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常用單相電機的種類及特性

在家用電器設備中,常配有小型單相交流感應電動機。交流感應電動機因應用類別的差異,一般可分為分相式電動機、電容啟動式電動機、永久分相式電容電動機、罩極式電動機、永磁直流電動機及交直流電動機等類型。

一般的三相交流感應電動機在接通三相交流電后,電機定子繞組通過交變電流后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并感應轉(zhuǎn)子,從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電動勢,并相互作用而形成轉(zhuǎn)矩,使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。但單相交流感應電動機,只能產(chǎn)生極性和強度交替變化的磁場,不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,因此單相交流電動機必須另外設計使它產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,轉(zhuǎn)子才能轉(zhuǎn)動,所以常見單相交流電機有分相啟動式、罩極式、電容啟動式等種類。

1. 分相啟動式電動機

分相式電動機廣泛應用于電冰箱、洗衣機、空調(diào)等家用電器中。該電機有一個鼠籠式轉(zhuǎn)子和主、副兩個定子繞組。兩個繞組相差一個很大的相位角,使副繞組中的電流和磁通達到最大值的時間比主繞組早一些,因而能產(chǎn)生一個環(huán)繞定子旋轉(zhuǎn)的磁通。這個旋轉(zhuǎn)磁通切割轉(zhuǎn)子上的導體,使轉(zhuǎn)子導體感應一個較大的電流,電流所產(chǎn)生的磁通與定子磁通相互作用,轉(zhuǎn)子便產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩。當電機一旦啟動,轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速70%時,離心開關脫開副繞組即斷電,電機即可正常運轉(zhuǎn)。

2. 罩極式電動機

罩極式單相交流電動機,它的結構簡單,其電氣性能略差于其他單相電機,但由于制作成本低,運行噪聲較小,對電器設備干擾小,所以被廣泛應用在電風扇、電吹風、吸塵器等小型家用電器中。罩極式電動機只有主繞組,沒有副繞組(啟動繞組),它在電機定子的兩極處各設有一副短路環(huán),也稱為電極罩極圈。當電動機通電后,主磁極部分的磁場產(chǎn)生的脈動磁場感應短路而產(chǎn)生二次電流,從而使磁極上被罩部分的磁場,比未罩住部分的磁場滯后些,因而磁極構成旋轉(zhuǎn)磁場,電動機轉(zhuǎn)子便旋轉(zhuǎn)啟動工作。罩極式單相電動機還有一個特點,即可以很方便地轉(zhuǎn)換成二極或四極轉(zhuǎn)速,以適應不同轉(zhuǎn)速電器配套使用。

3. 電容式啟動電動機

該類電動機可分為電容分相啟動電機和永久分相電容電機。這種電機結構簡單、啟動快速、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,被廣泛應用在電風扇、排風扇、抽油煙機等家用電器中。電容分相式電動機在定子繞組上設有主繞組和副繞組(啟動繞組),并在啟動繞組中串聯(lián)大容量啟動電容器,使通電后主、副繞組的電相角成90°,從而能產(chǎn)生較大的啟動轉(zhuǎn)矩,使轉(zhuǎn)子啟動運轉(zhuǎn)。

對于永久分相電容電動機來說,其串接的電容器,當電機在通電啟動或者正常運行時,均與啟動繞組串接。由于永久分相電機其啟動的轉(zhuǎn)矩較小,因此很適于排風機、抽風機等要求啟動力矩低的電器設備中應用。電容式啟動電動機,由于其運行繞組分正、反相繞制設定,所以只要切換運行繞組和啟動繞組的串接方向,即可方便實現(xiàn)電機逆、順方向運轉(zhuǎn)。

4. 交、直流兩用電動機

一般常用單相交流電動機,在交流50Hz電源中運行時,電動機轉(zhuǎn)速較高的也只能達每分鐘3000轉(zhuǎn)。而交直流兩用電動機在交流或直流供電下,其電機轉(zhuǎn)速可高達20000轉(zhuǎn),同時其電機的輸出啟動力矩也大,所以盡管電機體積小,但由于轉(zhuǎn)速高輸出功率大,因此交直流兩用電動機在洗衣機、吸塵器、排風扇等家用電器中得以應用。

交、直流兩用電動機的內(nèi)在結構與單純直流電機無大差異,均由電機電刷經(jīng)換向器將電流輸入電樞繞組,其磁場繞組與電樞繞組構成串聯(lián)形式。為了充分減少轉(zhuǎn)子高速運行時電刷與換向器間產(chǎn)生的電火花干擾,而將電機的磁場線圈制成左右兩只,分別串聯(lián)在電樞兩側。兩用電機的轉(zhuǎn)向切換很方便,只要切換開關將磁場線圈反接,即能實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子的逆轉(zhuǎn)或順轉(zhuǎn)。

在家用電器電機類中還有一種直流微型電動機。該電機在錄音機、隨身聽、錄像機、打印機、傳真機等家用電器中廣泛應用。直流微型電機由于定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間的串接形式不同,又可分為并激、串激、復激等幾種類別。

應用在家用電器中的電機,其定子繞組的轉(zhuǎn)子,繞組之間的串接一般采用并激形式,即電機的定子磁場線圈與電樞繞組線圈并聯(lián)后接到電源上。當通電后電機可保持磁場恒定,并利用電樞電路控制電機轉(zhuǎn)速。這種直流電機的最大特點是當負載產(chǎn)生波動變化時,電機的轉(zhuǎn)速保持定速狀態(tài)。

此外,在直流電動機中還有一種結構更為簡單、用在玩具上的電機,這種電機是用永久磁鐵作固定磁場的電動機,在電子玩具、電動剃須刀、微型按摩器等日用小電器中得以廣泛應用。

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