淺析實(shí)現(xiàn)單相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的三種電路

李慶華

（長(zhǎng)治鋼鐵集團(tuán)有限公司技工學(xué)校，山西 長(zhǎng)治 046031）

1 單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

1.1 單相異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部繞組結(jié)構(gòu)

見圖1。它由主繞組A1-A2，副繞組B1-B2和電容C組成。

分布特點(diǎn)：兩繞組在空間互差90°。

圖1 單相異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部繞組結(jié)構(gòu)圖

1.2 單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

設(shè)流過主繞組的電流為ia，流過副繞組的電流為ib。一般情況下，主繞組的匝數(shù)多，電感大，是感性負(fù)載，那么ia在相位上滯后電源電壓；副繞組中串有電容，適當(dāng)選取電容值，就可以使副繞組為容性負(fù)載，那么ib在相位是超前電源電壓。只要選擇合適的電容，就可以使ib超過ia90°，見圖1。因?yàn)閕b比ia超前90°，這樣在定子里就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為順時(shí)針方向（由電流相位滯后的繞組轉(zhuǎn)向電流超前的繞組），電動(dòng)機(jī)也沿著順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)起來。

1.3 實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的方法

要實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，只要讓ib滯后于ia90°（或者讓ia超前ib 90°），因此只需將ib翻轉(zhuǎn)180°（或者ia翻轉(zhuǎn)180°）就能實(shí)現(xiàn)。

那么，如何實(shí)現(xiàn)ib翻轉(zhuǎn)180°(或者ia翻轉(zhuǎn)180°)呢？從圖1可以看出，實(shí)際上主繞組同副繞組是接在同一個(gè)電源上的，也就是說它們的電壓是同相位的。要是我們把主繞組的L接A1、N接A2，改成 L接A2、N接 A1，副繞組不變，維持L接B1、N接B2，那么主繞組的電壓和副繞組的電壓就有180°的相位差，也就是說主繞組的電流也翻轉(zhuǎn)了180°，這時(shí)就實(shí)現(xiàn)了ib滯后于ia90°（或者說ia超前ib90°），旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，實(shí)現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。改變副繞組的兩端B1、B2與L、N的接法而主繞組的接法不變也可實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，即改變?nèi)我焕@組與電源的接線方向。

2 實(shí)現(xiàn)單相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的三種電路

2.1 改變電容的連接方法，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)

適用范圍：主繞組和副繞組完全相同的電容運(yùn)行式單相異步電動(dòng)機(jī)。

電路結(jié)構(gòu)：A、B兩繞組是單相異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部相互垂直的主繞組和副繞組，兩繞組的結(jié)構(gòu)完全相同（可互換），C為運(yùn)行電容。三元件的連接點(diǎn)分別引出一根線，其中電容兩端的引出線與一單刀雙擲開關(guān)相連，并接于電源的一端，兩繞組連接點(diǎn)引出一根線與電源的另一端相連，見圖2。

圖2 改變電容連接方法電路圖

工作原理：當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與“正轉(zhuǎn)”端相連時(shí)，電容C與B繞組串聯(lián)后再與A繞組并聯(lián)，這時(shí)B繞組中的電流超前A繞組中的電流90°，單相異步電動(dòng)機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（即正轉(zhuǎn)）；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與“反轉(zhuǎn)”端相連時(shí)，電容C與A繞組串聯(lián)后再與B繞組并聯(lián)，這時(shí)A繞組中的電流超前B繞組中的電流90°，單相異步電動(dòng)機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（即反轉(zhuǎn)）。

這種方法是通過改變電容器的接法，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)繞組中電流相位關(guān)系的變化，使單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向發(fā)生變化。

2.2 外接倒順開關(guān)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)

適用范圍：主繞組和副繞組完全相同或不同的各種電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。

電路結(jié)構(gòu)：電機(jī)接線盒內(nèi)有6個(gè)接線端子，接線端子內(nèi)部連線情況見圖3（b）。以電容運(yùn)行式為例，U1與U2之間是主繞組A，V1與V2之間是副繞組B，Z1與Z2之間是電容（如是電容啟動(dòng)式，Z1與Z2之間是電容與離心開關(guān)的串聯(lián)電路；如是雙值電容方式，則在電容與離心開關(guān)的兩端并聯(lián)一運(yùn)行電容，可由外部Z1、Z2兩接線端子間并聯(lián)電容得到）。V2與Z1直接連接（即電容電路與副繞組串聯(lián)），倒順開關(guān)與電機(jī)接線盒剩余的4個(gè)接線端子的接線及外接電源的連線見圖3（a）。

圖3

工作原理：倒順開關(guān)搬到順檔位，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；搬到倒檔位，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。由接線圖可知，不論順檔位還是倒檔位，U1始終與L相接，U2始終與N相接，即主繞組A中的電流相位保持不孌，為L(zhǎng)-U1-U2-N；副繞組中的電流在順檔位時(shí)，電流方向是L-V1-V2-Z1-Z2-N，副繞組中的電流超前主繞組中電流90°，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。在倒檔位時(shí)，副繞組中的電流方向是L-Z2-Z1-V2-V1-N，與順檔位時(shí)的電流相位相差180°，即副繞組中的電流相位滯后主繞組中電流90°，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

用倒順開關(guān)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)可有多種接線圖，只要能實(shí)現(xiàn)順位或倒位時(shí)主、副繞組中有一個(gè)與外電源的接線方向改變即可，如還可使副繞組中的電流不變，而主繞組中的電流反向。倒順開關(guān)與外電源的接線、與電機(jī)接線盒的接線也可有多種，但不論那種接線方法，都要先用萬用表找到相通的觸點(diǎn)。

2.3 外接接觸器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)

適用范圍：電容運(yùn)行式單相異步電動(dòng)機(jī)

圖4

電路結(jié)構(gòu)：外接接觸器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)可采用如下兩種接線方式。圖4（a）中，電動(dòng)機(jī)的主繞組接在1、4之間，副繞組與電容器串聯(lián)后接在2、3之間。KM1的進(jìn)線端1、2與L相連接，3、4與N相連接；KM2的進(jìn)線端1、3與L相連接，2、4與N相連接。圖 4（b）中，C為外接電容，1、2 之間主繞組，3、4之間副繞組，接觸器KM1、KM2與L、N的接線如圖所示，N直接與2相連接。圖4（a）中兩個(gè)接觸器各用了4對(duì)主觸頭，圖4（b）中的兩個(gè)接觸器各用了3對(duì)主觸頭。

工作原理：圖4（a）中，KM1閉合后，主繞組中電流方向是L-1-4-N，副繞組中電流方向是L-2-3-N，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；KM1分?jǐn)?，KM2閉合后，主繞組中電流方向保持不變?nèi)詾長(zhǎng)-1-4-N，副繞組中電流方向變?yōu)長(zhǎng)-3-2-N，與正轉(zhuǎn)時(shí)相反，符合反轉(zhuǎn)條件，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。圖4（b）中，KM1閉合后，主繞組中的電流方向?yàn)長(zhǎng)-1-2-N，副繞組中的電流方向?yàn)長(zhǎng)-C-4-3-N，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；KM2閉合后，主繞組中的電流方向不變，副繞組中的電流方向變?yōu)長(zhǎng)-C-3-4-N，與正轉(zhuǎn)時(shí)相反，符合反轉(zhuǎn)條件，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

圖4（a）、圖4（b）為主電路圖，控制電路與三相交流異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)相同，可用接觸器聯(lián)鎖、按鈕聯(lián)鎖或雙重聯(lián)鎖。圖4（b）中的外接電容串接開關(guān)可實(shí)現(xiàn)電容啟動(dòng)式，再并接一個(gè)運(yùn)行電容可實(shí)現(xiàn)雙值電容式。