正文 第2章 單相電動機的工作原理、結構與類型(二)(2 / 3)

差動型起動繼電器,差動式起動繼電器有電流和電壓兩個線圈,因而工作更為可靠。它的電流線圈與電動機的主繞組串聯,電壓線圈則經過常閉觸點與電動機的輔助繞組並聯。當電動機接通電源時,主繞組和電流線圈中的起動電流很大,使電流線圈產生的電磁力足以保證觸點能可靠閉合。起動以後電流逐步減小,電流線圈產生的電磁力也隨之減小。於是,電壓線圈的電磁力使觸點開,切除了輔助繞組電源。至此,電動機的起動過程完畢。

第4節 單相同步電動機的結構

單相同步電動機主要由定子和轉子兩部分組成,其定子結構與單相異步電動機基本相同。轉子結構的差異卻很大,下麵將簡要介紹。

一、定子部分

單相同步電動機的定子主要由機座、鐵心和繞組這三大部分構成,其作用是在接入電源後建立一個定子旋轉磁場,現將這三大組成分述如下。

1.機座

單相同步電動機的機座型式有開啟式、防護式、封閉式等幾種,以適應不同工作環境的要求。機座一般用鑄鐵、鑄鋁或鋼板製造。

2.鐵心部分

定子鐵心采用高導磁、鐵損小,厚度為0.35~0.5的矽鋼片衝槽疊壓而成。主要製成用於分布式繞組的衝槽鐵心,以及用於集中式繞組的凸極式鐵心。轉子鐵心則根據不同型式單相同步電動機的特殊要求而製成多種形式。

3.繞組

單相同步電動機的定子繞組也采用主繞組、輔助繞組的兩相繞組型式,主繞組和輔助繞組的空間柚線相差90度電角度。分布式繞組和集中式繞組均有采用。

二、轉子部分

單相同步電動機的轉子主要由轉軸、鐵心、繞組構成。根據轉子結構的不同,單相同步電動機可分為反應式、永磁式和磁滯式三種。而且製成這些轉子的磁極材料也有很大差別,現分別簡述如下。

1.轉軸

采用含碳軸鋼車製而成,軸兩端置放有轉動的軸承。軸承的軸承蓋緊固在兩端的端蓋上。容量稍大的單相電動機多用滾動軸承,小容量的則普遍使用含油滑動軸承。

2.鐵心

轉子鐵心用與定子鐵心相同的矽鋼片衝槽後,經疊裝再壓入轉軸。

3.繞組

單相同步電動機的轉子繞組是用鋁或鋁合金一次鑄成的籠形繞組。

4.反應式同步電動機的轉子結構

反應式單相同步電動機通常由籠型異步電動機派生而來。兩種電動機的定子結構基本相同,差別主要在轉子上。反應式單相同步電動機的轉子一般是在異步電動機的轉子鐵心衝片上加開反應槽而成。常見的轉子結構有外反應式(凸極式),內反應式和內、外反應式三種,

外反應式轉子衝片的反應槽多數開在外圓,故結構簡單、易於加工。內反應式的反應槽由於多開在轉子內部,因轉子極弧較大,故其同步運行性能比外反應式結構要好些。內、外反應式的轉子衝片結構,因直軸交軸的磁阻差別大,它與相同尺寸的外反應式轉子相比,其容量可提高一倍,但工藝要複雜得多。

反應式同步電動機轉子上無勵磁繞組。當轉子轉速未達到旋轉磁場的同步轉速時,作用在轉子上的轉矩平均值等於零,即沒有起動轉矩。因此,反應式單相同步電動機需配置供起動用的籠形繞組,即在轉子槽中鑄鋁。

5.永磁式同步電動機的轉子結構

永磁式同步電動機的定子與異步電動機定子相似,其作用是產生一個旋轉磁場。轉子是永久磁鐵製成的。永磁同步電動機是依靠永磁轉子磁場和定子旋轉磁場的相互作用而工作。隻有當轉子轉速等於定子旋轉磁場速度時,它才能形成穩定的同步轉矩去驅動轉子工作。如果轉子一旦在異步狀況下運行,則將因定、轉子磁場相互作用產生的平均轉矩為零,從而不能正常運行。因此,永磁式單相同步電動機為了解決起動和同步運行的問題,需要在永磁轉子上設置籠形繞組或磁滯材料環。

為了增大永磁同步電動機在同步狀態下的最大功率,可將籠形轉子鐵心部分按反應式同步電動機的型式製成凸極式。如將這種結構電動機的磁鋼磁極的軸線沿凸極位移45度電角度,則可產生最大的合成同步轉矩。

永磁同步電動機轉子上設置的籠形繞組,它隻在起動時起作用,當電動機轉速達到同步轉速時,籠形繞組產生的異步轉矩為零。磁滯型永磁轉子同步電動機達到同步後,其磁滯轉矩則仍然存在,它將使同步轉矩增大。因此,永磁和凸極組合轉子在起動時磁阻轉矩為零。同步運行後,磁阻轉矩將使同步轉矩增大。

6.磁滯式同步電動機的轉子結構

磁滯式同步電動機是利用磁滯作用產生轉矩的單相同步電動機。這種電動機的定子與單相異步電動機的定子結構相似,其作用均為產生一個定子旋轉磁場。轉子則采用磁滯材料做成光滑表麵的圓柱體。