從上麵我們已經知道,單相電阻分相起動電動機的起動,是依賴於定子鐵心上相差90度電角度的主、輔助繞組來完成的。由於要使主、輔助繞組間具有足夠大的相位差,就要輔助繞組選用比主繞組細的導線來增加電阻。這就將引起輔助繞組導線的電流密度比主繞組大。因此,輔助繞組都隻能短時工作。起動過程完畢後必須立即與電源電路切斷,如超過一定時間仍未切斷,輔助繞組就有可能因繞組發熱而燒毀。
單相電阻分相起動電動機的起動,可以用離心開關或各種類型的起動繼電器去完成。
單相電阻分相起動電動機具有構造簡單、價格低廉、故障率低和使用方便的特點,其主要特性如下:
1.起動轉矩
電阻分相起動電動機的起動轉矩一般是滿載轉矩的兩倍,因此它的應用範圍非常廣,如電冰箱、空調器等的配套電動機,均大量采用該種電動機。
2.額定轉速
電阻分相起動電動機的轉速很穩定,它的轉速髙低隨電動機極數和電源頻率而變。同時,電動機負載的大小也能使轉速起到微弱的影響。並且其加速過程很快,不到一秒鍾即可達到額定轉速。
3.效率
電阻分相起動電動機的效率因設計性能、容量大小和轉速髙低而異。通常約為50%~60%。
4.功率因數
電阻分相起動電動機的功率因數,也隨電機的設計性能、容量大小、轉速高低而不同,一般在滿載時約為0.5~0.6。因此,電動機在接近滿載時運行最經濟。
5.起動電流
起動電流大則是電阻分相起動電動機的一大缺點,其起動電流一般約為滿載電流的6~7倍,對電源網路有一定的衝擊。
6.過載容量
電阻分相起動電動機過載時其溫升都很高,將對電動機的運行帶來不利影響。因此,一般過載容量不得超過滿載轉矩的25%,時間不超過5分鍾。
單相電阻分相起動電動機具有中等起動轉矩和過載能力,它適用於低慣量負載、不經常起動、負載可變而轉速要求基本不變的場合,如小型車床、鼓風機、電冰箱壓縮機、醫療器械等。
第3節 單相電容式電動機的起動與運轉
單相電容電動機分為三種:(1)電容起動式;(2)電容運轉式;(3)電容起動與運轉式。電容式電動機和相同功率的電阻分相起動電動機,在外形尺寸、定、轉子鐵心、繞組、機械結構等方麵都基本相同,隻是在繞組的設計參數上有所調整,以及增加了1~2隻電容器而已。
從前麵所述我們知道,單相異步電動機中,它的定子有兩套繞組,且在空間位置上相隔90度電角度。因此在起動時,接入在時間上具有不同相位的電流後,產生了一個近似兩相的旋轉磁場,繼而使電動機轉動。
在電阻分相起動電動機中,主繞組電阻較小而電流較大,輔助繞組則電阻較大而電流較小,也就是為了利用這個原理。因此,輔助繞組中的電流大致與線路電壓是同相位的。但在實際上,每套繞組的電阻和電抗不可能完全減少為零。因此,兩套繞組中電流的90度相位差是不可能真正獲得的。從實用出發則隻要相位差足夠大時,就能產生近似的兩相旋轉磁場,從而使轉子轉動起來。
而如果在單相異步電容式電動機的輔助繞組中串聯一隻起動電容器,這時輔助繞組內電流的相位就會比電源線路的電壓相位超前。如將繞組和電容器的電容量設計適當,兩套繞組就可以達到真正意義上90度相位差的最佳狀況,這樣就改進了電動機的起動性能。
但在實際上,起動時定子繞組內的電流大小還隨轉子的轉速而改變。因此,如要使它們在這段時間內仍保有90度電角度的相位差,那麼電容器電容量的大小就必須隨轉速和負載而改變。顯然,這種辦法實際上是做不到的。基於這個原因,根據單相電動機所拖動的負載特性而將電動機作適當設計,這樣就有了上麵提到的幾種型式的單相異步電容式電動機。
單相異步電容分相式電動機根據其起動和運行方式的不同,分為以下三種類型。
1.電容起動式電動機
電容器經過離心開關後接入起動用輔助繞組。主繞組的出線端與輔助繞組的出線端經並聯後接通電源,電動機即行運轉。當轉速達到額定轉速的70%~80%時,離心開關動作,切斷輔助繞組的電源,隻留下主繞組繼續工作在電源電路上。
在這種電動機中,電容器一般裝在機座頂上,由於電容器隻在極短的幾秒鍾起動時間內作,故可采用電容量較大、價格較便宜的電解電容器作起動電容器。為加大起動轉矩,其電容量可適當選大些。
2.電容運轉式電動機
電容器與起動用輔助繞組中沒有串接起動裝置。因此,電容器與輔助繞組將和主繞組一道長期運行在電源線路上。
在這類電動機中,要求電容器能長期耐較高的工作電壓,故必須使用價格較貴的紙介或油浸紙介電容器,而絕不能采用電解電容器。
電容運轉式電動機省去了起動裝置,從而簡化了電動機的整體結構,降低了綜合成本,提高了運行可靠性。同時由於輔助繞組也參與長期運行,這樣也就實際增加了電動機的輸出功率。
3.電容起動與運轉式電動機
這種電動機兼有電容起動和電容運轉兩種電動機的特點,起動用輔助繞組經過運行電容與電源接通,並經過離心開關與容量較大的起動電容並聯。接通電源時,電容器和串接在起動用輔助繞組回路中。這時電動機開始起動,當轉速達到額定轉速的70~80時,離心開關動作,將起動電容從電源線路切除,而運行電容則仍留在電源線路上運行。顯然,這種電動機需要使用兩隻電容器,並且還要裝設起動裝置,因而結構複雜、也增加了成本,這是它最大的缺點。但其優良的起動與運轉特性卻也是其它型式單相異步電動機無法達到的。