三相鼠笼式异步电动机正反转控制实验报告(交流笼型异步电动机实验报告)

在电动机培训课程中，许多学生询问了单相电动机的正向和反向旋转控制，下面将讨论如何控制电容性单相异步电动机的正向和反向旋转。

首先，单相电动机的工作原理

理论上的单相交流电动机中只有一个绕组。变速箱是一只松鼠笼。当单相正弦电流流经定子绕组时。电动机产生交变磁场，该磁场的强度和方向随时间变化为正弦波，但空间的方向是固定的。因此，该磁场也称为交变脉动磁场。该交变脉动磁场可以分解成两个具有相同速度和相反旋转方向的旋转磁场。当转子静止时，这两个旋转磁场会在转子中产生两个相等且相反的转矩，从而形成一个复合信号。扭矩为零。电动机无法旋转。当电动机在外力作用下沿特定方向旋转时（例如顺时针旋转）。此时，沿顺时针方向旋转的磁场与转子之间的切割磁力线的运动减小，而沿逆时针方向旋转的磁场与转子之间的切割磁力线的运动减小。旋转方向增加。以此方式，平衡被打破并且由转子产生的总电磁转矩不再旋转。如果希望单相电动机自动旋转，则可以在定子中添加启动绕组。起动绕组和主绕组必须分开90度，并且起动绕组（次级绕组）必须与合适的绕组串联。冷凝器。产生90度的差异。这就是所谓的相分离原理。这样，时间上相隔90度的两个电流穿过空间上相隔90度的两个绕组，并且在空间中产生了（两相）旋转磁场。它发生在定子中，转子磁场发生在定子中并且是顺时针方向。 在该旋转磁场的作用下，转子可以自动起动，并且当起动后速度上升到一定水平时，起动绕组通过离心开关或安装在转子中的其他自动控制装置分开。操作时，只能使用主绕组。所以。可以在较短的工作模式下进行启动绕组。但是，在大多数情况下，启动绕组不是分开的，这种电动机称为电容性单相电动机。

二、单相电动机正、反转原理

异步电动机的旋转原理是在定子绕组中形成一个旋转磁场，旋转磁场的方向决定了电动机的转向。

只要改变旋转磁场的方向，就能改变电动机的旋转方向。三相电动机只要改变相序，就能改变旋转磁场的方向，从而也改变了三相电动机的正、反转。而单相电动机是通过分相元件、电容或线圈本身的电阻，将单相电分为相差小于900的两相电，其中主绕组上的代表一相电，副绕组上的代表另一相电。

所以，单相电动机实质是“二相电动机”。要改变单相电动机的转向，可以通过改变相序来改变，不过这里和三相电动机不一样，并不是改变电源相序，而是要改变主副绕组中电流桕序。而要改变主副绕组电流中相序可以通过两种方式来进行．一是改变主副绕组的阻抗．由电容器串接在主副绕组不同的位置来实现。二是更换主或副绕组的极性来达到改变电流相序。下面以两种典型用途的单相电动机为例来说明。

1．单相洗涤电机正反转方式

单相洗涤电机工作要求主副绕组参舯一致，电动机正，反转出力一样，主副绕组可以互为工作绕组。单相电动机经过主副绕组分相形成旋转磁场。主副绕组两者相差900相角。主绕组直接和I．、N相连，副绕组则串联电容后与电源相连。设流过主绕组的电流为la．流过副绕组的电流为IR。主绕组基本是电感，阻抗为感抗，是感性负载，la在相位上滞后电源电压。而副绕组由于串联电容后，阻抗将减小，与电源的相角也将减小。所以IR比la超前一个相角，只要选择合适的电容，就可以使IR超过la90度这样由两相电流产生相位差并形成正向旋转磁场，使电动机正转。同理，若这时将副绕组直接和L、N相连，主绕组串联电容后与电源相连。

则Ia比IR超前90。相角，形成反向旋转磁场使电动机反转。电路示意图如下图，用一个单刀三掷开关来负责切换电容器接入主副绕组的位置。刀闸处于中间位置为停止状态。正转时，绕组LA直接接LN，绕组LR和电容串联，绕组LR为启动绕组，电流超前，设为正向转动。那么改换接法，绕组LR直接接LN，绕组LA和电容串联，绕组lA为启动绕组，电流超前，则反向转动。从上面分析也可以看出，主副绕组也可以互为启动绕组的。

2．单相电刨电机正反转方式

单相电刨电机工作要求主副绕组参数不一致，电机正、反转出力也不一样，主绕组是工作绕组。很显然这种类型电机不能采用上述方法使电机实现反转。但由上面的分析知道，副绕组串接电容，产生IR超过la900的相位差并形成旋转磁场，使电机正转。那么只要让IR滞后于la90度(或者换句话说，让la超前IR90。)。

就可以让电机实现反转。要实现这个很简单．只要IR翻转180度(或者la翻转180。)就能实现了。那么如何实现IR翻转180度(或者la翻转180a)呢？从下面的接线图上可以看出，实际上主绕组同副绕组是接在同～个电源上的，也就是说他们的电压是同相位的。那要是把副绕组的L接Wl及N接W2换一下，改成L接W2及N接W1，主绕组不变．维持LN接UIU2。那么主绕组的电压和副绕组的电压就有180度的相位差．也就是说副绕组的电流也翻转了180度。这时就实现了IR滞后于Ia90度(或者换句话说，让Ia超前IR90度)。旋转磁场的方向为逆时针，实现了反转。

在实际的电路中副绕组和电容是通过顺逆开关和电源相连的。这个电路改变的不是电容接入哪个绕组，而是绕组的接人极性。理论上要想改变单相电动机的转向，可以改变主、副绕组的连接形式，将主绕组头尾对调，或将副绕组的头尾对调．即可改变单相电动机的旋转方向。由于主绕组的电流比副绕组的电流大得多，所以一般采用改变副绕组的接线来改变单相电动机的旋转方向。电机工作时，旋转磁场的转向总是从电流超前的绕组转向电流落后的绕组，若将其中～个绕组的接线端对调一下，就改变了该绕组的电流相位使之反相，由超前（落后）变为落后（超前）．旋转磁场的转向就随之改变。电路示意图如下图．用一个双刀双掷开关来负责切换主副绕组接入极性。正转时，主绕组UI、U2直接接LN，副绕组经开关Wl和L相接．W2和N相接，副绕组为启动绕组，电流超前，设为正向转动。那么改换接法，主绕组Ul、U2依然直接接LN，副绕组经开关W2和L相接．W1和N相接，副绕组仍为启动绕组，电流滞后，则反向转动。从上面分析可以看出，副绕组始终为启动绕组。