單相異步電動機的繞制
單相異步電動機的分類及結(jié)構(gòu)特點
一、單相異步電動機的分類及結(jié)構(gòu)特點
單相異步電動機是用單相交流電源供電的一類驅(qū)動用電動機。它具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運行可靠及維修方便等一系列優(yōu)點。特別是因為它可以直接使用220v交流電源，所以廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)和日常生活中。如手電鉆、小型風(fēng)機、醫(yī)療器械、風(fēng)扇、洗衣機、冷凍機及電影放映機等。
與同功率的三相異步電動機相比較，單相異步電動機的體積大、性能較差，因而單相
異步電動機只宜做成小型的，功率范圍在8—1500w之間。
(一)分類
按起動與運行分為：YU電阻起動單相異步電動機；YC電容起動單相異步電動機；YY電容運轉(zhuǎn)單相異步電動機；YL雙值電容單相異步電動機；YJ罩極單相異步電動機；YJF罩極中相異步電動機(方形)以及以上各種高效率的單相異步電動機。
(二)一般單相異步電動機的結(jié)構(gòu)特點
這種電動機結(jié)構(gòu)與一般小型三相異步電動機相似。
1．定子
定子結(jié)構(gòu)有兩種形式。較大功率的采用和三相異步電動機相似的結(jié)構(gòu)，定子鐵心也是用硅鋼片沖壓而成。鐵心槽內(nèi)放置有兩套繞組，一套是主繞組，也稱工作繞組，另一套是副繞組。俗稱起動繞組(內(nèi)總槽的1／3)。兩種繞組一般采用同心式繞組，其軸線在空間相隔90度電角度。功率較小的定子鐵心制成凸極形狀，磁極的一部分被短路環(huán)罩住，凸極上裝有主繞組，一般為集中式繞組。
2．轉(zhuǎn)子
單相異步電動機轉(zhuǎn)子與于三相異步電動機籠型轉(zhuǎn)子相同，鐵心用硅鋼片疊壓而成，鐵心槽內(nèi)裝有籠型繞組、一般為鑄鋁轉(zhuǎn)子。
二、電阻起動電動機結(jié)構(gòu)特點
在結(jié)構(gòu)上電阻起動電動機(又稱分相電動機)的定子、轉(zhuǎn)子、端蓋均與一般單相異步電動機相同。定子槽內(nèi)嵌置兩套繞組，繞組的布置見下圖，所不同的是有起動裝置。
主繞組和副繞組的布置
因為電阻起動電動機的副繞組，只允許在電動機起動過程中接人電路，所以當電機達到額定轉(zhuǎn)速時的70％一80％后，起動開關(guān)可將副繞組從電路中斷開，起到保護該繞組的作用。目前起動裝置有如下4種。
(一)離心式開關(guān)
離心式開關(guān)包括靜止部分與旋轉(zhuǎn)部分。旋轉(zhuǎn)部分則裝在轉(zhuǎn)軸上。靜止部分是中兩個半圓形銅環(huán)組成，這兩個半圓形銅環(huán)中間用絕緣材料隔開、它裝在電動機的前端蓋內(nèi)
其結(jié)構(gòu)見下圖。
a)旋轉(zhuǎn)部分 b）靜止部分
1---指型銅觸片 2----銅環(huán) 3----絕緣
(二)起動繼電器
起動繼電器是利用起動電流大小，位繼電器動作、從而接通或切斷起動繞組的。起動繼電器一般裝在電動機機殼上的接線盒里．起動繼電器的電流及引線圈接在一次側(cè)主繞組線路中，常開觸頭接在副繞組線路中。
(三)按鈕開關(guān)
有些電阻起動電動機用技鈕開關(guān)起動．在電動機的起動繞組串聯(lián)一個起動按鈕．在電動機接通電源的同時按壓按鈕，接通起動繞組。當轉(zhuǎn)速達到一定數(shù)值時，可松開起動按鈕，切斷起動繞組電源。
(四)PTC起動元件
該元件是一種正溫度系數(shù)的熱敏電阻，“通”至“斷”的過程即為低阻向高阻態(tài)轉(zhuǎn)變過程。一般冰箱用的PTC元件．體積只有貳分硬幣大小。其特點是：無觸點、無電弧，工作過程比較安全、可靠、安裝方便，價格便宜。缺點是不能連續(xù)起動，兩次起動間隔3—5min。低阻時約幾歐至幾十歐，高阻時為幾十千歐。
三、電容式電動機結(jié)構(gòu)特點
電容式電動機的基本結(jié)構(gòu)與電阻電動機大致相同，而區(qū)別僅在于電容式電動機在運轉(zhuǎn)時，副繞組中始終串有電容器。這種電動機共分為3種：電容起動、電容運轉(zhuǎn)和電容起動與運轉(zhuǎn)電動機。
(一)電容起動電動機
單相電容起動異步電動機的原理圖見下圖。副繞組F1F2、電容C與開關(guān)S串聯(lián)
后，與主繞組D1D2接到同電源上。
單相電容起動異步電動機的副繞組和電容器只允許短時間工作。當電動機起動后，待轉(zhuǎn)速達到75％—80％額定轉(zhuǎn)速時、由起動開關(guān)S將副繞組切離電源，主繞組單獨運行。
(二)電容運轉(zhuǎn)式電動機
電容起動單相異步電動機的副繞組串接一個工作電容器C后，與主繞組并接于電源，且副繞組與主繞組同時參與運行。因此，這種電動機有較高的功率因數(shù)
和效率，體積小，重量輕，一般適用于洗衣機、風(fēng)扇及通風(fēng)機等各種空載和輕載起動。
(三)電容起動與運轉(zhuǎn)式電動機
電容起動與運轉(zhuǎn)單相異步電動機是上述電容起動與電容運轉(zhuǎn)式電動機的組合。這種電動機用了兩個電容器Cl和C2。電容器Cl固定串入副繞組內(nèi)，它的電容量較小，而電容較大的電容器C2則通過離心開關(guān)S與電容器C1串聯(lián)。當接通外施電源時，兩個電容都處于工作狀態(tài)，電動機便開始起動。當轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速75％左右時，離心開關(guān)S將電容器C2切除，而電容器Cl則繼續(xù)留在電路中運行。
這種電動機具有較高的起動性能、過載能力、功率因數(shù)和效率，適用于電影放映機、家用電器和小型機床。
四、罩極電動機結(jié)構(gòu)特點
罩極電動機是單相異步電動機中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，而且堅固可靠、成本低廉、運行時噪聲微弱以及對于無線電沒有干撓等優(yōu)點。它一般用于空載或空載起動的小功率場合，如電扇、儀器用電機、電動模型及鼓風(fēng)機等。
罩極式動機轉(zhuǎn)子一般為籠型轉(zhuǎn)子，有的制成外轉(zhuǎn)子，即將籠型轉(zhuǎn)子置于定子的外圓。各種吊風(fēng)扇電機就是采用這種結(jié)構(gòu)。定子鐵心有兩種結(jié)構(gòu)，凸極式或隱極式．其結(jié)構(gòu)如下：
(一)凸極式罩極電動機
凸極式罩極電動機定子鐵心不同于普通單相異步電動機。其外形是一種方形或圓形的磁場框架，磁極突出，凸極中間開一個小槽、用短路銅環(huán)罩住約1／3磁極面積。短路環(huán)起輔助繞組，而凸極磁極上集中繞組則起主繞組作用。罩極式電動機的定子形式有多種多樣，見下圖所示。其中圖d是最常見的一種，只有一個繞組(主繞組)繞在絕緣框上，框孔的鐵心片插人后，再嵌插定子鐵心，用螺栓將鐵心緊固。罩極繞組是用粗銅線制成。
罩極電動機定子的各種結(jié)構(gòu)形式
1一磁被；2一破壞；3一罩極固；4一機座；5一絕緣框；6一鐵心片；7一定于鐵心
此外．在飛速發(fā)展的家用電器中，又設(shè)計出一種長方形定子鐵心罩極電機，適用于位置很小的場合．這樣容易改變磁極對數(shù)．改變繞組接法達到變速的目的。
(二)隱極式罩極電動機
隱極式罩極電動機定子沖片與一般單相異步電動機相同。定子繞組采用分布繞組，主繞組分布于定子槽內(nèi)，嵌放在槽子的底層。罩極繞組不用短路銅環(huán)．而是用¢5mm絕緣導(dǎo)線繞成分布繞組(2—8匝)，嵌放在槽的上層。主繞組與罩極繞組在空間相距一定的角度(約45°電角度)。
(三)罩極電動機旋轉(zhuǎn)方向的改變方法
1．普通罩極電動機旋轉(zhuǎn)方向的改變
罩極電動機的轉(zhuǎn)向，是從主繞組軸線轉(zhuǎn)向罩極繞組軸線的，如果要改變普通罩極電動機的旋轉(zhuǎn)方向．就只要將電動機拆開，把定子或轉(zhuǎn)子反向安裝．如圖下a所示，是沿順時針方向旋轉(zhuǎn)的電動機。而圖b只是將定子鐵心反向安裝，則電動機沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。
2．可逆轉(zhuǎn)罩極電動機旋轉(zhuǎn)方向的改變
在隱極式罩極電動機中，可以正反方向運轉(zhuǎn)，這種可逆電動機的定子槽中必須具有一套主繞組與兩套罩極繞組，其極數(shù)相同。當電動機朝一個方向旋轉(zhuǎn)時，只有一套罩極繞組起作用。
下圖表示的是4極12槽可逆轉(zhuǎn)罩極電動機的繞組實際接線圖。一套主繞組與兩套罩極繞組分別各自串聯(lián)、每組的極性與它左右相鄰的極性相反。電動機向某一方向旋轉(zhuǎn)時，一組罩極繞組的電路閉合，同時另一罩極繞組斷電，改變轉(zhuǎn)向只要通過開關(guān)與A或B接通即可。
4極12槽可逆轉(zhuǎn)罩極電動機繞組的實際接線圖
還有一種可逆轉(zhuǎn)罩極電動機，它是用兩組主繞組和一組罩極繞組，如下圖所示
繞組可以是線繞的、也可以是銅圈。沿順時針方向旋轉(zhuǎn)時，則給相應(yīng)的主繞組U1通電，繞組U2斷電；沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，則讓主繞組U2通電，繞組U1斷電。
雙主極繞組可逆轉(zhuǎn)電動機的配置
U1一沿順時針方向旋助時主繞組
U2一沿反時針方向旋轉(zhuǎn)時主繞組
五、配置槽絕緣
一般單相電動機的槽絕緣有層間絕緣的聚酯薄膜青殼紙。
槽絕緣的長度取定于槽的全長加6—12mm．再兩頭打反折，以防止槽絕緣沿槽內(nèi)滑動，層間絕緣的長度，一股掌握在兩端各伸出鐵心8一12m；覆蓋紙的長度按照槽絕緣的長度而定。
端部絕緣，即線圈之間的絕緣，其尺寸大小應(yīng)按端部實際形狀裁剪，相鄰線圈組應(yīng)嚴格地分開。以保證線閣組之間絕緣良好。
六、繞線及繞線模尺寸的確定
電動機繞組的重繞方法有3種：手繞、模繞和束繞。由于手繞和束繞操作不方便，工作效率低，除局部更換繞組采用手繞法外，全部更換繞組時，一般采用模統(tǒng)方法。模繞時，必須先用木制或金屬制成的繞模繞好線圈，然后將繞好的線圈嵌入槽內(nèi)。線模的形狀和尺寸的測定與三相電動機相似。最小線圈的直線部分兩端伸出鐵心的長度大于6mm．最大線圈的端部不應(yīng)與端蓋相碰擦。由于線圈尺寸較小，每個線圈的線模可做成整塊的，并把模心做成一定的斜度，以便取下線圈。線模模心的厚度一般以鐵心槽深的3／4來確定。
同心式繞組的繞線模，如圖所示。繞線之前用螺母將一個極下面的數(shù)個同心模夾緊，繞線時從最小線圈開始，然后再繞較大的線圈。待全部繞好后，將每個線圈扎好，松開螺母．取下線圈。
同心式繞線模
七、嵌線
嵌線前．應(yīng)準備好嵌線用的絕緣材料(如層間絕緣、槽絕緣、槽楔和綁扎帶等)和嵌線工具(如劃針、樂腳、手術(shù)用彎頭長柄剪刀、棕膠錘子、頂銷棒、墊打板等)。
嵌線時，注意不能損傷導(dǎo)線的絕緣。槽絕緣要在末嵌線之前全部故人槽內(nèi)，位置要符合要求，線圈的有效邊嵌入槽內(nèi)后要排列整齊，線圈伸出鐵心兩端的長度應(yīng)適宜
八、繞組接線
1．單相電動機繞組接線
單相電動機的繞組接線具有以下兩個基本特點：
(1)主、輔助繞組的接線方式基本一致。如果工作繞組(主繞組)是串聯(lián)接法
動繞組(輔助繞組)也用串聯(lián)接法。
(2)不管電動機的極數(shù)有多少，同一繞組相鄰兩磁極的極性必須是相反的。所以兩相鄰線圈組的接法是，在串聯(lián)接線時應(yīng)當是“反串聯(lián)”，即“頭—頭”連接或“尾—尾”連接。
2工作繞組的串聯(lián)接法
如圖所示為4極分相電動機運轉(zhuǎn)繞組的基本接法。
為了作圖簡單，分相電動機繞組的接線圖可以簡化，如上圖可用簡化下圖來表示。圖中的長方塊表水產(chǎn)生一個磁極的線圈組，S、N、S、N表示各線圈組產(chǎn)生的磁極極性。箭頭則表示流經(jīng)各線圈組的電流方向。
3．起動繞組的串聯(lián)接法
起動繞組的接法與工作繞組的接法基本相同，不同之處是多一個起動開關(guān)。根據(jù)開關(guān)的串接位置不同，有兩種接法，一是串接在起動繞組的中間．即串在第二和第三繞組中間，二是串接在起動繞組的首端或末端，如下圖所示。
4．并聯(lián)接法
普通分相電動機一般都是采用串聯(lián)接法、但也有少數(shù)電動機采用并聯(lián)接法(或稱雙聯(lián)法)。其接法也有兩種，一是“頭—頭”或“尾—尾”相接，二是“頭—尾”相接，如下圖所示。
九、試驗
為了判斷繞組接線是否接錯，可按右手螺旋法則、指南針法以及鐵打法等進行檢查和驗證，并用兆歐表檢查絕緣確認無誤后，再進行綁扎、裝機、點動試轉(zhuǎn)．看其是否正常。
十、導(dǎo)線接頭焊接與包扎方法
一般焊接時，先將兩根待焊的導(dǎo)線留以適當?shù)拈L度，并將導(dǎo)線線頭絕緣漆刮去，長度約15—30mm，然后將兩根導(dǎo)線緊緊地絞在一起用錫焊牢。錫焊部分長度不少于l0mm。焊口用20一30mm的蠟套管或聚氯乙烯套管套好。具體操作分為了步，如下圖所示。
電動機引出線的焊接方法與此相同。線焊好后，進行整形，同時用白布帶或玻璃絲繩將一次側(cè)、二次側(cè)繞組及引出線牢牢地綁在一起。
九、浸錫與烘焙
先將定子放在烘箱內(nèi)預(yù)烘4—6h，保持溫度105—115℃．然后將溫度降至80°C，后浸1032漆10—15min，立起滴漆0.5h以上，再經(jīng)6—8h烘焙即可。
十一、單相異步電動機繞組嵌線工藝
1．單相單層同心式電動機繞組嵌線方法
單層同心式繞組嵌線時，應(yīng)先嵌主繞組相。方法是一個線圈組一個線圈組的嵌，在嵌每個線圈組時，先嵌小線圈，后嵌大線圈。將一次繞組嵌好線后，再用同樣的方法將副繞組一一嵌進槽內(nèi)。
2．單相雙層短距繞組的嵌線方法
單相雙層短距繞組的嵌線方法，同三相雙層短距繞組完全一樣現(xiàn)以2p=4,Q1=24槽為例，說明嵌線方法。
如下圖所示，圖中1、2、3、…、7、8為線圈組號，其主、輔助繞組的線圈節(jié)距y＝4．即1跨5，線圈數(shù)q1＝4,q2＝2。具體嵌線工藝如下；
(1)嵌線前，注意使線圈的引出線置于靠近機殼上有出線孔的一端、以免線引出困難。一般嵌線時，習(xí)慣左端進線圈的應(yīng)將機殼帶出線孔的一端朝左，且放置穩(wěn)當。
(2)開始聯(lián)線時，首先要確定暫時不嵌的起把線圈的上層邊。
先將線圈組①的4個線圈下層邊依次依人5、6、7、8槽內(nèi)。而線圈組①的上層邊，由于要壓著線圈組⑧全部及線圈組⑦部分的下層邊，所以暫時不能嵌入相應(yīng)的l、2、3、4槽內(nèi)。
(3)嵌完4個起把線圈的下層邊以后，在它的上面放好層間絕緣并壓緊，再依次嵌線圈組2、③、④、5、⑥、⑦、⑧的各個線圈的下層邊和上層邊。每個下層邊嵌進槽以后，都要在它的上面放好層間絕緣。
(4)直到全部線圈的下層邊嵌進槽以后，方可把起把線圈的4個上層邊依次嵌入槽子的上層。線圈組①的第4只線圈的上層邊是最后一個嵌進4號槽內(nèi)的。
(5)同相的各線圈組之間的連接，按反串聯(lián)規(guī)律，即上層邊引出線接上層邊引出線，因為它們位于上面，又叫面接線。下層邊的引出線接下層邊的引出線．因為它們位于槽底，又叫底接線。
實訓(xùn)二十一 單相異步電動機堵轉(zhuǎn)電流及堵轉(zhuǎn)損耗的測定
堵轉(zhuǎn)試驗開始前，必須核對電動機的旋轉(zhuǎn)方向、用制動棒堵住轉(zhuǎn)子、被制動的電動機接在電壓可調(diào)節(jié)的線路上。當調(diào)節(jié)到額定電壓(額定電壓的偏差不大于土l0％)時，接通電源，盡快地讀取電壓、電流及輸入功率，應(yīng)在5S內(nèi)完成。然后立即將電動機線路斷開，以防止電動機因短路電流過大而發(fā)熱。測量線路見下圖所示．測得在額定電壓下的堵轉(zhuǎn)電流的保證值應(yīng)符合技術(shù)要求。
實驗線路圖 離心開關(guān)斷開時轉(zhuǎn)速的測定
單相異步電動機的空載電演和損耗的測定
在進行空載試驗之前，電動機應(yīng)在額定電壓下空載運轉(zhuǎn)10—15min，使電動機軸承的溫度及摩擦損耗達到穩(wěn)定狀態(tài)。然后測量電壓、電流及輸入功率。測量功率時，需用低功率因數(shù)瓦特表測量。
檢查試驗所測得的空載持件數(shù)據(jù)、必須與型式試驗的空載特件的線進行校對，符合技術(shù)條件的認為合格。
單相異步電動機離心開關(guān)斷開時轉(zhuǎn)速的測定
在被試電動機副繞組離心開關(guān)兩端線路上串接一只指示燈，并施加適當?shù)碾娫措妷�，此時電動機未轉(zhuǎn)動．離心開關(guān)閉合，指示燈亮。當被試電動機由可調(diào)速的原動機拖動到空載運轉(zhuǎn)時(如圖所示)，調(diào)節(jié)原動機的轉(zhuǎn)速，由零值起逐漸升高轉(zhuǎn)速，并隨時測量被試電動機轉(zhuǎn)速及觀察指示燈，當指示燈熄滅，證明離心開關(guān)斷開，同時記下指示燈熄滅一瞬間的轉(zhuǎn)速，此轉(zhuǎn)速即為離心開關(guān)斷開時的轉(zhuǎn)速。