淺析單相異步電機啟動和正反轉的原理與控制

河南省漯河水利技工學校 李昱亮

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淺析單相異步電機啟動和正反轉的原理與控制

河南省漯河水利技工學校 李昱亮

【摘要】單相異步電動機在小功率家電中非常常見，而電容啟動是常見的單相異步電動機啟動方式。本文從實際出發，利用基礎物理知識用淺顯易懂的語言給大家介紹單相異步電機的啟動及正反轉控制的工作原理，并從實際出發，結合現在電子控制的潮流設計了一種簡單實用的新式繼電器控制正反轉電路。

【關鍵詞】單相電動機；電容啟動；正反轉控制

單相異步電動機主要應用于電動工具、洗衣機、電冰箱、空調、電風扇等小功率電器中。單相異步電動機的定子中放置單相繞組，轉子一般用鼠籠式。定子繞組中通入單相交流電后，形成脈動磁場，若不采取措施，將無法獲得所需的起動轉矩。怎么啟動？如果在單相異步電動機定子上安放具有空間相位相差90°的兩套繞組，然后通入相位相差90°的正弦交流電，那么就能產生一個像三相異步電動機那樣的旋轉磁場，實現自行啟動。

如圖1所示A A’為工作繞組 BB’為啟動繞組，A點和B點分開接電源相線，A’點與B’點一起接電源零線。在繞組上AA’垂直于BB’是位置上的垂直。

圖1

當接通電源時，A A’工作繞組先通電，根據右手定則（如圖2所示），判斷磁場方向。

圖2

在火線的電源正半周0~90°時，A A’繞組產生一個磁場。這時啟動繞組上還沒有電源。當A A’繞組的電源波形相位為90°時，BB’繞組上接通電源，開始產生磁場。正好與A A’繞組在相位上垂直。就在電機內部產生第二個90°夾角的磁場。兩個磁場的方向垂直，兩個磁場大小隨著電壓的相位變化而變化，在這兩個垂直磁場的作用下。磁鐵轉子開始轉動，如圖3所示。

圖3

根據經過電容充放電后電流滯后90°相位的原理。在BB’繞組上串聯接上一個電容。就使用A A’繞組與BB’繞組在接通電源時相位有90°的延遲。將開關S合在位置1，電容C與B繞組串聯，電流 iB較iA超前近90°；當將S切換到位置2，電容C與A繞組串聯，電流iA較iB超前近90°。這樣就改變了旋轉磁場的轉向，從而實現電動機的反轉。（如圖4所示）

圖4

驅動電路如何控制呢？我設計了兩組雙路繼電器來控制正反轉，我做了一組圖表來方便大家理解這個電路：

正轉　反轉　停機1　停機2 S1（2—1）　S1（2—3）　S1（2—3）　S1（2—1）S2（2—3）　S2（2—1）　S2（2—3）　S2（2—1）

現在，就來為大家分析一下這個新式繼電器控制電路的與過去的控制電路相比優越之處：

1、正轉狀態：電路控制繼電器S1吸合至2— 1處、繼電器S2吸合至2—3處，此時電路的狀態為220VAC由S2的3腳流入2腳，然后由S2的2腳流入S1 的2腳，接著由S1的2腳流入S1的1腳的正轉接口。此時電機正轉。

2、反轉狀態：電路控制繼電器S1吸合至2—3處、繼電器S2吸吸合至2—1處，此時電路的狀態為220VAC由S1的3腳流入2腳，然后由S1的2腳流入S2 的2腳，接著由S2的2腳流入S2的1腳的反轉接口。此時電機反轉。

3、停止狀態1：此時S1、S2繼電器同時吸合至2—3處，此時電路220VAC由S2的3腳流入2腳，然后由S2的2腳流入S2的3腳、而S1、S2的3腳都是連接在220VAC上，沒有流入電機，所以此時電機為停止狀態1。

4、停止狀態2：此時S1、S2繼電器同時吸合至2—1處，此時電路220VAC不論從繼電器S1的3腳還是繼電器S2的3腳都無法流入到電機中，所以此時電機為停止狀態2。

這樣設計的優點就在于預防由于人為的錯誤操作或者繼電器的動作延遲使用兩個繼電器同時處于連接狀態而發生短路錯誤，

至此，完整的異步電機正反轉啟動，控制電路就設計完成，但是此電路只使用于小功率電機的工作，較大功率的電機在工作時要進行感抗容抗等的計算。

參考文獻

[1]韓雪濤.全彩圖解電路識圖[M].電子工業出版社.

[2]喬東明,檀立慧.電工學原理及應用[M].機械工業出版社.

[3]王蘭君.實用電子電路一學就會[M].電子工業出版社.