单相罩极式异步电动机的结构及矢量图

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单相罩极式异步电动机的结构分为凸极式和隐极式两种,原理完全一样,只是凸极式结构更为简单一些。凸极式单相罩极异步电动机的主要结构如图1a)所示。其转子仍然是普通的笼型转子,但其定子都有凸起的磁极。在每个磁极上有集中绕组,即为主绕组。极面的一边约1/3处开有小槽,经小槽放置一个闭合的铜环K,叫短路环,把磁极的小部分罩起来,故称之为罩极式异步电动机。
罩极式异步电动机当定子绕组通电时,产生气隙椭圆旋转磁通势,情况如下。

单相罩极式异步电动机的结构及矢量图

图1 单相罩极式异步电动机的结构及矢量图
定子磁极绕组通电后,就要产生交变的磁通φA。磁极包括了两部分:未罩部分与被罩部分。因为φA=φA’十φA”,φA’为通过末罩部分的磁通,φA”为通过被罩部分的磁通。因此,φA’与φA”空间上有—个角度差(所差之空间角为半个极面占据的空间电角度),在时间上却同相位。
如果短路环K不是短路的,那么被罩部分中的磁通就只是φA”了,但是K是短路的,情况则不一样了。由于短路环中φA”交变,短路环就会有电流产生,这个电流又要产生磁通势、磁通。最后,短路环与主绕组中两部分磁通势的合成磁通势,在磁极被罩部分产生的磁通为φB。
罩极式异步电动机中的主磁通包括两部分:①通过磁极未罩部分磁通φA’,②通过磁极被罩部分磁通。为了说明这两部分磁通的相应关系,我们画一个相位图,如图1b)所示。相位图中,EK电动势从是由磁通φB感应而在短路环中产生的电动势,EK比φB落后90°相位。短路环像任何一个闭合绕组一样,都有漏电感,因此由EK产生的电流IK要比EK落后一个相位角。由于IK的作用,在极权被罩部分中产生的磁通为φK,忽略铁损耗时,φK与IK同相位。φK与φA”合成即为φB。从相量图上看出,φA’与φB在时间上相差了一个相位差角,φA’领先一个电角度。
综上所述,磁极式异步电动饥中的磁通φA’与φB,在空间上相差—个电角度,在时间上也相差一个电角度。从前面对交流电机磁通势的分析中已经知道,对两相绕组来说,如果两组绕组轴线在空间上有电角度差,通以不同相位的交流电流时,产生的气隙合成磁通势是椭圆旋转磁通势。单相磁极式异步电动机的磁通分析结果与此是完全一致的,因此罩极式电动机中,也是一个椭圆旋转磁场,旋转的方向是从领先相绕组的轴线(φA’的轴线)向着落后相绕组的轴线(φB轴线),这也是转子旋转的方向。
由于φA’与φB轴线相差的空间电角度等于半个磁极极面所占的空间电角度,比较小,而且φB本身也较小,因此起动转矩很小,一般只能用于起动转矩小于0.5TK的轻载起动。但是由于其结构简单.制造方便,罩极式的单相异步电动机常用用于小型风扇、电唱机等起动转矩要求不大的机器小。
罩极式电动机中φA’永远领先φB,因此电动机的转向总是从磁极的未罩部分向着被罩部分的方向不变,即使改变电源两个端点,也不能改变它的转向。

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