單相異步電動機的繞制
單相異步電動機的分類及結構特點
一、單相異步電動機的分類及結構特點
單相異步電動機是用單相交流電源供電的一類驅動用電動機。它具有結構簡單、成本低廉、運行可靠及維修方便等一系列優點。特別是因為它可以直接使用220v交流電源，所以廣泛地應用于各行各業和日常生活中。如手電鉆、小型風機、醫療器械、風扇、洗衣機、冷凍機及電影放映機等。
與同功率的三相異步電動機相比較，單相異步電動機的體積大、性能較差，因而單相
異步電動機只宜做成小型的，功率范圍在8—1500w之間。
(一)分類
按起動與運行分為：YU電阻起動單相異步電動機；YC電容起動單相異步電動機；YY電容運轉單相異步電動機；YL雙值電容單相異步電動機；YJ罩極單相異步電動機；YJF罩極中相異步電動機(方形)以及以上各種高效率的單相異步電動機。
(二)一般單相異步電動機的結構特點
這種電動機結構與一般小型三相異步電動機相似。
1．定子
定子結構有兩種形式。較大功率的采用和三相異步電動機相似的結構，定子鐵心也是用硅鋼片沖壓而成。鐵心槽內放置有兩套繞組，一套是主繞組，也稱工作繞組，另一套是副繞組。俗稱起動繞組(內總槽的1／3)。兩種繞組一般采用同心式繞組，其軸線在空間相隔90度電角度。功率較小的定子鐵心制成凸極形狀，磁極的一部分被短路環罩住，凸極上裝有主繞組，一般為集中式繞組。
2．轉子
單相異步電動機轉子與于三相異步電動機籠型轉子相同，鐵心用硅鋼片疊壓而成，鐵心槽內裝有籠型繞組、一般為鑄鋁轉子。
二、電阻起動電動機結構特點
在結構上電阻起動電動機(又稱分相電動機)的定子、轉子、端蓋均與一般單相異步電動機相同。定子槽內嵌置兩套繞組，繞組的布置見下圖，所不同的是有起動裝置。
主繞組和副繞組的布置
因為電阻起動電動機的副繞組，只允許在電動機起動過程中接人電路，所以當電機達到額定轉速時的70％一80％后，起動開關可將副繞組從電路中斷開，起到保護該繞組的作用。目前起動裝置有如下4種。
(一)離心式開關
離心式開關包括靜止部分與旋轉部分。旋轉部分則裝在轉軸上。靜止部分是中兩個半圓形銅環組成，這兩個半圓形銅環中間用絕緣材料隔開、它裝在電動機的前端蓋內
其結構見下圖。
a)旋轉部分 b）靜止部分
1---指型銅觸片 2----銅環 3----絕緣
(二)起動繼電器
起動繼電器是利用起動電流大小，位繼電器動作、從而接通或切斷起動繞組的。起動繼電器一般裝在電動機機殼上的接線盒里．起動繼電器的電流及引線圈接在一次側主繞組線路中，常開觸頭接在副繞組線路中。
(三)按鈕開關
有些電阻起動電動機用技鈕開關起動．在電動機的起動繞組串聯一個起動按鈕．在電動機接通電源的同時按壓按鈕，接通起動繞組。當轉速達到一定數值時，可松開起動按鈕，切斷起動繞組電源。
(四)PTC起動元件
該元件是一種正溫度系數的熱敏電阻，“通”至“斷”的過程即為低阻向高阻態轉變過程。一般冰箱用的PTC元件．體積只有貳分硬幣大小。其特點是：無觸點、無電弧，工作過程比較安全、可靠、安裝方便，價格便宜。缺點是不能連續起動，兩次起動間隔3—5min。低阻時約幾歐至幾十歐，高阻時為幾十千歐。
三、電容式電動機結構特點
電容式電動機的基本結構與電阻電動機大致相同，而區別僅在于電容式電動機在運轉時，副繞組中始終串有電容器。這種電動機共分為3種：電容起動、電容運轉和電容起動與運轉電動機。
(一)電容起動電動機
單相電容起動異步電動機的原理圖見下圖。副繞組F1F2、電容C與開關S串聯
后，與主繞組D1D2接到同電源上。
單相電容起動異步電動機的副繞組和電容器只允許短時間工作。當電動機起動后，待轉速達到75％—80％額定轉速時、由起動開關S將副繞組切離電源，主繞組單獨運行。
(二)電容運轉式電動機
電容起動單相異步電動機的副繞組串接一個工作電容器C后，與主繞組并接于電源，且副繞組與主繞組同時參與運行。因此，這種電動機有較高的功率因數
和效率，體積小，重量輕，一般適用于洗衣機、風扇及通風機等各種空載和輕載起動。
(三)電容起動與運轉式電動機
電容起動與運轉單相異步電動機是上述電容起動與電容運轉式電動機的組合。這種電動機用了兩個電容器Cl和C2。電容器Cl固定串入副繞組內，它的電容量較小，而電容較大的電容器C2則通過離心開關S與電容器C1串聯。當接通外施電源時，兩個電容都處于工作狀態，電動機便開始起動。當轉速達到額定轉速75％左右時，離心開關S將電容器C2切除，而電容器Cl則繼續留在電路中運行。
這種電動機具有較高的起動性能、過載能力、功率因數和效率，適用于電影放映機、家用電器和小型機床。
四、罩極電動機結構特點
罩極電動機是單相異步電動機中結構最簡單的一種，而且堅固可靠、成本低廉、運行時噪聲微弱以及對于無線電沒有干撓等優點。它一般用于空載或空載起動的小功率場合，如電扇、儀器用電機、電動模型及鼓風機等。
罩極式動機轉子一般為籠型轉子，有的制成外轉子，即將籠型轉子置于定子的外圓。各種吊風扇電機就是采用這種結構。定子鐵心有兩種結構，凸極式或隱極式．其結構如下：
(一)凸極式罩極電動機
凸極式罩極電動機定子鐵心不同于普通單相異步電動機。其外形是一種方形或圓形的磁場框架，磁極突出，凸極中間開一個小槽、用短路銅環罩住約1／3磁極面積。短路環起輔助繞組，而凸極磁極上集中繞組則起主繞組作用。罩極式電動機的定子形式有多種多樣，見下圖所示。其中圖d是最常見的一種，只有一個繞組(主繞組)繞在絕緣框上，框孔的鐵心片插人后，再嵌插定子鐵心，用螺栓將鐵心緊固。罩極繞組是用粗銅線制成。
罩極電動機定子的各種結構形式
1一磁被；2一破壞；3一罩極固；4一機座；5一絕緣框；6一鐵心片；7一定于鐵心
此外．在飛速發展的家用電器中，又設計出一種長方形定子鐵心罩極電機，適用于位置很小的場合．這樣容易改變磁極對數．改變繞組接法達到變速的目的。
(二)隱極式罩極電動機
隱極式罩極電動機定子沖片與一般單相異步電動機相同。定子繞組采用分布繞組，主繞組分布于定子槽內，嵌放在槽子的底層。罩極繞組不用短路銅環．而是用¢5mm絕緣導線繞成分布繞組(2—8匝)，嵌放在槽的上層。主繞組與罩極繞組在空間相距一定的角度(約45°電角度)。
(三)罩極電動機旋轉方向的改變方法
1．普通罩極電動機旋轉方向的改變
罩極電動機的轉向，是從主繞組軸線轉向罩極繞組軸線的，如果要改變普通罩極電動機的旋轉方向．就只要將電動機拆開，把定子或轉子反向安裝．如圖下a所示，是沿順時針方向旋轉的電動機。而圖b只是將定子鐵心反向安裝，則電動機沿逆時針方向旋轉。
2．可逆轉罩極電動機旋轉方向的改變
在隱極式罩極電動機中，可以正反方向運轉，這種可逆電動機的定子槽中必須具有一套主繞組與兩套罩極繞組，其極數相同。當電動機朝一個方向旋轉時，只有一套罩極繞組起作用。
下圖表示的是4極12槽可逆轉罩極電動機的繞組實際接線圖。一套主繞組與兩套罩極繞組分別各自串聯、每組的極性與它左右相鄰的極性相反。電動機向某一方向旋轉時，一組罩極繞組的電路閉合，同時另一罩極繞組斷電，改變轉向只要通過開關與A或B接通即可。
4極12槽可逆轉罩極電動機繞組的實際接線圖
還有一種可逆轉罩極電動機，它是用兩組主繞組和一組罩極繞組，如下圖所示
繞組可以是線繞的、也可以是銅圈。沿順時針方向旋轉時，則給相應的主繞組U1通電，繞組U2斷電；沿逆時針方向旋轉時，則讓主繞組U2通電，繞組U1斷電。
雙主極繞組可逆轉電動機的配置
U1一沿順時針方向旋助時主繞組
U2一沿反時針方向旋轉時主繞組
五、配置槽絕緣
一般單相電動機的槽絕緣有層間絕緣的聚酯薄膜青殼紙。
槽絕緣的長度取定于槽的全長加6—12mm．再兩頭打反折，以防止槽絕緣沿槽內滑動，層間絕緣的長度，一股掌握在兩端各伸出鐵心8一12m；覆蓋紙的長度按照槽絕緣的長度而定。
端部絕緣，即線圈之間的絕緣，其尺寸大小應按端部實際形狀裁剪，相鄰線圈組應嚴格地分開。以保證線閣組之間絕緣良好。
六、繞線及繞線模尺寸的確定
電動機繞組的重繞方法有3種：手繞、模繞和束繞。由于手繞和束繞操作不方便，工作效率低，除局部更換繞組采用手繞法外，全部更換繞組時，一般采用模統方法。模繞時，必須先用木制或金屬制成的繞模繞好線圈，然后將繞好的線圈嵌入槽內。線模的形狀和尺寸的測定與三相電動機相似。最小線圈的直線部分兩端伸出鐵心的長度大于6mm．最大線圈的端部不應與端蓋相碰擦。由于線圈尺寸較小，每個線圈的線模可做成整塊的，并把模心做成一定的斜度，以便取下線圈。線模模心的厚度一般以鐵心槽深的3／4來確定。
同心式繞組的繞線模，如圖所示。繞線之前用螺母將一個極下面的數個同心模夾緊，繞線時從最小線圈開始，然后再繞較大的線圈。待全部繞好后，將每個線圈扎好，松開螺母．取下線圈。
同心式繞線模
七、嵌線
嵌線前．應準備好嵌線用的絕緣材料(如層間絕緣、槽絕緣、槽楔和綁扎帶等)和嵌線工具(如劃針、樂腳、手術用彎頭長柄剪刀、棕膠錘子、頂銷棒、墊打板等)。
嵌線時，注意不能損傷導線的絕緣。槽絕緣要在末嵌線之前全部故人槽內，位置要符合要求，線圈的有效邊嵌入槽內后要排列整齊，線圈伸出鐵心兩端的長度應適宜
八、繞組接線
1．單相電動機繞組接線
單相電動機的繞組接線具有以下兩個基本特點：
(1)主、輔助繞組的接線方式基本一致。如果工作繞組(主繞組)是串聯接法
動繞組(輔助繞組)也用串聯接法。
(2)不管電動機的極數有多少，同一繞組相鄰兩磁極的極性必須是相反的。所以兩相鄰線圈組的接法是，在串聯接線時應當是“反串聯”，即“頭—頭”連接或“尾—尾”連接。
2工作繞組的串聯接法
如圖所示為4極分相電動機運轉繞組的基本接法。
為了作圖簡單，分相電動機繞組的接線圖可以簡化，如上圖可用簡化下圖來表示。圖中的長方塊表水產生一個磁極的線圈組，S、N、S、N表示各線圈組產生的磁極極性。箭頭則表示流經各線圈組的電流方向。
3．起動繞組的串聯接法
起動繞組的接法與工作繞組的接法基本相同，不同之處是多一個起動開關。根據開關的串接位置不同，有兩種接法，一是串接在起動繞組的中間．即串在第二和第三繞組中間，二是串接在起動繞組的首端或末端，如下圖所示。
4．并聯接法
普通分相電動機一般都是采用串聯接法、但也有少數電動機采用并聯接法(或稱雙聯法)。其接法也有兩種，一是“頭—頭”或“尾—尾”相接，二是“頭—尾”相接，如下圖所示。
九、試驗
為了判斷繞組接線是否接錯，可按右手螺旋法則、指南針法以及鐵打法等進行檢查和驗證，并用兆歐表檢查絕緣確認無誤后，再進行綁扎、裝機、點動試轉．看其是否正常。
十、導線接頭焊接與包扎方法
一般焊接時，先將兩根待焊的導線留以適當的長度，并將導線線頭絕緣漆刮去，長度約15—30mm，然后將兩根導線緊緊地絞在一起用錫焊牢。錫焊部分長度不少于l0mm。焊口用20一30mm的蠟套管或聚氯乙烯套管套好。具體操作分為了步，如下圖所示。
電動機引出線的焊接方法與此相同。線焊好后，進行整形，同時用白布帶或玻璃絲繩將一次側、二次側繞組及引出線牢牢地綁在一起。
九、浸錫與烘焙
先將定子放在烘箱內預烘4—6h，保持溫度105—115℃．然后將溫度降至80°C，后浸1032漆10—15min，立起滴漆0.5h以上，再經6—8h烘焙即可。
十一、單相異步電動機繞組嵌線工藝
1．單相單層同心式電動機繞組嵌線方法
單層同心式繞組嵌線時，應先嵌主繞組相。方法是一個線圈組一個線圈組的嵌，在嵌每個線圈組時，先嵌小線圈，后嵌大線圈。將一次繞組嵌好線后，再用同樣的方法將副繞組一一嵌進槽內。
2．單相雙層短距繞組的嵌線方法
單相雙層短距繞組的嵌線方法，同三相雙層短距繞組完全一樣現以2p=4,Q1=24槽為例，說明嵌線方法。
如下圖所示，圖中1、2、3、…、7、8為線圈組號，其主、輔助繞組的線圈節距y＝4．即1跨5，線圈數q1＝4,q2＝2。具體嵌線工藝如下；
(1)嵌線前，注意使線圈的引出線置于靠近機殼上有出線孔的一端、以免線引出困難。一般嵌線時，習慣左端進線圈的應將機殼帶出線孔的一端朝左，且放置穩當。
(2)開始聯線時，首先要確定暫時不嵌的起把線圈的上層邊。
先將線圈組①的4個線圈下層邊依次依人5、6、7、8槽內。而線圈組①的上層邊，由于要壓著線圈組⑧全部及線圈組⑦部分的下層邊，所以暫時不能嵌入相應的l、2、3、4槽內。
(3)嵌完4個起把線圈的下層邊以后，在它的上面放好層間絕緣并壓緊，再依次嵌線圈組2、③、④、5、⑥、⑦、⑧的各個線圈的下層邊和上層邊。每個下層邊嵌進槽以后，都要在它的上面放好層間絕緣。
(4)直到全部線圈的下層邊嵌進槽以后，方可把起把線圈的4個上層邊依次嵌入槽子的上層。線圈組①的第4只線圈的上層邊是最后一個嵌進4號槽內的。
(5)同相的各線圈組之間的連接，按反串聯規律，即上層邊引出線接上層邊引出線，因為它們位于上面，又叫面接線。下層邊的引出線接下層邊的引出線．因為它們位于槽底，又叫底接線。
實訓二十一 單相異步電動機堵轉電流及堵轉損耗的測定
堵轉試驗開始前，必須核對電動機的旋轉方向、用制動棒堵住轉子、被制動的電動機接在電壓可調節的線路上。當調節到額定電壓(額定電壓的偏差不大于土l0％)時，接通電源，盡快地讀取電壓、電流及輸入功率，應在5S內完成。然后立即將電動機線路斷開，以防止電動機因短路電流過大而發熱。測量線路見下圖所示．測得在額定電壓下的堵轉電流的保證值應符合技術要求。
實驗線路圖 離心開關斷開時轉速的測定
單相異步電動機的空載電演和損耗的測定
在進行空載試驗之前，電動機應在額定電壓下空載運轉10—15min，使電動機軸承的溫度及摩擦損耗達到穩定狀態。然后測量電壓、電流及輸入功率。測量功率時，需用低功率因數瓦特表測量。
檢查試驗所測得的空載持件數據、必須與型式試驗的空載特件的線進行校對，符合技術條件的認為合格。
單相異步電動機離心開關斷開時轉速的測定
在被試電動機副繞組離心開關兩端線路上串接一只指示燈，并施加適當的電源電壓，此時電動機未轉動．離心開關閉合，指示燈亮。當被試電動機由可調速的原動機拖動到空載運轉時(如圖所示)，調節原動機的轉速，由零值起逐漸升高轉速，并隨時測量被試電動機轉速及觀察指示燈，當指示燈熄滅，證明離心開關斷開，同時記下指示燈熄滅一瞬間的轉速，此轉速即為離心開關斷開時的轉速。