電容運行式單相異步電動機正反轉控制方法的探討

張明金

（徐州工業職業技術學院，江蘇徐州 221140）

電容運行式單相異步電動機正反轉控制方法的探討

張明金

（徐州工業職業技術學院，江蘇徐州 221140）

電容式單相異步電動機是使用最為廣泛的一種微型電動機，它不僅是工農業生產各行業上用作微型機械的動力，而且家用電器、小型電動工具也都用它來拖動。在使用時常需要電容式單相異步電動機正轉和反轉，對電容運行式單相異步電動機的正、反轉控制方法及工作原理進行了分析和介紹。

電容式單相異步電動機；正反轉控制；原理分析

電容式單相異步電動機是使用最為廣泛的一種微型電動機，它不僅是工農業生產各行業上用作微型機械的動力，而且在家用電器、小型電動工具中也得到了廣泛的應用。電容式單相異步電動機根據電容工作的情況可分為：電容啟動式、電容運行式和雙值電容式單相異步電動機。在使用電容運行式單相異步電動機時，時常需要進行正轉和反轉控制。本文首先簡單介紹電容運行式單相異步電動機的結構及工作原理，然后對電容運行式單相異步電動機的正反轉控制方法及原理進行分析研究。

1 電容運行式單異步電動機簡介

1.1 電容運行式單相異步電動機的結構

電容運行式單相異步電動機的定子上有兩個繞組：一個稱為主繞組(或稱為工作繞組)，接線端子為1、2；另一個為啟動繞組(或稱為輔助繞組)，接線端子為3、4。兩繞組在空間相差90o，如圖1所示。其轉子是鼠籠式的。

1.2 電容運行式單異步電動機的工作原理

為了使單相異步電動機能自行啟動，在2、4兩端子之間接有啟動電容，如圖2所示。當啟動繞組與電容器串聯時，利用電容器使啟動繞組中的電流在相位上比主繞組中的電流導前近90o，即由于啟動繞組串聯了電容器，使得在單相電源作用下，在兩繞組中形成了近似的兩相電流。

圖1 單相異步電動機的定子繞組

圖2 單相異步電動機的接線圖

兩相電流分別通入在空間互差90o的主繞組和啟動繞組中，在定子與轉子之間的氣隙中形成了旋轉磁場，分析過程如圖3所示。旋轉磁場切割轉子導體，產生了感應電動勢和感應電流，轉子導體成為載流導體，在氣隙旋轉磁場的作用下，受到電磁力的作用，對轉軸產生了啟動轉矩，從而使單相異步電動機能自行啟動旋轉運行。

圖3 互差90o的兩相電流產生的旋轉磁場

在實際使用單相異步電動機時，有時需要進行正反轉控制，如家用洗衣機中洗滌用的單相異步電動機，運行中一般在30 s左右改變一次轉向等。

根據電容運行式單相異步電動機的主繞組和啟動繞組是否一樣，電容運行式單相異步電動機的正反轉控制分為兩種情況：一是兩繞組相同時正反轉控制，二是兩繞組不相同時正反轉控制[1-2]。

2 兩繞組相同時正反轉控制

當電容運行式單相異步電動機的主繞組和啟動繞組相同時，電動機可以采用三端子接線也可以采用四端子接線。三端子接線時1、3為兩繞組的公共接線端，接交流電源的相線（L），2、4端子之間接啟動電容。四端子接線時1、3兩端短接在一起，接交流電源的相線（L），2、4端子之間接啟動電容，這兩種接線法實質一樣。

如果交流電源的中線（N）接端子2，外部接線如圖4所示，這種接線電動機內部接線與圖2所示接線圖相同，此時啟動電容與啟動繞組串聯，使啟動繞組中的電流導前主繞組中的電流近似90o，氣隙中的旋轉磁場為逆時針方向，如圖3所示，電動機逆時針方向旋轉，假設此旋轉方向為正轉方向。

當交流電源的中線（N）接端子4時，如圖5所示，這種接線電動機的內部接線如圖6所示，此時啟動電容與主繞組串聯，使主繞組中的電流導前啟動繞組中的電流近似90o，同樣可畫圖分析得出，此時氣隙中的旋轉磁場與如圖3所示的方向相反，即為順時針方向，電動機順時針方向旋轉，設此時電動機旋轉方向為反轉方向。

圖4 中線接端子2

圖5 中線接端子4

圖6 中線接端子4的內部接線圖

當主繞組和啟動繞組相同時，電容運行式單相異步電動機的正反轉控制，實質上是交換主繞組和啟動繞組，使得主繞組中電流導前或滯后啟動繞組中電流近似90o。交換主繞組和啟動繞組手動控制電容運行式單相異步電動機正反控制線路如圖7所示。

圖7 兩繞組相同時正反轉控制接線路圖

控制過程為：合上QS，當開關S向上扳時，中線接于主繞組的端子2，電動機正轉；當開關S向下扳時，中線接于啟動繞組的端子4，電動機反轉[1，3]。

3 兩繞組不相同時正反轉控制

當電容運行式單相異步電動機的主繞組和啟動繞組不相同時，不能采用交換主繞組和啟動繞組的方法來實現電動機的正反轉控制，應采用交換其中一個繞組的首、尾端的接線方法來實現正反轉控制。

假設通過交換啟動繞組的首、尾端來實現單相異步電動機的正反轉控制。當啟動繞組的首端（3號端）交流電源的相線（L），尾端（4號端）經過啟動電容接中線（N），此時接線與圖2所示接線相同，主繞組中的電流滯后啟動繞組中的電流近似90o，此時產生旋轉磁場的方向為逆時針方向，電動機逆時針方向旋轉。

當啟動繞組的首端（3號端）交流電源的中線（N），尾端（4號端）經過啟動電容接相線（L），此時主繞組中的電流方向不變，啟動繞組中的電流反向，主繞組中的電流與啟動繞組中的電流的相位差相應變化了180o，主繞組中的電流導前啟動繞組的電流近似90o，此時產生旋轉磁場的方向為順時針方向，電動機順時針方向旋轉。主繞組中的電流I主、啟動繞組中的電流I啟的相量圖如圖8所示。

圖8 主繞組、啟動繞組中電流的相量圖

交換啟動繞組的首、尾端實現電容運行式單相異步電動機正反轉手動控制線路如圖9所示。

圖9 兩繞組不相同時正反轉控制接線路圖

控制過程為：合上QS1，當QS2合于左側時，啟動繞組的首端接相線（L），尾端經啟動電容接中線（N），電動機正轉；當QS2合于右側時，啟動繞組的首端接中線（N），尾端經啟動電容接相線（L），電動機反轉[3]。

4 結束語

在對電容運行式單相異步電動機正反轉控制時，首先檢測主繞組和啟動繞組的阻值，根據它們的阻值判斷主繞組和啟動繞組是否相同，然后采用相應的方法來設計其正反轉控制線路。

［1］杜貴明，張森林.電機與電氣控制［M］.武漢：華中科技大學出版社，2010.

［2］譚維瑜.電機與電氣控制［M］.北京：機械工業出版社，2011.

［3］李明.電機與電力拖動［M］.北京：電子工業出版社，2011.

Single-Phase Capacitor Run Induction Motor Reversing Control Method

ZHANG Ming-jin
（Xuzhou Institute of Industry Technology，Xuzhou 221140，China）

Capacitive single-phase asynchronous motors are the most widely used kind of miniature electric motor，it is not only used for industrial and agricultural production in various industries on micro-mechanical power，and household appliances，small electric tools are also using it to drag.Often requires the use of single-phase induction motor capacitive forward and reverse.In this paper，positive inversion control method and work way of single-phase capacitor run induction motor are analyzed.

capacitive single-phase induction motor；positive inversion control；principle analysis

TM343.1

A

1009－9492(2014)02－0016－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.02.005

張明金，男，1963年生，江蘇徐州人，大學本科，副教授。研究領域：電工技術、電氣控制技術。已發表論文20篇。

(編輯：阮 毅)

2013－08－27