單相電動(dòng)機(jī)的電容配備及故障問題

　　摘 要：電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、電冰箱、油煙機(jī)等家用電器普遍采用的是電容式單相電動(dòng)機(jī)，電容式單相電動(dòng)機(jī)中的電容是最容易出現(xiàn)故障的。本文主要談?wù)勲娙菔絾蜗嚯妱?dòng)機(jī)的電容配備及常見故障的判斷和檢修方法。
　　關(guān)鍵詞：單相電動(dòng)機(jī) 電容配備 故障維修
　　中圖分類號(hào)：TM307文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2012）09（a）-0233-02
　　交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)必須要有一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三相電動(dòng)機(jī)的工作原理是：三組線圈中通過三相交流電，在三個(gè)線圈中正好形成這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所以，通電以后直接可以啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)。單相電動(dòng)機(jī)由于只有一相交流電，雖然磁場(chǎng)也是旋轉(zhuǎn)的，但是，沒有啟動(dòng)力矩，故通電后電機(jī)旋轉(zhuǎn)不起來，需要一個(gè)外力來啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，所以，人們利用電容的特性，把原來的交流電改變一個(gè)相位差，接到電機(jī)里的一個(gè)啟動(dòng)線圈上，產(chǎn)生啟動(dòng)力矩，使得電機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)起來。所以說電容式單相電動(dòng)機(jī)這個(gè)電容起到啟動(dòng)的作用，又叫啟動(dòng)電容。
　　1 單相電機(jī)配用電容不是越大越好
　　電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、電冰箱、油煙機(jī)等家用電器普遍采用的是電容式單相電動(dòng)機(jī)。在這些家電維修中，電容的損壞往往是造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)失常的主要原因，在配備電容時(shí)有的認(rèn)為“運(yùn)轉(zhuǎn)電容越大越好”。下面例舉三個(gè)筆者在實(shí)踐中遇到實(shí)例來說明電容的配備問題。
　　例1：300mm金龍牌臺(tái)扇，通電后電機(jī)發(fā)出“嗡嗡”聲，低擋和中擋都啟動(dòng)不了，在高擋可以啟動(dòng)但運(yùn)轉(zhuǎn)很慢。斷電后卸下前罩，用手撥動(dòng)扇葉感覺很吃力，扇葉不能靠慣性轉(zhuǎn)動(dòng)。拆開電機(jī)外殼，發(fā)現(xiàn)有部分線圈燒焦變色。再檢查電扇機(jī)座底板，發(fā)現(xiàn)所配用的電容容量為3uF/500V，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)容量顯然過大。經(jīng)詢問用戶得知，之前有人維修過這臺(tái)扇，換了一個(gè)電容，開始還可以轉(zhuǎn)動(dòng)，后面風(fēng)力越來越小，最后就轉(zhuǎn)不動(dòng)了。這是由于換了過大的電容，使得部分線圈燒壞了。
　　例2：一臺(tái)小天鵝洗衣機(jī)，空載時(shí)電機(jī)可以轉(zhuǎn)動(dòng)，但當(dāng)放入衣物時(shí)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)無力，并且很快就停了下來。用戶請(qǐng)師傅將洗衣機(jī)進(jìn)行了維修，維修的師傅換了一只電容器，雖然運(yùn)轉(zhuǎn)很有力，但運(yùn)轉(zhuǎn)幾分鐘就會(huì)停下來。打開底板發(fā)現(xiàn)新?lián)Q的電容規(guī)格為3uF/400V。通電觀察，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)10分鐘后即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，摸電機(jī)外殼很燙，手根本不能在上面停放。這說明控制電路已經(jīng)處于過熱保護(hù)狀態(tài)，電機(jī)因保護(hù)電路切斷電流而停轉(zhuǎn)。換用一只規(guī)格為1.5uF/500V的電容，通電試機(jī)，電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)了30分鐘，機(jī)殼只有微熱，溫度升高正常，并且運(yùn)轉(zhuǎn)也很有力。
　　例3：朋友一部2P的柜式科龍空調(diào)突然不制冷了，請(qǐng)了一個(gè)維修的檢查說是啟動(dòng)電容壞了，就換了啟動(dòng)電容，可換過以后總是跳閘，不知是什么原因。朋友要我去看看，我初次檢查沒有發(fā)現(xiàn)什么問題，但在觀察啟動(dòng)電容時(shí)，發(fā)現(xiàn)是一個(gè)是75uF/500V容量的，照算這樣的電機(jī)應(yīng)該配50uF/500V的電容。當(dāng)換上50uF/500V啟動(dòng)電容之后空調(diào)正常運(yùn)行。
　　為了提高電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，有人在維修單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí)，往往換上大容量的電容，以為電容容量越大越好。他們不知道這雖能提高電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而電機(jī)會(huì)以更大的比率增大啟動(dòng)電流，因而燒壞電機(jī)。在理論上，電容啟動(dòng)式單相電機(jī)，啟動(dòng)電容容量增加1倍，只能增加一半的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而卻要增加兩倍的啟動(dòng)電流；在電容容量增加2倍時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩雖可增加近2倍，但電機(jī)的效率只有原來的一半，這樣電機(jī)就不能驅(qū)動(dòng)原來的負(fù)載，處于過負(fù)載狀態(tài)時(shí)間長了，線圈繞組將燒壞。在電機(jī)維修時(shí)，電容器的選擇如果配備不當(dāng)，給電機(jī)帶來后果非常嚴(yán)重的。如果電容要更換，最好是選用與原配置參數(shù)相同的電容。如果電容器損壞，又不知道或看不清標(biāo)注參數(shù)，可按下面公式計(jì)算選配：C=8JS（uF），式中，C為配用的電容量單位為微法（uF）；J為電機(jī)啟動(dòng)繞組電流密度，一般選5～7A/mm2；s為啟動(dòng)繞組導(dǎo)線截面積（mm2）。
　　例1中金龍臺(tái)扇電機(jī)啟動(dòng)繞組線圈重新繞制后，測(cè)出啟動(dòng)繞組線徑為0.17mm，則截面積S=0.0226mm2，選J=7A/mm2，所以電容應(yīng)該選1.25uF/400V。
　　2 運(yùn)轉(zhuǎn)電容的故障使電機(jī)不能正常工作
　　單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)如果電容損壞電機(jī)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，下面例舉兩個(gè)實(shí)際問題。
　　例1：一臺(tái)中央空調(diào)，用的YL100-2 3kW電機(jī)，在接通電源時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)一下，保安囂馬上跳閘。客戶請(qǐng)了幾個(gè)人維修都沒有找到原因。拆開電機(jī)外殼，發(fā)現(xiàn)離心開關(guān)良好，主、副線圈繞組沒有燒黑變色現(xiàn)象，也沒有受潮進(jìn)水跡象。再在接線板上測(cè)仍然接鐵，判定接鐵部位，拆除W2U2、U1VI連接片，測(cè)U1對(duì)地良好，W2對(duì)機(jī)殼為零，卸下C自電容W2對(duì)機(jī)殼為零。卸下C電容，W2副繞組正常。難道運(yùn)轉(zhuǎn)電容會(huì)接鐵？從電容盒內(nèi)取出運(yùn)轉(zhuǎn)電容觀察。電容引線端有水跡，是空調(diào)是冷凝水滴在電容引線端子，電容通過支架與機(jī)殼連接。單獨(dú)檢測(cè)電容良好，擦干電容引出線，用絕緣膠墊襯好固定，再試故障排除。
　　例2：一脫粒機(jī)用的Y90L-2 2.2kW電機(jī)，在無負(fù)荷時(shí)可以轉(zhuǎn)動(dòng)，一加負(fù)荷就無力停機(jī)。打開機(jī)殼將接線板上兩個(gè)連接片取下，用萬用表測(cè)主繞組U1-U2、副繞組Wl—W2的阻值均正常，離心開關(guān)良好，啟動(dòng)電容也良好，但測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)電容C時(shí)，表針擺幅很小，再用電容表測(cè)容量只有5uF，說明電容容量太小。更換CBB60型30uF運(yùn)轉(zhuǎn)電容后，故障排除。
　　3 電容式單相電動(dòng)機(jī)常見故障及檢修方法
　　3.1 線圈斷路、短路或燒壞是電機(jī)出現(xiàn)故障
　　電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸用手能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，在電機(jī)通電后發(fā)出輕微的“哼哼”聲，但加負(fù)載時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)無力，這種情況一般都是電機(jī)副線圈出現(xiàn)斷路了。如果是主副繞組都斷路，通電后則無任何反應(yīng)，此時(shí)用萬用表的電阻檔“R×1”或“R×10”檢測(cè)線圈電阻，如測(cè)得繞組線圈的電阻無窮大，則該繞組斷路。尋找斷路點(diǎn)位置的一般的方法是：把該繞組線圈等分成兩份，如果中間沒有引出線頭的，就在線圈表面輕輕挑起一根漆包線刮去漆皮，用萬用表檢測(cè)，斷路的那一半線圈很快就可以找到，再繼續(xù)這個(gè)方法，直到找到找到斷頭處后將其接通，補(bǔ)上刮掉的絕緣漆。
　　繞組間的相間絕緣被破壞是引起電機(jī)線圈短路主要原因。線圈短路時(shí)如果接通電源，電機(jī)會(huì)發(fā)出較明顯的“哼哼”聲，機(jī)殼溫度急劇上升，就是外加旋轉(zhuǎn)推力給電機(jī)，也不能起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，反而有一種被“沾住”的感覺。如何短路點(diǎn)較近離公共頭時(shí)，電機(jī)可以運(yùn)轉(zhuǎn)但無力，轉(zhuǎn)速緩慢。檢測(cè)的一般方法是：用萬用表“R×1”或“R×10”檔測(cè)得電機(jī)主副線圈繞組的電阻值，如小于繞組的正常電阻值，就可判定為繞組存在短路，短路點(diǎn)離公共點(diǎn)較近時(shí)，兩者相差不大。修理方法是：取出定子，小心抽去故障繞組槽內(nèi)的槽楔，用尖咀鉗或其他工具分幾次將壞線圈從定子上拆除，如故障線圈在內(nèi)層，可同時(shí)拆去壓在上面的另二個(gè)線圈，再將剩下的線圈烘干，整形，照拆下的線圈數(shù)據(jù)、尺寸重繞后嵌好，連接、整形、烘漆即可。
　　電機(jī)的線圈繞組燒壞時(shí)，機(jī)殼發(fā)燙。如果把電機(jī)外殼打開，燒壞的線圈呈焦黑色，如果燒毀的僅是部分線圈，就只需局部更換。
　　3.2 電容失效或漏電
　　電機(jī)如果電容失效或漏電時(shí)，定子繞組就不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，或產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)無力，轉(zhuǎn)子無法轉(zhuǎn)動(dòng)。檢查的方法是：將電容取下，用萬用表電阻“R×lΩk”檔測(cè)電容，檢查其充放電能力。如阻值或萬用表指針擺動(dòng)很小，即為電容失效。如電阻值始終在幾十到幾百千歐范圍，為電容漏電。正常時(shí)表針能擺到0Ω位置，并保持一段時(shí)間后逐漸回到位置，將兩表筆對(duì)調(diào)后再測(cè)，重復(fù)上述過程。確定電容失效或漏電后，換上新電容，故障即排除。
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