分相感应电动机 – 工作原理和特性
分相感应电动机是一种单相感应电动机,其定子设有启动绕组(S)和主绕组(M)。如图所示,启动绕组相对于主绕组偏移 90°。
启动绕组仅在电动机启动的短暂时间内工作。启动绕组和主绕组的设计使得启动绕组(S)具有较高的电阻和相对较低的电抗,而主绕组(M)具有相对较低的电阻和较高的电抗,从而使流过两个绕组的电流具有合理的相位差(α),约为 25° 到 30°,如图所示的相量图。
分相感应电动机的工作原理
当电动机的启动绕组连接到单相交流电源时,启动绕组流过电流 **Is**,而主绕组流过电流 **Im**,如图所示的连接图。
由于启动绕组设计为高电阻,而主绕组设计为高电感。因此,两个绕组中的电流 **Is** 和 **Im** 之间存在约 25° 到 30° 的合理相位差。结果,产生一个弱旋转磁场,从而启动电动机。分相电动机的启动转矩由下式给出:
$$\mathrm{τ_{𝑠𝑡} = 𝑘𝐼_{𝑠}𝐼_{m}\:sin\:𝛼}$$
其中,**k** 是一个比例常数,其值取决于机器的设计。
当电动机速度达到同步速度的约 80% 时,离心开关将启动绕组与电路隔离。现在,电动机作为单相感应电动机运行,并继续加速直到达到正常速度。电动机的正常速度小于同步速度,并且取决于电动机轴上的机械负载。
分相感应电动机的特性
分相感应电动机的特性如下:
分相电动机的启动电流约为额定电流的 7 到 8 倍。
分相感应电动机的启动转矩约为额定转矩的 1.5 倍。
最大转矩或脱离转矩约为额定转矩的 2.5 倍,出现在同步速度的约 75% 处。
分相感应电动机的成本较低,因此在市场上非常受欢迎。
分相感应电动机适用于启动时间较短的应用场合。由于分相电动机的启动绕组电阻较大,因此会迅速发热。如果启动时间超过 5 秒,启动绕组可能会烧毁,除非电动机受到热继电器的保护。
分相感应电动机的功率额定值在 60 W 到 250 W 之间。
分相感应电动机的应用
分相感应电动机适用于需要中等启动转矩且启动时间较短的应用场合,例如:
驱动风扇
洗衣机
燃油燃烧器
小型机床
鼓风机和离心泵
食品搅拌机和研磨机等。