最大。第二節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)分相式電動(dòng)機(jī)單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)單相電容啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)單相電阻啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)凸極式罩極異步電動(dòng)機(jī)隱極式罩極異步電動(dòng)機(jī)罩極式電動(dòng)機(jī)

1．單相電阻啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)

單相電阻啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)原理接線圖如圖5-12所示：

主繞組U1U2和副繞組Z1Z2接到同一電源電壓

，在主繞組電路中，感抗比電阻大得多，所以主繞組內(nèi)電流

的相位滯后于電源電壓

的相位滯后于電源電壓，且相位角φU較大；

在副繞組電路中，電阻比感抗大，副繞組電流

的相位角也滯后于電源電壓

，但相位角甲φz較小，這樣

之間出現(xiàn)了相位差φ，其相量圖如圖5-12(b)所示。

這樣兩個(gè)繞組的電流就分相了，但

的相位差是較小的，因而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也較小，機(jī)械特性曲線如圖5-13所示。但可以看出，加了電阻比電感大的副繞組，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩明顯增大，可達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的1.1～1.7倍，這時(shí)電動(dòng)機(jī)沿曲線2和曲線3啟動(dòng)。

由于兩繞組內(nèi)的阻抗不等，因此電流

的大小也不相等。雖然在設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇適當(dāng)?shù)脑褦?shù)NU，和NZ，使兩上繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)幅值相等，即IUNU=IZNZ，但不可能使兩個(gè)繞組電流之間相位差等于90°,φ一般可達(dá)到30～40°。因此，不能滿足產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的條件，只能產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

增大啟動(dòng)繞組電阻值的措施:(1)啟動(dòng)繞組用較細(xì)的導(dǎo)線或電阻率較高的鋁線繞制，甚至采用部分匝數(shù)反繞，以增加電阻。

(2)部分線圈反繞，減小感抗，可得到較高的電阻與感抗的比值。這種用電阻使副繞組和主繞組的電流產(chǎn)生相位差的方法，稱為電阻分相法。

電阻啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)繞組只允許啟動(dòng)時(shí)短時(shí)間工作，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到75％～80％額定轉(zhuǎn)速時(shí)，由啟動(dòng)(離心)開關(guān)S將副繞組切斷，由主繞組單獨(dú)運(yùn)行工作。離心開關(guān)工作原理如圖5-2所示。它是利用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化，引起重塊所產(chǎn)生的離心作用，通過滑動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)閉合或分?jǐn)嘤|點(diǎn)，達(dá)到在啟動(dòng)時(shí)接通啟動(dòng)繞組的目的。電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，重塊飛離、觸點(diǎn)斷開。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，重塊復(fù)位，觸點(diǎn)閉合，可以重新啟動(dòng)。

單相電阻啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)基本系列代號(hào)為(B0、B0)YU。功率等級(jí)有40，60，120，180，250，350W，額定電壓為220V，同步轉(zhuǎn)速有1500轉(zhuǎn)/分、3000轉(zhuǎn)/分。適用于具有中等啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過載能力的小型車床、鼓風(fēng)機(jī)、醫(yī)療機(jī)械等。

2．單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)原理線路圖如圖5-14(a)所示。副繞組Z1Z2與電容器C及離心開關(guān)S串聯(lián)后，與主繞組U1U2并聯(lián)，再與電源接通。在副繞組電路內(nèi)，容抗大于感抗，是電容性電路。如果電容器選擇適當(dāng)，可使啟動(dòng)時(shí)的IZ相位正好超前IU90°，如圖5-14(b)所示。并使兩個(gè)繞組磁動(dòng)勢(shì)幅值相等，IUNU=IZNZ，這就使啟動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)成為圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。所以，這種電動(dòng)機(jī)具有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。從圖5-14(c)中Ｔ=f(s)曲線可以看出，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的2.5～3.0倍，加電容器后，沿曲線2和曲線3啟動(dòng)。這種用電容器使副繞組和主繞組內(nèi)的電流產(chǎn)生相位差的方法，稱為電容分相法。

單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的副繞組和電容器只允許短時(shí)間工作，當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，待轉(zhuǎn)速達(dá)到75％～80％額定轉(zhuǎn)速時(shí)，由啟動(dòng)(離心)開關(guān)S將副繞組切斷電源，由主繞組單獨(dú)運(yùn)行。單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的基本系列代號(hào)為(CO、C02)YC。功率等級(jí)有120，180，250，370，550，750W，額定電壓為220V，同步轉(zhuǎn)速有1500轉(zhuǎn)/分、3000轉(zhuǎn)/分。適用于具有較高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的小型空氣壓縮機(jī)、電冰箱、磨粉機(jī)、水泵及滿載啟動(dòng)的機(jī)械。

3．單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)如果電容啟動(dòng)的單相異步電動(dòng)機(jī)的副繞組設(shè)計(jì)成能長(zhǎng)期接在電源上工作，這種電動(dòng)機(jī)就稱為單相電容運(yùn)行電動(dòng)機(jī)或單相電容電動(dòng)機(jī)。這時(shí)，電動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)二相異步電動(dòng)機(jī)，它的原理線路圖如圖5-15(a)所示。如果選擇適當(dāng)?shù)碾娙萜骷爸?、副繞組匝數(shù)，可使運(yùn)行時(shí)具有圓形或近似圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。因此，電動(dòng)機(jī)不但解決了啟動(dòng)問題，而且運(yùn)行性能也有較大的改善。這種電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的0.35～1.0倍，如圖5-15(b)所示。

單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)的基本系列為(DO、D02)YY。功率有8，15，25，40，60，90，120，180W，同步轉(zhuǎn)速有1500r/min和3000r/min兩種。此種電動(dòng)機(jī)具有較高的功率因數(shù)、效率，體積小、重量輕。適用于電風(fēng)扇、通風(fēng)機(jī)、錄音機(jī)、各種空載和輕載啟動(dòng)的機(jī)械。

單相電容啟動(dòng)和運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)的及調(diào)速實(shí)際線路(電風(fēng)扇)

4．單相電容啟動(dòng)和運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)

(單相雙值電容電動(dòng)機(jī))

單相電容啟動(dòng)和運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)的原理線路圖如圖5-16(a)所示。

要想使單相異步電動(dòng)機(jī)有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，需要啟動(dòng)繞組串聯(lián)的電容器容量應(yīng)較大；

而要使電動(dòng)機(jī)有較好的工作性能，需要啟動(dòng)繞組串聯(lián)的電容器容量卻要小些。

如果既要有大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又要有好的工作性能，則采用兩個(gè)電容器并聯(lián)后再與啟動(dòng)繞組串聯(lián)，如圖5-16(a)所示。CST為啟動(dòng)電容器，容量較大，CG為工作電容器，容量較小。啟動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電容器并聯(lián)，總電容量為CST+CG，電動(dòng)機(jī)可以產(chǎn)生較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；啟動(dòng)后，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到75％～80％額定轉(zhuǎn)速時(shí)，靠離心開關(guān)S將電容器CST切除，電容量減小，這時(shí)只有電容量較小的CG參加運(yùn)行。這種電動(dòng)機(jī)又稱為單相雙值電容電動(dòng)機(jī)。

這種電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩T是額定轉(zhuǎn)矩的1.8倍，如圖5-16(b)所示。

20世紀(jì)90年代系列代號(hào)為E。它的功率范圍是8～750W，額定電壓是220V，同步轉(zhuǎn)速1500r/min和3000r/min兩種。這種電動(dòng)機(jī)具有較好的啟動(dòng)性能，過載能力大，效率和功率因數(shù)高，適用于家用電器、泵、小型機(jī)械等。

(1)凸極式罩極異步電動(dòng)機(jī)這種電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖如圖5-17所示：它的定子鐵心用硅鋼片疊壓而成，每個(gè)極上繞有集中繞組，稱為主繞組。在每個(gè)極面的一邊開有一個(gè)小槽，槽中嵌入短路銅環(huán)，罩住磁極面1/3左右。銅環(huán)的作用是通過電磁感應(yīng)改變極面磁場(chǎng)的分布，銅環(huán)把極面罩住一部分，故稱罩極電動(dòng)機(jī)；又因?yàn)橹鞔艠O是凸出來(lái)的，全稱為凸極式罩極異步電動(dòng)機(jī)。5．單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)

罩極異步電動(dòng)機(jī)原理：

當(dāng)定子繞組上通入單相交流電時(shí)，它所產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)在短路環(huán)的作用下，磁極之間形成一個(gè)連續(xù)移動(dòng)的磁場(chǎng)，這是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成的情況如圖5-18所示。在主繞組中，在電流的正半波內(nèi)，磁極內(nèi)磁通分布情況如圖5-18(a)所示。設(shè)電流從零增大到a點(diǎn)這一段時(shí)間內(nèi)，穿過短路環(huán)那一部分的磁通是增大的。根據(jù)楞次定律，銅環(huán)內(nèi)就要產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁通要阻礙原磁通的變化。因此，感應(yīng)電流的磁通與原磁通方向相反，結(jié)果銅環(huán)罩住這部分磁通較弱，罩極部分的合成磁通減少，整個(gè)磁極的磁場(chǎng)中心線偏離幾何中心線而處于磁極的左邊，即左強(qiáng)右弱。

當(dāng)主繞組中的電流從a點(diǎn)變到b點(diǎn)這段時(shí)間內(nèi)，電流大小變化慢，經(jīng)過極大值時(shí)則大小不變。此時(shí)銅環(huán)中感應(yīng)電流非常小，對(duì)原磁場(chǎng)幾乎無(wú)影響，整個(gè)磁場(chǎng)的中心線與幾何中心線重合，如圖5-18(b)所示。當(dāng)主繞組中的電流從凸點(diǎn)減小到零這段時(shí)間內(nèi)，電流減小，穿過銅環(huán)內(nèi)的磁通也在減少，銅環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的磁通與原磁通方向相同，合成磁通比原來(lái)增強(qiáng)。于是整個(gè)磁極的磁場(chǎng)中心線就偏向銅環(huán)移向右邊，即左弱右強(qiáng)，如圖5-18(c)所示。

從上面分析可以看到，磁場(chǎng)的中心線在磁極中自左向右移動(dòng)，同理可知在S極內(nèi)的磁場(chǎng)中心線也同時(shí)移動(dòng)。在電流變化半個(gè)周期內(nèi)，磁場(chǎng)中心線移過一個(gè)磁極，電流變化到下半周期時(shí)，每個(gè)磁極的極性同時(shí)改變，接著還同先前一樣，磁場(chǎng)中心線自左向右移動(dòng)一個(gè)磁極。以后，周而復(fù)始。電流頻率為50Hz，在1/50s內(nèi)，磁場(chǎng)中心線即轉(zhuǎn)過一對(duì)磁極，這個(gè)罩極使脈振磁場(chǎng)變成了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因而能使轉(zhuǎn)子自行啟動(dòng)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖5-19所示。磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向是從磁極處向短路環(huán)方向移動(dòng)。

(2)隱極式罩極異步電動(dòng)機(jī)隱極式罩極異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心與三相異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心基本相同，由硅鋼片疊壓而成，內(nèi)圓分布若干槽，主繞組和罩極繞組分布在這些槽內(nèi)。主繞組軸線和罩極繞組軸線相距30°～60°電角度(常取45°)，原理接線如圖5-20所示。

主繞組匝數(shù)多，線較細(xì)；啟動(dòng)繞組(罩極)匝數(shù)少(2～8匝)，線較粗，一般為主繞組導(dǎo)線直徑的3～5倍。啟動(dòng)繞組自成閉合回路，其作用與凸極式銅環(huán)一樣。這種電動(dòng)機(jī)在定子鐵心槽上，不易看出磁極，故稱隱極式。隱極式異步電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向是從主繞組向啟動(dòng)繞組方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向單向旋轉(zhuǎn)。

凸極式或隱極式單相罩極異步電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩均較小，如圖5-19所示，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的0.5倍。功率因數(shù)和效率也較低，啟動(dòng)性能和運(yùn)行性能較差。但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，運(yùn)行時(shí)噪音小，經(jīng)久耐用，維修容易。功率范圍15～90W，額定電壓為220V，同步轉(zhuǎn)速有1500r/min和3000r/min兩種。適用于小型風(fēng)扇、電動(dòng)模型，電唱機(jī)及各種輕載啟動(dòng)的小功率電動(dòng)設(shè)備。第三節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)控制和調(diào)速方法一、單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)控制二、單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速一、單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)控制1．對(duì)分相式單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)控制2．對(duì)罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)控制

1．對(duì)分相式單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)控制若使單相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，必須把主、副繞組中任意一個(gè)的首端和尾端對(duì)調(diào)，方能使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是由主、副繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)在時(shí)間上有近于90°的相位差決定的，把其中的一個(gè)繞組反接，等于將這個(gè)繞組的磁場(chǎng)相位改變180°。如果原來(lái)是超前90°，則改接后變成了滯后90°。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向改變了，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向也就改變了。單相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制，多用于電容電動(dòng)機(jī)，如洗衣機(jī)中的電動(dòng)機(jī)。電容式電動(dòng)機(jī)的主、副繞組可以交換使用，把副繞組當(dāng)成主繞組使用時(shí)，它的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變了旋轉(zhuǎn)方向，電動(dòng)機(jī)也就改變了轉(zhuǎn)向。

單相電容電動(dòng)機(jī)的控制線路也比較簡(jiǎn)單。它的反轉(zhuǎn)控制接線圖如圖5-21所示。如果開關(guān)S接觸點(diǎn)1為正轉(zhuǎn)，那么開關(guān)S接觸點(diǎn)2電動(dòng)機(jī)就反轉(zhuǎn)。這樣聯(lián)接，相當(dāng)于每變化一次主繞組(或副繞組)就反接一次。

實(shí)際應(yīng)用中，正在推廣一種類似三相異步電動(dòng)機(jī)作單相運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)。

如洗衣機(jī)，將電容器串聯(lián)一個(gè)合適的電阻，就可以大大改善電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，它的線路如圖5-22所示。

2．對(duì)罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)控制

(1)普通罩極異步電動(dòng)機(jī)罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)，它的旋轉(zhuǎn)方向總是朝著被罩那一部分磁極方向轉(zhuǎn)動(dòng)的，一般情況下，不能用改變外部接線的方法改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。尤其是凸極式，罩極部分已經(jīng)固定。如果一定要改變轉(zhuǎn)向，在允許和可能的情況下將定子鐵心從機(jī)座中抽出來(lái)，調(diào)轉(zhuǎn)180°再裝進(jìn)去，這樣就可以使凸極式罩極異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)了。

對(duì)于隱極式罩極異步電動(dòng)機(jī)，可以將定子調(diào)轉(zhuǎn)180°改變轉(zhuǎn)向，另外還可以改變啟動(dòng)繞組在定子槽內(nèi)的位置，改變轉(zhuǎn)向，但不能隨時(shí)改變轉(zhuǎn)向。

這樣的電動(dòng)機(jī)一般都安裝在不需要改變轉(zhuǎn)向的機(jī)械中，如電風(fēng)扇，鼓風(fēng)機(jī)等。(2)可逆轉(zhuǎn)罩極異步電動(dòng)機(jī)罩極電機(jī)經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，可以在兩個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)。對(duì)于凸極式罩極電動(dòng)機(jī)，它的定子鐵心疊片的兩個(gè)極掌尖上，都開有放罩極繞組的槽口。如圖5-23所示。

根據(jù)需要閉合一個(gè)罩極繞組，電機(jī)就朝那個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。所要注意的是罩極繞組的閉合，由電機(jī)外面的轉(zhuǎn)向雙擲開關(guān)控制。如圖5-24所示。

對(duì)于隱極式罩極電動(dòng)機(jī)，它的定子沖片也要重新設(shè)計(jì)，以適應(yīng)繞組的嵌放，但形狀為原來(lái)的形狀即可。

這種可逆電動(dòng)機(jī)主要是繞組的變化。一種情況是定子槽中必須具備一套主繞組和兩套罩極繞組，如圖5-25所示，其極數(shù)相同。當(dāng)一套罩極繞組閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)就朝這套繞組方向旋轉(zhuǎn)，另一套繞組閉合時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。在運(yùn)行中只有一套繞組起作用。

圖5-24所示，為一個(gè)4極12槽可逆轉(zhuǎn)罩極電動(dòng)機(jī)繞組的實(shí)際接線圖。一套主線組與兩套罩極繞組分別各自串聯(lián)，每組的極性與左右相鄰的極性相反。電極向某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，一組罩極繞組的電路閉合，同時(shí)另一罩極繞組斷電。改變轉(zhuǎn)向只要通過開關(guān)S與A或B接通即可。

另一種情況是用兩套主繞組和一套罩極繞組。

如圖5-26所示，罩極繞組可以是線繞的，也可以是銅圈。沿著順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，則給相應(yīng)的主繞組A(沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)主繞組)通電，繞組B(沿反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)主繞組)斷電；沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，則讓主繞組B通電，繞組A斷電。圖5-27所示是4極12槽有兩套主繞組的可逆轉(zhuǎn)罩極電動(dòng)機(jī)繞組排列圖。

二、單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1．變極調(diào)速2．改變繞組主磁通調(diào)速法3．改變單相異步電動(dòng)機(jī)端電壓調(diào)速1．變極調(diào)速要求速比成倍變化時(shí)，可以采用變極調(diào)速。單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)成反比，改變定子鐵心中繞組元件的連接方法，產(chǎn)生不同的磁極對(duì)數(shù)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就跟著改變。例如，圖5-45所示的工作繞組由4組同心式繞組元件構(gòu)成，按圖中所接方法可產(chǎn)生四個(gè)磁極，如果每組線圈之間采用頭--尾接法，就可以產(chǎn)生8個(gè)磁極，轉(zhuǎn)速較4個(gè)磁極時(shí)低一半。這種調(diào)速的電動(dòng)機(jī)繞組引出線很多，而且要用專門的調(diào)速開關(guān)才能保證接頭的迅速切換，單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以成倍地變化。它是由單一主繞組改變聯(lián)接來(lái)變極的。

現(xiàn)在有關(guān)部門正在研制一種YYD90-4/2型單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)，電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)采用了兩個(gè)參數(shù)完全相同的電容C，從而達(dá)到兩種轉(zhuǎn)速都處于最佳狀態(tài)，但兩種轉(zhuǎn)速輸出功率不同?，F(xiàn)在又設(shè)計(jì)出采用兩套主繞組的雙速電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)不是由單一主繞組來(lái)變磁極數(shù)，而是使每套繞組都按最佳條件設(shè)計(jì)，使電機(jī)能有較好的性能指標(biāo)。電阻或電容啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，工作時(shí)僅由主繞組單獨(dú)承擔(dān)。這樣要具有兩種轉(zhuǎn)速，僅把主繞組設(shè)計(jì)成具有不同極數(shù)的兩套即可，而副繞組可以設(shè)計(jì)成一個(gè)，通常都是設(shè)計(jì)成高速啟動(dòng)。啟動(dòng)后，根據(jù)需要可轉(zhuǎn)換為低速運(yùn)行。當(dāng)然這樣要使槽截面積增大，以便安放兩套主繞組。圖5-28所示是雙速分相異步電動(dòng)機(jī)接線圖。(1)電阻或電容啟動(dòng)雙速異步電動(dòng)機(jī)

(2)雙繞組變極調(diào)速電容電動(dòng)機(jī)根據(jù)負(fù)載的需要，電機(jī)可以設(shè)計(jì)有二套不同極數(shù)的繞組，運(yùn)行在不同的轉(zhuǎn)速上。以洗衣機(jī)為例，波盤式洗衣機(jī)洗滌轉(zhuǎn)速約為400～500r/min，而甩干時(shí)轉(zhuǎn)速多為800～1000r/min，兩種情況的轉(zhuǎn)速比為1:2。對(duì)于滾筒式洗衣機(jī)洗滌轉(zhuǎn)速為50～52r/min，脫水甩干的轉(zhuǎn)速要求在500～800r/min之間。這樣，轉(zhuǎn)速比就要在1:(10～20)之間。對(duì)于具有高轉(zhuǎn)速比的電機(jī)，高速多為p=2的L型接線的兩相繞組，而低速則為Y接線的三相繞組。變速比不大的則為同類型繞組。

圖5-29所示的是雙速電容異步電動(dòng)機(jī)。圖5-30(a)所示的是帶有L接法調(diào)速的三速電容電動(dòng)機(jī)。圖5-29所示電機(jī)備有低速供洗滌、高速供脫水兩套繞組。開關(guān)S2為選擇開關(guān)，而開關(guān)S1則為正、反轉(zhuǎn)用的轉(zhuǎn)換開關(guān)，僅用在洗滌期間，所以串入洗滌回路。兩套繞組各有自己的移相電容。

圖5-30(a)所示同樣是用于洗衣機(jī)中的變極調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)。電機(jī)有兩套繞組，AA繞組和BB繞組，其結(jié)構(gòu)相同，分別作為主、副繞組。B繞組具有L形抽頭。圖中S1為單刀雙擲開關(guān)，負(fù)責(zé)洗衣機(jī)的洗滌、脫水選擇。

S2也為單刀雙擲開關(guān)，負(fù)責(zé)洗滌時(shí)的正、反轉(zhuǎn)選擇。

S3為單刀開關(guān)，S4S5為雙刀雙擲開關(guān)。如圖所示位置是脫水用，B繞組中BlB2串聯(lián)，配以電容C2，電機(jī)成6極或8極運(yùn)行，屬于低速運(yùn)行洗滌。兩對(duì)S4、S5同時(shí)轉(zhuǎn)到另一位置時(shí)，同時(shí)將S3閉合，洗滌B繞組B1B2便成并聯(lián)，C2、C3處于并聯(lián)狀態(tài)。電機(jī)成四極運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高速?gòu)?qiáng)洗滌。這種電機(jī)接線可以得到三種轉(zhuǎn)速，其相應(yīng)的機(jī)械特性曲線如圖5-30(b)所示。

2．改變繞組主磁通調(diào)速法

(1)主繞組串、并聯(lián)調(diào)速圖5-31所示為主繞組串、并聯(lián)調(diào)速接線圖。電動(dòng)機(jī)中主繞組總體上分成兩部分，其中一部分設(shè)有抽頭，將圖中高速開關(guān)閉合，使主繞組兩部分成為并聯(lián)接線，這樣主繞組中電流增大，主磁通增加，電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩便增大，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速就提高了。將主繞組兩部分改成串聯(lián)接線時(shí)，電流減少，相當(dāng)于降低了繞組的端電壓，主磁通減少，降低了轉(zhuǎn)矩，從而轉(zhuǎn)速就降低了。這種改變接線的調(diào)速方法，只能變化兩擋或三擋，并要求兩部分繞組匝數(shù)和線徑相同。它在臺(tái)扇電機(jī)中多有應(yīng)用，效果較好。

(2)L形連線抽頭調(diào)速抽頭調(diào)速是電容電動(dòng)機(jī)各種調(diào)速方法中最簡(jiǎn)單的一種。它是通過改變部分繞組的連線，以改變電機(jī)的工作特性，實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法。這樣就不需要任何附加設(shè)備，可降低成本，也是最經(jīng)濟(jì)的一種。實(shí)質(zhì)上是改變繞組上的電壓，通過降壓來(lái)減速。由于降壓后總要使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩減少，因此這種方法適合啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大的負(fù)載，如電風(fēng)扇、空調(diào)器等。實(shí)用中，有主繞組抽頭調(diào)速和副繞組抽頭調(diào)速兩種，統(tǒng)稱L接法調(diào)速。之所以稱L形調(diào)速，意為主、副兩繞組為兩邊，有一邊增加了附加繞組，L有加長(zhǎng)之意。

①主繞組抽頭調(diào)速

如圖5-32所示，可在主繞組上改變抽頭來(lái)調(diào)速。按主繞組所具有的全部匝數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)電機(jī)槽形，安排繞組。這種情況下，主繞組的抽頭1是高速擋。當(dāng)觸點(diǎn)從1移向2或3時(shí)使主繞組回路匝數(shù)增多，副繞組回路匝數(shù)減少，從而達(dá)到轉(zhuǎn)速下降的目的。原因是，在這種情況下，電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)磁通是由主繞組與附加主繞組的合成匝數(shù)決定的。匝數(shù)增多，主磁通下降。若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，由于主磁通減少轉(zhuǎn)差率增加(轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)子電流增加)，重新穩(wěn)定在低速運(yùn)行點(diǎn)上。這就是L接法調(diào)速的原理。

這種抽頭調(diào)速，要求主繞組按低速擋來(lái)設(shè)計(jì)。為了降速，就需要在高速擋的基礎(chǔ)上備有降壓用的線圈匝數(shù)，因此要多用銅線。

②副繞組抽頭調(diào)速

如圖5-33所示，可在副繞組上改變抽頭接法來(lái)調(diào)速。電源的開閉觸點(diǎn)同時(shí)也是調(diào)速觸點(diǎn)，在接到1，2，3不同位置時(shí)，便有高、中、低不同轉(zhuǎn)速，顯然所用開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。這種副繞組抽頭調(diào)速，是采用減少副繞組匝數(shù)，同時(shí)增多主繞組匝數(shù)的方法來(lái)調(diào)速的。它既有因副繞組匝數(shù)減少的降速效應(yīng)，又有因主繞組匝數(shù)增多的降速效應(yīng)，這樣由于雙重效應(yīng)更有利于降速。從總的效果上看省銅線。

(3)雙抽頭調(diào)速在L形連線副繞組抽頭調(diào)速的基礎(chǔ)上，又衍生出一種如圖5-34所示調(diào)速線路。它是把移相電容器聯(lián)在電源的一端，改為接在主繞組的中間，而調(diào)速的抽頭，仍從副繞組上引出。這種聯(lián)線，不是簡(jiǎn)單地把一個(gè)原L形連線電機(jī)的電容接線位置一改就行了的。

這時(shí)電容器兩端的電壓會(huì)降低，而電容值需要增大。這種連接的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速效果好，副繞組用銅線可減少，如果這種低壓大電容的價(jià)格不增加的話，電機(jī)的成本還會(huì)下降。日本的三菱、東芝、日立電扇都采用這種聯(lián)線。

(4)T形抽頭調(diào)速圖5-35所示的是T形連線抽頭調(diào)速線路圖。其中(a)、(b)兩種，是在原高速擋主、副繞組的基礎(chǔ)上，在主繞組或副繞組上再加一部分線圈使之產(chǎn)生一定的壓降來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)然，這些調(diào)速線圈都是事先設(shè)計(jì)好并且放在電機(jī)內(nèi)部的。外加線圈使主、副繞組流過的電流減少，磁通減少，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，就要有較大的轉(zhuǎn)差率s，轉(zhuǎn)速降低，產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)子電流才可以產(chǎn)生與負(fù)載力矩平衡的電磁轉(zhuǎn)矩。

而圖中的(c)、(d)兩種，則不是靠再外加繞組、而是在原有高速擋主、副繞組的基礎(chǔ)上，通過改變抽頭位置，減少主繞組或副繞組的匝數(shù)來(lái)調(diào)速的，因(c)的連線是通過改變抽頭，把主繞組的一部分化為共同支路，增大壓降，減少實(shí)際主繞組上的電壓，但是效果并不明顯。圖(d)則是把副繞組的一部分化為共同支路來(lái)降壓，它能增大主回路的阻抗，比起圖(c)線路的調(diào)速效果明顯。(c)、(d)兩種連線需要具有兩排觸點(diǎn)的開關(guān)，作為接通電源和轉(zhuǎn)換抽頭之用。

3．改變單相異步電動(dòng)機(jī)端電壓調(diào)速

(1)串電抗器降壓調(diào)速把對(duì)交流電起降壓作用的電抗器串聯(lián)接在電機(jī)線路上，并用改變電抗器的抽頭不同連接實(shí)現(xiàn)調(diào)速，其接線方法有兩種，如圖5-36所示。

圖5-36(a)是電動(dòng)機(jī)主、副繞組并聯(lián)后，再與電抗器串聯(lián)，接線簡(jiǎn)單，是常規(guī)的一種接線法，多用于一些簡(jiǎn)易家用電扇中。當(dāng)調(diào)速開關(guān)接至快擋時(shí)，電動(dòng)機(jī)繞組不通過電抗器直接接到電源上，電機(jī)為全壓運(yùn)行，轉(zhuǎn)速最高。調(diào)速開關(guān)接至中擋或慢擋時(shí)，電機(jī)繞組分別經(jīng)過一部分或全部電抗器線圈接至電源，電源電壓經(jīng)過電抗器局部降壓后再加到電動(dòng)機(jī)上，從而使電動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。單相電容啟動(dòng)和運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)的及調(diào)速實(shí)際線路(電風(fēng)扇)

圖5-36(b)的接線與(a)相仿，只是在其副繞組中還串有一組反繞(或有時(shí)也用正繞)的線圈，用來(lái)調(diào)整中、慢擋時(shí)主、副繞組電流的大小和相位，使之盡量趨于對(duì)稱，改善電機(jī)性能。但是這組反繞線圈串接在副繞組回路中，相當(dāng)于改變了副繞組的電抗，所以在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)脑褦?shù)比和工作電容。

采用外接電抗器調(diào)速，電抗值可任意選擇，電機(jī)調(diào)速范圍可以很大。前述的L、T接法調(diào)速，可以看成是線圈繞在電機(jī)內(nèi)部的降壓調(diào)速。受到定子槽空間的限制，可調(diào)電抗值不會(huì)太大，調(diào)速范圍有限，只適用調(diào)速范圍不大的場(chǎng)合。

(2)采用自耦變壓器調(diào)壓調(diào)速采用自耦變壓器可以改變輸出電壓，達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。而且其方式靈活，可以多樣化供電。圖5-37所示為自耦變壓器調(diào)速接線圖。

圖(a)的接線，對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，與串電抗器調(diào)速?zèng)]有區(qū)別。對(duì)電源來(lái)說(shuō)，可使輸入電流在數(shù)值上減少些，可提高功率因數(shù)。但是，自耦變壓器的功率要比電抗器的稍大些。這種調(diào)速的缺點(diǎn)也和電抗器調(diào)速一樣，就是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩低。因?yàn)檗D(zhuǎn)矩與所加電壓平方成正比，往往是降壓滿足了降速要求，同時(shí)也使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大降低，以致啟動(dòng)困難。這種調(diào)速法適用于輕載或空載啟動(dòng)場(chǎng)合，例如電風(fēng)扇等負(fù)載隨轉(zhuǎn)速而變的場(chǎng)合。

圖(b)是副繞組接全壓，僅改變主繞組電壓來(lái)調(diào)速。這樣，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小僅與主繞組電壓成正比，不致于隨電壓平方比例減少，因此，這種調(diào)速可以改善啟動(dòng)性能。它的轉(zhuǎn)換開關(guān)比圖(a)所示要復(fù)雜些。因?yàn)樵谥骼@組沒有接通時(shí)，副繞組也不應(yīng)通電，也要與電源有一端斷開，這樣就需要開關(guān)上有兩排觸點(diǎn)，分別供主、副繞組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)用。圖(c)的接線，可在降低主繞組電壓的同時(shí)提高副繞組電壓，可使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大些，以滿足需要。自耦變壓器調(diào)速的主要特點(diǎn)是供電可多樣化，可連續(xù)調(diào)節(jié)電壓。圖(b)可視為基本類型。與抽頭調(diào)速比較，有損耗小、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、不使電機(jī)繞線復(fù)雜化的優(yōu)點(diǎn)。與串電抗器調(diào)速比較，它的鐵心磁通小，磁路不致飽合。電抗器會(huì)因飽合而使電流畸變，出現(xiàn)高次諧波分量，以致增大損耗，產(chǎn)生噪聲。自耦變壓器僅對(duì)主繞組供電，所用功率較小，可以用原來(lái)的電抗器改繞。這樣，既可以改善啟動(dòng)性能，也降低了調(diào)速時(shí)所消耗的功率。

(3)采用雙向晶閘管調(diào)壓調(diào)速最近，采用雙向晶閘管VT調(diào)節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越來(lái)越多。圖5-38所示為單相異步電動(dòng)機(jī)采用雙向晶閘管調(diào)壓調(diào)速線路圖。只要改變晶閘管導(dǎo)通角(即改變電位器RP(R=50kΩ))之值，就可以改變電動(dòng)機(jī)端電壓的大小，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。

圖中VT是雙向晶閘管，VD是用以觸發(fā)雙向晶閘管的雙向二極管。

雙向二極管兩端電壓超過阻斷電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通，使雙向晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。

工作原理:

220V交流電源經(jīng)RP(50kΩ電位器)向C2(0．22μF)充電，電容C2兩端電壓上升，當(dāng)上升至雙向二極管VD的阻斷電壓時(shí)，VD導(dǎo)通，使雙向晶閘管導(dǎo)通。由于觸發(fā)電路工作在交流電路中，因此，在正、負(fù)兩個(gè)半周對(duì)稱地分別發(fā)出一次正脈沖和負(fù)脈沖給晶閘管控制極，使雙向晶閘管在正、負(fù)半周內(nèi)，對(duì)稱地各導(dǎo)通一次。增大電位器RP的阻值，使電容C2充電變慢，延遲了雙向二極管轉(zhuǎn)折導(dǎo)通時(shí)間，也就增大了雙向晶閘管的觸發(fā)角，導(dǎo)通角減小，輸出電壓降低。反之，輸出電壓升高。達(dá)到了調(diào)壓調(diào)速的目的。

在小導(dǎo)通角時(shí)，電位器RP阻值增大，使電容器C2充電很慢，由于在小導(dǎo)電角時(shí)，觸發(fā)電路電源電壓已過峰值并降得很低，使C2充電電壓過小，不足以擊穿雙向二極管。因此另增一阻容電路(R1C1)、R1=22kΩ、C1=0.22μF，使在小導(dǎo)電角時(shí)，獲得一個(gè)滯后電壓Uc1，它給電容C2增加一個(gè)充電電路，R2是充電電路電阻。使在小導(dǎo)電角時(shí)，C2的充電電壓能增大，以保證晶閘管可靠地觸發(fā)導(dǎo)通。因此增設(shè)R1C1阻容電路后，能使雙向晶閘管最小導(dǎo)通角減小，擴(kuò)大調(diào)壓范圍，調(diào)速范圍也就隨之?dāng)U大了。

(4)采用PTC元件調(diào)速在需要有微風(fēng)擋的電風(fēng)扇中，常采用PTC元件調(diào)速電路。所謂微風(fēng)，是指電扇轉(zhuǎn)速在500r/min以下送出的風(fēng)，如果采用一般的調(diào)速方法，電扇電動(dòng)機(jī)在這樣低的轉(zhuǎn)速下往往難以啟動(dòng)，較為簡(jiǎn)單的方法就是利用PTC元件的特性來(lái)解決這一問題。

圖5-39為PTC元件的工作特性，當(dāng)溫度t較低時(shí)，PTC元件本身的電阻值很小，當(dāng)高于一定溫度后（圖中A點(diǎn)以上，稱居里溫度），即呈高阻狀態(tài)，這種特性正好滿足微風(fēng)擋的調(diào)速要求。

圖5-40即為風(fēng)扇微風(fēng)擋的元件調(diào)速電路，在電扇啟動(dòng)過程中，電流流過PTC元件，電流的熱效應(yīng)使PTC元件溫度逐步升高，當(dāng)達(dá)到居里溫度時(shí)，PTC元件的電阻值迅速增大，使電扇電動(dòng)機(jī)上的電壓迅速下降，進(jìn)入微風(fēng)擋運(yùn)行。*第四節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)的繞組

一、單層繞組二、雙層繞組三、正弦繞組

一、單層繞組1．單層疊繞組2．單層交叉式繞組3．單層鏈?zhǔn)嚼@組4．電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)繞組5．單層同心式繞組

1．單層疊繞組這種繞組采用整距，其繞組展開圖如圖5-41所示，繞組間的聯(lián)線是順接串聯(lián)(首尾相接)，屬于庶極式繞組。由圖可見，主繞組和副繞組由互不交叉的兩部分線圈組成，其端部排列是不均勻的。但這種繞組可使電動(dòng)機(jī)制成分割式定子，嵌線時(shí)采用“吊把”法，吊把線圈的數(shù)目等于節(jié)距y，可把整組線圈的另一邊按順序嵌入相應(yīng)定子槽內(nèi)；當(dāng)一組嵌完后，再依次嵌入第二組線圈。

2．單層交叉式繞組這種繞組節(jié)距必為偶數(shù)，繞組的組間接線采用反接串聯(lián)的單層整距繞組，如圖5-42所示。這種繞組嵌線時(shí)，先將兩個(gè)線圈的有效邊分別嵌入相鄰的兩槽內(nèi)，空出兩槽后，便可分別將其余各線圈依據(jù)此規(guī)律按順序嵌入相應(yīng)槽內(nèi)，直至完成。

3．單層鏈?zhǔn)嚼@組這種繞組的節(jié)距必須為奇數(shù)，其繞組展開圖如圖5-43所示。圖中線圈節(jié)距y=5，雖然比極距縮短一槽，但從兩極的槽中心跨距來(lái)看，仍屬整距繞組。嵌線時(shí)采用隔槽下線，即嵌一槽，空一槽，依次進(jìn)行。

4．電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)繞組單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，副繞組不脫離電源，而串聯(lián)電容器并聯(lián)于線路上進(jìn)行分相。因此，實(shí)質(zhì)上是主，副繞組相同的兩相繞組。

繞組通常采用同心式線圈反接串聯(lián)方式。當(dāng)每極每相槽數(shù)為偶數(shù)時(shí)，電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)繞組的排列展開圖如圖5-44所示。

由圖可見，繞組實(shí)際嵌放槽數(shù)(16)少于定子槽數(shù)(18)，有兩槽是空槽。這是為避免繞組成為分?jǐn)?shù)槽而造成繞組安排上的困難。這樣空出兩槽是允許的，．但必須使空出的槽安排在定子的對(duì)稱位置上。當(dāng)每極每相槽數(shù)為奇數(shù)時(shí)，如采用繞組間反接串聯(lián)方式時(shí)，就必須采用單雙線圈交叉排列方式，如圖5-45所示

5．單層同心式繞組單層同心式繞組在單相異步電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用較多，它也是采用短距線圈的整距繞組。繞組采用組間反接串聯(lián)，主、副繞組可以分別嵌線，可將主繞組全部嵌完再嵌副繞組，嵌線時(shí)不用吊把，所以嵌線或修理副繞組都很方便。其繞組排列展開圖如圖5-46所示。具體畫展開圖的步驟可按下面敘述進(jìn)行。

5．單層同心式繞組

在電容啟動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)中、主繞組占總槽數(shù)的2/3，啟動(dòng)繞組占1/3。在電容啟動(dòng)及運(yùn)行電動(dòng)機(jī)(雙值電容電動(dòng)機(jī))中主、副繞組各占總槽數(shù)的一半。主、副兩繞組的軸線在空間相隔90°電角度。副繞組的匝數(shù)一般為主繞組匝數(shù)的1/2～2/3，其導(dǎo)線截面通常為主繞組的1/2～1/3。

圖5-47表示一臺(tái)單相四極24槽電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)單層同心式繞組展開圖及畫圖步驟。圖中U1U2為主繞組，Z1Z2為啟動(dòng)繞組，整個(gè)圓周為2×360°=720°電角度，每隔一個(gè)槽為30°電角度(

)。主繞組占總槽數(shù)的2/3(占120°相帶)，占16個(gè)槽。副繞組占總槽數(shù)的1/3(占60°相帶)，占8個(gè)槽。主、副繞組軸線相距90°電角度，符合兩相繞組產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的要求。

畫繞組展開圖時(shí):

(1)分極、分相帶方法同三相異步電動(dòng)機(jī)一樣，如圖5-47(a)所示。

計(jì)算主繞組每極每相槽數(shù)

副繞組每極每相槽數(shù)

(2)根據(jù)主、副繞組所占的相帶進(jìn)行繞組聯(lián)接。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)要求把主繞組的線圈組串聯(lián)成一路，如圖5-47(b)所示。副繞組的線圈也串聯(lián)成一路，所以在相鄰兩個(gè)磁極下，線圈組之間的首端與首端相接(即頭-頭)，末端與末端相接(即尾-尾)，然后由U1U2引出，Z1Z2引出接電容器，再進(jìn)行電氣連接，如圖5-47(c)所示。

二、雙層繞組同心式分布繞組能自行消除三次諧波，但不能消除高次諧波(5次、7次等)。為了消弱高次諧波的影響，可采用2/3節(jié)矩的短節(jié)距雙層繞組，可以改善啟動(dòng)性能和運(yùn)行性能。但在小型電動(dòng)機(jī)中，由于定子內(nèi)徑小，嵌線困難，很少采用；在定子內(nèi)徑較大，多極時(shí)經(jīng)常采用。

圖5-48是一種常用的吊風(fēng)扇繞組展開圖，18極36槽，采用雙層繞組。很明顯，每極只有兩個(gè)槽，主、副繞組各占一個(gè)槽，每只線圈節(jié)距為2，主、副繞組的線圈總數(shù)都是18個(gè)。圖中只畫出一個(gè)繞組，另一個(gè)繞組的連接法與這個(gè)繞組相同。

三、正弦繞組單相異步電動(dòng)機(jī)采用一種能產(chǎn)生或接近正弦波形磁場(chǎng)的繞組，稱正弦繞組。這種繞組一般是同心式繞組，主繞組放在槽的下層，副繞組放在槽的上層。同一繞組中各個(gè)繞組元件的匝數(shù)不等，線圈匝數(shù)按正弦規(guī)律分布，這種分布規(guī)律的繞組可得到理想的正弦波形的磁場(chǎng)。

正弦繞組有如下特點(diǎn):

①正弦繞組的基波繞組系數(shù)比普通繞組低，說(shuō)明正弦繞組用銅量比普通繞組多，得到好的波形是以多用銅為代價(jià)的；②正弦繞組的諧波強(qiáng)度都幾乎等于零，說(shuō)明正弦繞組能有效地消除各次諧波；③齒諧波不能被正弦繞組消除，可以證明齒諧波具有與基波相同的繞組系數(shù)。正弦繞組雖然多用一些銅，但它的優(yōu)點(diǎn)十分突出，在單相電機(jī)（包括單相同步電動(dòng)機(jī)）中得到廣泛應(yīng)用。因此，在拆修這類電動(dòng)機(jī)繞組時(shí)，應(yīng)仔細(xì)查清繞組的布置，將各繞組的匝數(shù)作好記錄，按原數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)，以保證修理后的電動(dòng)機(jī)具有與原電動(dòng)機(jī)相同的性能。

例如，一臺(tái)180W單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，采用兩相正弦繞組，定子有24槽，4極，下層為主繞組，上層為副繞組，每極6槽，四個(gè)繞組元件，采用如下分布方式，如圖5-49所示。

采用正弦繞組時(shí)，定子鐵心槽數(shù)基本上按主繞組和副繞組對(duì)等分配，而且把兩種繞組按不同數(shù)量分布在定子各槽中。正弦繞組既有同心式繞組的特點(diǎn)，又有雙層繞組的特點(diǎn)。

主、副繞組各槽分配規(guī)律是如何進(jìn)行計(jì)算：

掌握正弦繞組一般的分配規(guī)律，既可以對(duì)一般正弦繞組電動(dòng)機(jī)進(jìn)行維修，又可以將其它繞組的電動(dòng)機(jī)改裝為正弦繞組的電動(dòng)機(jī)，下面提供一種切實(shí)可行的計(jì)算方法。正弦繞組每極下匝數(shù)分配可以這樣進(jìn)行:

(1)根據(jù)主、副繞組總串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)NU、NF，依據(jù)磁極對(duì)數(shù)p計(jì)算出主、副繞組每個(gè)磁極下的匝數(shù)。

(2)根據(jù)電動(dòng)機(jī)定子槽數(shù)確定主繞組每極下線圈組數(shù)。進(jìn)而可確定每組線圈的匝數(shù)。

(3)計(jì)算槽距角的電角度

(4)計(jì)算