电工电子技术 -任万强 第1篇 第4章.ppt

2) 电容分相式电动机的工作原理 由于起动绕组中串接了电容器，所以在同一单相交流电源中，起动绕组中通过的电流与主绕组通过的电流是不同相位的。起动绕组的电流超前于主绕组电流某一角度。若电容器的容量合适，则起动绕组的电流超前于主绕组电流约 90°相位角，如图 4 - 30所示。因为这种电动机将单相电流分为两相电流，故称为分相式电动机。 因此，在两相电流作用下， 这种电动机便可产生两相旋转磁场，如图 4 - 31 所示，原理分析同三相异步电动机。  图 4-30两相电流波形 图 4 -31单相电动机的旋转磁场 应当指出， 单相电动机在起动以后， 若将起动绕组断开， 电动机仍能维持旋转。与此类似的是三相电动机在运行过程中，如一相断开，电动机成为单相运行，电机虽仍能旋转， 但很容易造成损坏。  单相异步电动机的效率、功率因数、过载能力都较低， 但因为它能在单相电路中运行，所以也有一定的应用场合， 如家用电器、医疗器械及许多电动工具中，常采用单相异步电动机。  二、同步电动机 同步电动机是一种交流电动机， 它的主要特点是转子转速等于同步转速， 即 n=n1= (4 - 26)  同步发电机在电力工业中有着很广泛的应用。 火力发电、 水力发电、 原子能发电等，几乎全部应用三相同步发电机 同步电动机虽然不像异步电动机那样应用广泛，但由于它的功率因数可以调节，并且大多调节在容性状态下运行， 这样可以补偿采用异步电动机所需的感性电流，从而提高电力网的功率因数。 同步电动机常用在中等功率(50kW)以上，不需调速且转速要求恒定的生产机械中，如大型的空压机、水压机等。 1. 同步电动机的基本结构 同步电动机按其结构可分为旋转电枢式和旋转磁极式两种。旋转磁极式电动机由于特点突出，在生产实际中有着广泛的应用。  旋转磁极式同步电动机的定子与三相异步电动机的定子相似，而其转子为磁极，在磁极的铁心上绕有激磁绕组， 该绕组通过电刷、滑环与直流电源相连。转子有两种结构型式，分别为凸极式和隐极式，如图 4 - 32 所示。 图 4 -32旋转磁极式同步电动机 (a) 凸极式； (b) 隐极式 2. 同步电动机的基本原理 当定子绕组中通入三相电流后，便产生了旋转磁场，其转速为n1。旋转磁场的磁极对转子的异性磁极产生较强的吸力，吸住转子，使其按旋转磁场的转向并以同步转速而旋转。在规定的负载范围内，同步电动机的转速为恒定值。  同步电动机还有一个突出的特点，即功率因数可调。如在一定的负载下，调节直流激磁电流时， 可以引起定子电流的相位和大小发生变化，所以，同步电动机的功率因数可以用调节激磁电流大小的方法来调节。有时，同步电动机不带负载，专门用来改善电网的功率因数，这样运行的同步电动机称为同步补偿机。 同步电动机的缺点是它没有起动转矩，所以在其转子上要增加一套起动绕组。 由于同步电动机结构复杂， 价格较贵，所以，在能采用异步电动机的场合，一般不采用同步电动机。 图 4 - 21Y-△起动线路图 Y-△起动的优点是起动设备简单，成本低，能量损失小。 目前，4~100 kW的电动机均设计成380 V三角形连接， 所以，这种方法有很广泛的应用意义。  (3) 自耦变压器起动。 对容量较大或正常运行时作星形连接的电动机，可应用自耦变压器降压起动。 自耦变压器上备有抽头，以便根据所要求的起动转矩来选择不同的电压。如QJ3型的抽头比(U2/U1)为40%、60%、 80%。  同样可以证明，自耦变压器降压起动电流为直接起动电流的1/K2；其起动转矩也为后者的1/K2。这里，K为变压器的变压比（K=U1/U2）。 自耦变压器降压起动的优点是不受电动机绕组接线方法的限制，可按照允许的起动电流和所需的起动转矩选择不同的抽头，常用于起动容量较大的电动机。其缺点是设备费用高，不宜频繁起动。  例 4.2 一台三角形连接的三相鼠笼式异步电动机， 已知 PN=10kW, UN=380V，IN=20 A， nN=1450r/min，由手册查得 Ist/IN=7, Tst/T=1.4，拟半载起动，电源容量为200kVA， 试选择适当的起动方法，并求