關(guān)于單相異步電機(jī)定子繞組接線與轉(zhuǎn)向問題探討

程 寬

(黑龍江省節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心 黑龍江 哈爾濱 150001)

在單相異步電動(dòng)機(jī)中，凸極式罩極異步電動(dòng)機(jī)氣隙中的合成磁場移動(dòng)的方向總經(jīng)定子極面的未罩部分移向被罩部分，其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與合成磁場移動(dòng)的方向相同。隱極式罩極異步電動(dòng)機(jī)氣隙中的合成磁場的旋轉(zhuǎn)方向總是經(jīng)定子極面的主繞組部分移向起動(dòng)繞組部分，其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與合成磁場的旋轉(zhuǎn)方向相同。下面著重談一談單相起動(dòng)繞組起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)、單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)、單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)、單相電容起動(dòng)和運(yùn)行異步和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向問題。

如圖1所示。

圖1 單相起動(dòng)繞組起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的接線圖

S為離心開關(guān)的觸點(diǎn)或起動(dòng)繼電器的常合觸點(diǎn)。起動(dòng)時(shí)，主繞組L1和付繞組L2接在同一電源V上。由于主繞組電路中的感抗大于付繞組電路中的感抗，所以主繞組電路中的電流IL1滯后于電源電壓V的角度ΦL2大，IL1與IL2間存在一相位差Φ，即IL1超前IL2一個(gè)角度Φ。Φ一般為30°～40°。其相量圖如圖2所示。

單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的接線圖如圖3所示。在主繞組電路邊呈感性，而在付繞組電路中，容抗大于感抗和電阻呈容性。所以，如果選擇電容量，就可以使起動(dòng)時(shí)付繞組中的電流IL2超前主繞組電路中電流IL2的角度Φ約為90°。其相量圖如圖4所示。請(qǐng)注意:單相起動(dòng)繞組起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)與單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，雖然在轉(zhuǎn)速達(dá)到75%～80%的額定轉(zhuǎn)速，其離心開關(guān)或起動(dòng)繼電器S就將斷開付繞組，但電動(dòng)機(jī)仍按起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)下去。

如果去掉單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)電路中的離心開關(guān)或起動(dòng)繼電器，付繞組按長期接在電源上來設(shè)計(jì)，電容器的電容量也按此來選擇，則變電單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)，其接線圖如圖5所示。這種電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，付繞組電路中的電流超前主繞組電路中的電流等于或接近90°。

單相電容起動(dòng)和運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)綜合了單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)與單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，即起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)付繞組電路中的電流超前主繞組電路中的電流的角度均在90°左右。如果主付繞組磁勢的幅值相等，則其氣隙合成磁場為圓形旋轉(zhuǎn)磁場，可獲得較大的起動(dòng)和運(yùn)行轉(zhuǎn)矩。這種電機(jī)的接線圖如圖6所示。圖中C2為起動(dòng)電容，C1為工作電容，S為離心開關(guān)。

圖6 單相電容起動(dòng)和運(yùn)行異步、電機(jī)的接線圖

通過以上分析可知，單相起動(dòng)繞組起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)、單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)、單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)、單相電容起動(dòng)和運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)這四種型式的電動(dòng)機(jī)的付繞組電路中的電流都超前其主繞組電路中的電流一定的角度。具有代表性的是超前的角度等于90°。且兩相繞組在空間也相隔90°的電角度，寫出其瞬時(shí)值表達(dá)式:

并規(guī)定電流為正時(shí)，電流從繞組的始端流入，從末端流出;電流為負(fù)時(shí)，電流從繞組的末端流入，從始端流出。根據(jù)IL1與IL2的瞬時(shí)值表達(dá)式畫出電流的波形圖如圖7所示。

如果該電動(dòng)機(jī)按圖8或圖9所示對(duì)繞組進(jìn)行展開連接，副繞組L2在空間位置滯后主繞組L1為90°電角度。從繞組引出線端觀察，若D1(從主繞組始端)在F1(付繞組始端)的右邊或D2在F2的右邊，則為L1超前L2;反之，若F1在D1的右邊或F2在D2的右邊，則為L2超前L1。超前或滯后的角度按相鄰的異相繞組的對(duì)應(yīng)邊所占槽間距離的電角度來判斷。根據(jù)兩繞組流過電流的情況可作出其合成磁場為逆時(shí)針方向。

如果上述電動(dòng)機(jī)按圖10或圖11所示繞組展開圖接線，L1在空間位置滯后L2為90°電角度。其合成磁場的轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針。

若L1電路中的電流與L2電路中的電流的相位差不到90°或大于90°小于180°，其判斷轉(zhuǎn)向所得到的結(jié)論與相位差正好等于90°時(shí)是一樣的。

從以上的分析可得出最后的結(jié)論，不管是單相起動(dòng)繞組起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)還是單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)、單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)以及單相電容起動(dòng)和運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)，只要主繞組在空間位置超前付繞組如圖8、圖9所示，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針，反之，若付繞組在空間位置超前主繞組引出線端觀察到電動(dòng)轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針。最后請(qǐng)注意:電動(dòng)機(jī)的公共線必須從D1與F1或D2與F2的連線處引出。

［1］吳麗麗，肖生基.發(fā)電機(jī)定子公路裝運(yùn)安全穩(wěn)定性研究［J］.森林工程，2007，23(3):67－69.

［2］張繼文.基于Q參數(shù)化方法的水輪發(fā)電機(jī)組魯棒控制器設(shè)計(jì)［J］.森林工程，2008，24(1):48 －50.