鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)例控制解析

在生產(chǎn)過程中，作為我們維修電工經(jīng)常接觸到的生產(chǎn)機(jī)械要求運(yùn)動(dòng)部件頻繁正反向運(yùn)轉(zhuǎn)。

下面介紹兩個(gè)控制電路來(lái)逐一分析。在圖a中，采用了按鈕和接觸器雙重聯(lián)鎖的控制電路，該線路利用了正反轉(zhuǎn)接觸器的常閉輔助觸點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)鎖的基礎(chǔ)上，增加了復(fù)合接鈕SB2和SB3。進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)。這種電路中，即使同時(shí)接下兩個(gè)啟動(dòng)接鈕，正反轉(zhuǎn)接觸器都不能得電。此外，使用了復(fù)合按鈕，電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)后，不必先按下停止接鈕SB1，可以直接按反向啟動(dòng)按鈕使電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，如果操作頻繁，正反向接觸器仍有可能同時(shí)接通。為了避免正反向接觸器同時(shí)吸合，可在控制線路中添加一只中間繼電器kA，以延長(zhǎng)轉(zhuǎn)換過程。如圖b所示。另外一些場(chǎng)合可以酌情選用專用機(jī)械聯(lián)鎖接觸器。

三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告

在電機(jī)教學(xué)過程中，有不少學(xué)生問到單相電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的問題，下面就電容式單相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制方法和大家進(jìn)行探討。

一、單相電動(dòng)機(jī)工作原理

理論上的單相交流電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)繞組．轉(zhuǎn)手是鼠籠式的。當(dāng)單相正弦電流通過定子繞組時(shí)．電動(dòng)機(jī)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向隨時(shí)間作正弦規(guī)律變化，但在空間方位上是固定的．所以又稱這個(gè)磁場(chǎng)是交變脈動(dòng)磁場(chǎng)。這個(gè)交變脈動(dòng)磁場(chǎng)可分解為兩個(gè)以相同轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向互為相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生兩個(gè)大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)矩，使得合成轉(zhuǎn)矩為零，所以電動(dòng)機(jī)無(wú)法旋轉(zhuǎn)。當(dāng)用外力使電動(dòng)機(jī)向某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)（如順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)）．這時(shí)轉(zhuǎn)子與順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的切割磁力線運(yùn)動(dòng)變小，轉(zhuǎn)子與逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的切割磁力線運(yùn)動(dòng)變大。這樣平衡就打破了，轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的總的電磁轉(zhuǎn)矩將不再旋轉(zhuǎn)起來(lái)。要使單相電動(dòng)機(jī)能自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，可在定子中加上一個(gè)起動(dòng)繞組，啟動(dòng)繞組與主繞組在空間上相差90度，啟動(dòng)繞組（副繞組）要串接一個(gè)合適的電容．使得似相差90度．即所謂的分相原理。這樣兩個(gè)在時(shí)間上相差90度的電流通人兩個(gè)在空間上相差90度的繞組，將會(huì)在空間上產(chǎn)生（兩相）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這樣在定子里就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為順時(shí)針方向。在這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)子就能自動(dòng)啟動(dòng)，啟動(dòng)后，待轉(zhuǎn)速升到一定時(shí)，借助于一個(gè)安裝在轉(zhuǎn)子上的離心開關(guān)或其他自動(dòng)控制裝置將啟動(dòng)繞組斷開，正常工作時(shí)只有主繞組工作。因此。啟動(dòng)繞組可以做成短時(shí)工作方式。但有很多時(shí)候，啟動(dòng)繞組并不斷開，稱這種電動(dòng)機(jī)為電容式單相電動(dòng)機(jī)。

二、單相電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)原理

異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理是在定子繞組中形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向決定了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。

只要改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向，就能改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。三相電動(dòng)機(jī)只要改變相序，就能改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向，從而也改變了三相電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。而單相電動(dòng)機(jī)是通過分相元件、電容或線圈本身的電阻，將單相電分為相差小于900的兩相電，其中主繞組上的代表一相電，副繞組上的代表另一相電。

所以，單相電動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)是“二相電動(dòng)機(jī)”。要改變單相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，可以通過改變相序來(lái)改變，不過這里和三相電動(dòng)機(jī)不一樣，并不是改變電源相序，而是要改變主副繞組中電流桕序。而要改變主副繞組電流中相序可以通過兩種方式來(lái)進(jìn)行．一是改變主副繞組的阻抗．由電容器串接在主副繞組不同的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。二是更換主或副繞組的極性來(lái)達(dá)到改變電流相序。下面以兩種典型用途的單相電動(dòng)機(jī)為例來(lái)說(shuō)明。

1．單相洗滌電機(jī)正反轉(zhuǎn)方式

單相洗滌電機(jī)工作要求主副繞組參舯一致，電動(dòng)機(jī)正，反轉(zhuǎn)出力一樣，主副繞組可以互為工作繞組。單相電動(dòng)機(jī)經(jīng)過主副繞組分相形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。主副繞組兩者相差900相角。主繞組直接和I．、N相連，副繞組則串聯(lián)電容后與電源相連。設(shè)流過主繞組的電流為la．流過副繞組的電流為IR。主繞組基本是電感，阻抗為感抗，是感性負(fù)載，la在相位上滯后電源電壓。而副繞組由于串聯(lián)電容后，阻抗將減小，與電源的相角也將減小。所以IR比la超前一個(gè)相角，只要選擇合適的電容，就可以使IR超過la90度這樣由兩相電流產(chǎn)生相位差并形成正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。同理，若這時(shí)將副繞組直接和L、N相連，主繞組串聯(lián)電容后與電源相連。

則Ia比IR超前90。相角，形成反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。電路示意圖如下圖，用一個(gè)單刀三擲開關(guān)來(lái)負(fù)責(zé)切換電容器接入主副繞組的位置。刀閘處于中間位置為停止?fàn)顟B(tài)。正轉(zhuǎn)時(shí)，繞組LA直接接LN，繞組LR和電容串聯(lián)，繞組LR為啟動(dòng)繞組，電流超前，設(shè)為正向轉(zhuǎn)動(dòng)。那么改換接法，繞組LR直接接LN，繞組LA和電容串聯(lián)，繞組lA為啟動(dòng)繞組，電流超前，則反向轉(zhuǎn)動(dòng)。從上面分析也可以看出，主副繞組也可以互為啟動(dòng)繞組的。

2．單相電刨電機(jī)正反轉(zhuǎn)方式

單相電刨電機(jī)工作要求主副繞組參數(shù)不一致，電機(jī)正、反轉(zhuǎn)出力也不一樣，主繞組是工作繞組。很顯然這種類型電機(jī)不能采用上述方法使電機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。但由上面的分析知道，副繞組串接電容，產(chǎn)生IR超過la900的相位差并形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使電機(jī)正轉(zhuǎn)。那么只要讓IR滯后于la90度（或者換句話說(shuō)，讓la超前IR90。）。

就可以讓電機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)很簡(jiǎn)單．只要IR翻轉(zhuǎn)180度（或者la翻轉(zhuǎn)180。）就能實(shí)現(xiàn)了。那么如何實(shí)現(xiàn)IR翻轉(zhuǎn)180度（或者la翻轉(zhuǎn)180a）呢？從下面的接線圖上可以看出，實(shí)際上主繞組同副繞組是接在同～個(gè)電源上的，也就是說(shuō)他們的電壓是同相位的。那要是把副繞組的L接Wl及N接W2換一下，改成L接W2及N接W1，主繞組不變．維持LN接UIU2。那么主繞組的電壓和副繞組的電壓就有180度的相位差．也就是說(shuō)副繞組的電流也翻轉(zhuǎn)了180度。這時(shí)就實(shí)現(xiàn)了IR滯后于Ia90度（或者換句話說(shuō)，讓Ia超前IR90度）。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，實(shí)現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。

在實(shí)際的電路中副繞組和電容是通過順逆開關(guān)和電源相連的。這個(gè)電路改變的不是電容接入哪個(gè)繞組，而是繞組的接人極性。理論上要想改變單相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，可以改變主、副繞組的連接形式，將主繞組頭尾對(duì)調(diào)，或?qū)⒏崩@組的頭尾對(duì)調(diào)．即可改變單相電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。由于主繞組的電流比副繞組的電流大得多，所以一般采用改變副繞組的接線來(lái)改變單相電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。電機(jī)工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向總是從電流超前的繞組轉(zhuǎn)向電流落后的繞組，若將其中～個(gè)繞組的接線端對(duì)調(diào)一下，就改變了該繞組的電流相位使之反相，由超前（落后）變?yōu)槁浜螅ǔ埃D(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向就隨之改變。電路示意圖如下圖．用一個(gè)雙刀雙擲開關(guān)來(lái)負(fù)責(zé)切換主副繞組接入極性。正轉(zhuǎn)時(shí)，主繞組UI、U2直接接LN，副繞組經(jīng)開關(guān)Wl和L相接．W2和N相接，副繞組為啟動(dòng)繞組，電流超前，設(shè)為正向轉(zhuǎn)動(dòng)。那么改換接法，主繞組Ul、U2依然直接接LN，副繞組經(jīng)開關(guān)W2和L相接．W1和N相接，副繞組仍為啟動(dòng)繞組，電流滯后，則反向轉(zhuǎn)動(dòng)。從上面分析可以看出，副繞組始終為啟動(dòng)繞組。