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1、标题：罩极电机设计指引1.概述罩极电机是微型单相感应电动机中最简单的一种.由于它具有结构简单,制造方便,成本低廉,运行可靠,过载能力强,维修方便等优点而被广泛地用于各种小功率驱动装置中.其缺点是运行性能和起动性能较差,效率和功率因子较低,一般用于空载或轻载起动的小容量场合.如电风扇等.2.工作原理一个没有罩极环仅有主绕组的电机,是没有起动转矩,在实际中是无法使用,为了获得起动转矩,采用附加副绕组的措施。这个绕组不是靠外接电源供电,而是靠它与主绕组轴线间保待有θ<90°的偏角,见图1。主绕组通电后,其中一部分主磁通Φm’会穿过这一短路环,感应电势产生电流,短路环则如变压器的副绕组一样,产
2、生去磁通Φk,与Φm’合成后在罩极区间将是Φs,最后决定了罩极环上的电势Ek,这样在主极与罩极的不同区间使有时间相位不同的Φm与Φs在脉振,构成了椭圆磁场,产生了起动转矩。在转子是闭路的条件下,转子就会起动。由于Φm是超前Φs的,磁场是从超前的磁通移向滞后的,所以电机的旋转方向是由主极移向罩极的顺时针方向。a）工作原理(b)矢量图图1罩极电机的原理及矢量图FORM0438(4-19-2001)Page9of91.技术指针及术语1.1技术指针额定功率额定电压额定电流额定转速1.2术语1.2.1效率电机输出功率与输入功率之比.1.2.2功率因子COSØ电机输入有效功率与视在功率之比.1.2
3、.3起动扭力Tst电机在额定电压,额定频率和转子堵住时所产生的扭力.1.2.4最大扭力Tmax电机在额定电压,额定频率和运行温度下,转速不发生突降时所产生的最大转矩.1.2.5噪音电动机在空载稳态运行时A计权声功率级dB(A).1.2.6振动电动机在空载稳态运行时振动加速度有效值(m/s2)2.基本结构罩极电机是结构最简单的一种单相电动机,其结构可分为两类.一是隐极式,从外形来看,定转子均匀开槽,转子为鼠笼式.定子上有主绕组和自行闭路的副绕组或称为罩极绕组.两绕组可以作成等线圈式,也可分别作成正弦绕组.不过两绕组要不成正交的安放,即绕组轴线间夹角小于90度.它的定子上有主副相两套绕组,
4、但其主绕组大多采用集中绕组形式,副绕组则是一个置于局部磁极上的短路线圈,即罩极线圈（也称短路环）.这类电机又可分为两种,一种如图1(b)所示的圆形结构,它的定子可明显的看出凸极型式.主绕组套在磁极上,罩极环则嵌于磁极一角,且多为一个.另一种是方型结构,铁芯如变器一样,见图1(a),主绕组被套于一根铁心柱上,磁极与转子则在铁芯的另一根柱上,在磁极一角多放两个罩环。在罩极电机中,只要设法产生旋转的气隙磁场,电机就有自起动能力,并可正常运转。在罩极电机中,定子主副相绕组、轴线在空间非正交安置,并为了改善罩极电机的性能,采取了各种措施,如阶梯气隙,磁桥等,出现了磁的不对称,又因副绕组中的电流是
5、靠主绕组感应产生的,造成了电的不对称,分别产生时间和空间相位都不相同的磁势,合成为一个类似旋转磁势的运动磁势,它在空间建立的运动磁场与转子相互作用,就可以使之起动和运转。其结构形式如图2所示:FORM0438(4-19-2001)Page9of9图2罩极电机的三种典型结构1.特性分析1.1罩极电机效率是偏低的,仅在=(5~30)%之间,因此多用在小功率驱动中.1.2罩极电机的主,副相电流变化均不大,故多以电机不动时的电流来计算它的损耗和温升.所以罩极电机会在堵转时运行也不致发生问题.运行可靠是它的最大优点.1.3罩极电机的起动和最大转矩倍数规定为T*st=0.3,T*max=1.3,均
6、属偏小.因此,罩极电机主要用于对起动转矩要求不高的地方.1.4罩极电机经特殊设计,可以在两个方向上旋转.这样的罩极电机磁极在两个极尖上都开有放罩极绕组的槽口.根据需要闭合一个罩极绕组,电机就在那个方向旋转.1.5罩极电机可以像单相异步电机那样采用降压或抽头调速.绕组抽头调速的电机,就是在电机的绕组上附加多绕些调速线圈.把这些调速线圈串入回路连于电源上去时,如同电机回路中串入一个电抗一样,达到了降速的目的.2.结构因素对性能的影响2.1磁桥(磁分路)磁桥的作用是改善气隙的磁通分布,改善电机的机械特性.引入磁桥是故意增大极间漏磁,虽降低了激磁电抗,使激磁电流增大,最大转矩减小,但由于磁桥磁
7、通Φb不与转子匝链,从而增加了主,副绕组的互磁通,使一个极下的气隙磁通由矩形变为梯形,如图3d所示,从而减小了谐波分量.FORM0438(4-19-2001)Page9of9图3磁桥对电机性能的影响可阐述如下:1.1.1转矩转速特性(T-n)曲线若取消磁桥,电机漏磁减小,使激磁电抗增大,电机的最大转矩Tmax增大.但是,由于此时气隙磁通由梯形变为矩形波,谐波增大,从而谐波转矩分量(主要是3次)增大,使电机在中低速区的T减小并产生明显的凹下.若磁
