单相异步电动机的绕制
单相异步电动机的分类及结构特点
一、单相异步电动机的分类及结构特点
单相异步电动机是用单相交流电源供电的一类驱动用电动机。它具有结构简单、成本低廉、运行可靠及维修方便等一系列优点。特别是因为它可以直接使用220v交流电源，所以广泛地应用于各行各业和日常生活中。如手电钻、小型风机、医疗器械、风扇、洗衣机、冷冻机及电影放映机等。
与同功率的三相异步电动机相比较，单相异步电动机的体积大、性能较差，因而单相
异步电动机只宜做成小型的，功率范围在8—1500w之间。
(一)分类
按起动与运行分为：YU电阻起动单相异步电动机；YC电容起动单相异步电动机；YY电容运转单相异步电动机；YL双值电容单相异步电动机；YJ罩极单相异步电动机；YJF罩极中相异步电动机(方形)以及以上各种高效率的单相异步电动机。
(二)一般单相异步电动机的结构特点
这种电动机结构与一般小型三相异步电动机相似。
1．定子
定子结构有两种形式。较大功率的采用和三相异步电动机相似的结构，定子铁心也是用硅钢片冲压而成。铁心槽内放置有两套绕组，一套是主绕组，也称工作绕组，另一套是副绕组。俗称起动绕组(内总槽的1／3)。两种绕组一般采用同心式绕组，其轴线在空间相隔90度电角度。功率较小的定子铁心制成凸极形状，磁极的一部分被短路环罩住，凸极上装有主绕组，一般为集中式绕组。
2．转子
单相异步电动机转子与于三相异步电动机笼型转子相同，铁心用硅钢片叠压而成，铁心槽内装有笼型绕组、一般为铸铝转子。
二、电阻起动电动机结构特点
在结构上电阻起动电动机(又称分相电动机)的定子、转子、端盖均与一般单相异步电动机相同。定子槽内嵌置两套绕组，绕组的布置见下图，所不同的是有起动装置。
主绕组和副绕组的布置
因为电阻起动电动机的副绕组，只允许在电动机起动过程中接人电路，所以当电机达到额定转速时的70％一80％后，起动开关可将副绕组从电路中断开，起到保护该绕组的作用。目前起动装置有如下4种。
(一)离心式开关
离心式开关包括静止部分与旋转部分。旋转部分则装在转轴上。静止部分是中两个半圆形铜环组成，这两个半圆形铜环中间用绝缘材料隔开、它装在电动机的前端盖内
其结构见下图。
a)旋转部分 b）静止部分
1---指型铜触片 2----铜环 3----绝缘
(二)起动继电器
起动继电器是利用起动电流大小，位继电器动作、从而接通或切断起动绕组的。起动继电器一般装在电动机机壳上的接线盒里．起动继电器的电流及引线圈接在一次侧主绕组线路中，常开触头接在副绕组线路中。
(三)按钮开关
有些电阻起动电动机用技钮开关起动．在电动机的起动绕组串联一个起动按钮．在电动机接通电源的同时按压按钮，接通起动绕组。当转速达到一定数值时，可松开起动按钮，切断起动绕组电源。
(四)PTC起动元件
该元件是一种正温度系数的热敏电阻，“通”至“断”的过程即为低阻向高阻态转变过程。一般冰箱用的PTC元件．体积只有贰分硬币大小。其特点是：无触点、无电弧，工作过程比较安全、可靠、安装方便，价格便宜。缺点是不能连续起动，两次起动间隔3—5min。低阻时约几欧至几十欧，高阻时为几十千欧。
三、电容式电动机结构特点
电容式电动机的基本结构与电阻电动机大致相同，而区别仅在于电容式电动机在运转时，副绕组中始终串有电容器。这种电动机共分为3种：电容起动、电容运转和电容起动与运转电动机。
(一)电容起动电动机
单相电容起动异步电动机的原理图见下图。副绕组F1F2、电容C与开关S串联
后，与主绕组D1D2接到同电源上。
单相电容起动异步电动机的副绕组和电容器只允许短时间工作。当电动机起动后，待转速达到75％—80％额定转速时、由起动开关S将副绕组切离电源，主绕组单独运行。
(二)电容运转式电动机
电容起动单相异步电动机的副绕组串接一个工作电容器C后，与主绕组并接于电源，且副绕组与主绕组同时参与运行。因此，这种电动机有较高的功率因数
和效率，体积小，重量轻，一般适用于洗衣机、风扇及通风机等各种空载和轻载起动。
(三)电容起动与运转式电动机
电容起动与运转单相异步电动机是上述电容起动与电容运转式电动机的组合。这种电动机用了两个电容器Cl和C2。电容器Cl固定串入副绕组内，它的电容量较小，而电容较大的电容器C2则通过离心开关S与电容器C1串联。当接通外施电源时，两个电容都处于工作状态，电动机便开始起动。当转速达到额定转速75％左右时，离心开关S将电容器C2切除，而电容器Cl则继续留在电路中运行。
这种电动机具有较高的起动性能、过载能力、功率因数和效率，适用于电影放映机、家用电器和小型机床。
四、罩极电动机结构特点
罩极电动机是单相异步电动机中结构最简单的一种，而且坚固可靠、成本低廉、运行时噪声微弱以及对于无线电没有干挠等优点。它一般用于空载或空载起动的小功率场合，如电扇、仪器用电机、电动模型及鼓风机等。
罩极式动机转子一般为笼型转子，有的制成外转子，即将笼型转子置于定子的外圆。各种吊风扇电机就是采用这种结构。定子铁心有两种结构，凸极式或隐极式．其结构如下：
(一)凸极式罩极电动机
凸极式罩极电动机定子铁心不同于普通单相异步电动机。其外形是一种方形或圆形的磁场框架，磁极突出，凸极中间开一个小槽、用短路铜环罩住约1／3磁极面积。短路环起辅助绕组，而凸极磁极上集中绕组则起主绕组作用。罩极式电动机的定子形式有多种多样，见下图所示。其中图d是最常见的一种，只有一个绕组(主绕组)绕在绝缘框上，框孔的铁心片插人后，再嵌插定子铁心，用螺栓将铁心紧固。罩极绕组是用粗铜线制成。
罩极电动机定子的各种结构形式
1一磁被；2一破坏；3一罩极固；4一机座；5一绝缘框；6一铁心片；7一定于铁心
此外．在飞速发展的家用电器中，又设计出一种长方形定子铁心罩极电机，适用于位置很小的场合．这样容易改变磁极对数．改变绕组接法达到变速的目的。
(二)隐极式罩极电动机
隐极式罩极电动机定子冲片与一般单相异步电动机相同。定子绕组采用分布绕组，主绕组分布于定子槽内，嵌放在槽子的底层。罩极绕组不用短路铜环．而是用¢5mm绝缘导线绕成分布绕组(2—8匝)，嵌放在槽的上层。主绕组与罩极绕组在空间相距一定的角度(约45°电角度)。
(三)罩极电动机旋转方向的改变方法
1．普通罩极电动机旋转方向的改变
罩极电动机的转向，是从主绕组轴线转向罩极绕组轴线的，如果要改变普通罩极电动机的旋转方向．就只要将电动机拆开，把定子或转子反向安装．如图下a所示，是沿顺时针方向旋转的电动机。而图b只是将定子铁心反向安装，则电动机沿逆时针方向旋转。
2．可逆转罩极电动机旋转方向的改变
在隐极式罩极电动机中，可以正反方向运转，这种可逆电动机的定子槽中必须具有一套主绕组与两套罩极绕组，其极数相同。当电动机朝一个方向旋转时，只有一套罩极绕组起作用。
下图表示的是4极12槽可逆转罩极电动机的绕组实际接线图。一套主绕组与两套罩极绕组分别各自串联、每组的极性与它左右相邻的极性相反。电动机向某一方向旋转时，一组罩极绕组的电路闭合，同时另一罩极绕组断电，改变转向只要通过开关与A或B接通即可。
4极12槽可逆转罩极电动机绕组的实际接线图
还有一种可逆转罩极电动机，它是用两组主绕组和一组罩极绕组，如下图所示
绕组可以是线绕的、也可以是铜圈。沿顺时针方向旋转时，则给相应的主绕组U1通电，绕组U2断电；沿逆时针方向旋转时，则让主绕组U2通电，绕组U1断电。
双主极绕组可逆转电动机的配置
U1一沿顺时针方向旋助时主绕组
U2一沿反时针方向旋转时主绕组
五、配置槽绝缘
一般单相电动机的槽绝缘有层间绝缘的聚酯薄膜青壳纸。
槽绝缘的长度取定于槽的全长加6—12mm．再两头打反折，以防止槽绝缘沿槽内滑动，层间绝缘的长度，一股掌握在两端各伸出铁心8一12m；覆盖纸的长度按照槽绝缘的长度而定。
端部绝缘，即线圈之间的绝缘，其尺寸大小应按端部实际形状裁剪，相邻线圈组应严格地分开。以保证线阁组之间绝缘良好。
六、绕线及绕线模尺寸的确定
电动机绕组的重绕方法有3种：手绕、模绕和束绕。由于手绕和束绕操作不方便，工作效率低，除局部更换绕组采用手绕法外，全部更换绕组时，一般采用模统方法。模绕时，必须先用木制或金属制成的绕模绕好线圈，然后将绕好的线圈嵌入槽内。线模的形状和尺寸的测定与三相电动机相似。最小线圈的直线部分两端伸出铁心的长度大于6mm．最大线圈的端部不应与端盖相碰擦。由于线圈尺寸较小，每个线圈的线模可做成整块的，并把模心做成一定的斜度，以便取下线圈。线模模心的厚度一般以铁心槽深的3／4来确定。
同心式绕组的绕线模，如图所示。绕线之前用螺母将一个极下面的数个同心模夹紧，绕线时从最小线圈开始，然后再绕较大的线圈。待全部绕好后，将每个线圈扎好，松开螺母．取下线圈。
同心式绕线模
七、嵌线
嵌线前．应准备好嵌线用的绝缘材料(如层间绝缘、槽绝缘、槽楔和绑扎带等)和嵌线工具(如划针、乐脚、手术用弯头长柄剪刀、棕胶锤子、顶销棒、垫打板等)。
嵌线时，注意不能损伤导线的绝缘。槽绝缘要在末嵌线之前全部故人槽内，位置要符合要求，线圈的有效边嵌入槽内后要排列整齐，线圈伸出铁心两端的长度应适宜
八、绕组接线
1．单相电动机绕组接线
单相电动机的绕组接线具有以下两个基本特点：
(1)主、辅助绕组的接线方式基本一致。如果工作绕组(主绕组)是串联接法
动绕组(辅助绕组)也用串联接法。
(2)不管电动机的极数有多少，同一绕组相邻两磁极的极性必须是相反的。所以两相邻线圈组的接法是，在串联接线时应当是“反串联”，即“头—头”连接或“尾—尾”连接。
2工作绕组的串联接法
如图所示为4极分相电动机运转绕组的基本接法。
为了作图简单，分相电动机绕组的接线图可以简化，如上图可用简化下图来表示。图中的长方块表水产生一个磁极的线圈组，S、N、S、N表示各线圈组产生的磁极极性。箭头则表示流经各线圈组的电流方向。
3．起动绕组的串联接法
起动绕组的接法与工作绕组的接法基本相同，不同之处是多一个起动开关。根据开关的串接位置不同，有两种接法，一是串接在起动绕组的中间．即串在第二和第三绕组中间，二是串接在起动绕组的首端或末端，如下图所示。
4．并联接法
普通分相电动机一般都是采用串联接法、但也有少数电动机采用并联接法(或称双联法)。其接法也有两种，一是“头—头”或“尾—尾”相接，二是“头—尾”相接，如下图所示。
九、试验
为了判断绕组接线是否接错，可按右手螺旋法则、指南针法以及铁打法等进行检查和验证，并用兆欧表检查绝缘确认无误后，再进行绑扎、装机、点动试转．看其是否正常。
十、导线接头焊接与包扎方法
一般焊接时，先将两根待焊的导线留以适当的长度，并将导线线头绝缘漆刮去，长度约15—30mm，然后将两根导线紧紧地绞在一起用锡焊牢。锡焊部分长度不少于l0mm。焊口用20一30mm的蜡套管或聚氯乙烯套管套好。具体操作分为了步，如下图所示。
电动机引出线的焊接方法与此相同。线焊好后，进行整形，同时用白布带或玻璃丝绳将一次侧、二次侧绕组及引出线牢牢地绑在一起。
九、浸锡与烘焙
先将定子放在烘箱内预烘4—6h，保持温度105—115℃．然后将温度降至80°C，后浸1032漆10—15min，立起滴漆0.5h以上，再经6—8h烘焙即可。
十一、单相异步电动机绕组嵌线工艺
1．单相单层同心式电动机绕组嵌线方法
单层同心式绕组嵌线时，应先嵌主绕组相。方法是一个线圈组一个线圈组的嵌，在嵌每个线圈组时，先嵌小线圈，后嵌大线圈。将一次绕组嵌好线后，再用同样的方法将副绕组一一嵌进槽内。
2．单相双层短距绕组的嵌线方法
单相双层短距绕组的嵌线方法，同三相双层短距绕组完全一样现以2p=4,Q1=24槽为例，说明嵌线方法。
如下图所示，图中1、2、3、…、7、8为线圈组号，其主、辅助绕组的线圈节距y＝4．即1跨5，线圈数q1＝4,q2＝2。具体嵌线工艺如下；
(1)嵌线前，注意使线圈的引出线置于靠近机壳上有出线孔的一端、以免线引出困难。一般嵌线时，习惯左端进线圈的应将机壳带出线孔的一端朝左，且放置稳当。
(2)开始联线时，首先要确定暂时不嵌的起把线圈的上层边。
先将线圈组①的4个线圈下层边依次依人5、6、7、8槽内。而线圈组①的上层边，由于要压着线圈组⑧全部及线圈组⑦部分的下层边，所以暂时不能嵌入相应的l、2、3、4槽内。
(3)嵌完4个起把线圈的下层边以后，在它的上面放好层间绝缘并压紧，再依次嵌线圈组2、③、④、5、⑥、⑦、⑧的各个线圈的下层边和上层边。每个下层边嵌进槽以后，都要在它的上面放好层间绝缘。
(4)直到全部线圈的下层边嵌进槽以后，方可把起把线圈的4个上层边依次嵌入槽子的上层。线圈组①的第4只线圈的上层边是最后一个嵌进4号槽内的。
(5)同相的各线圈组之间的连接，按反串联规律，即上层边引出线接上层边引出线，因为它们位于上面，又叫面接线。下层边的引出线接下层边的引出线．因为它们位于槽底，又叫底接线。
实训二十一 单相异步电动机堵转电流及堵转损耗的测定
堵转试验开始前，必须核对电动机的旋转方向、用制动棒堵住转子、被制动的电动机接在电压可调节的线路上。当调节到额定电压(额定电压的偏差不大于土l0％)时，接通电源，尽快地读取电压、电流及输入功率，应在5S内完成。然后立即将电动机线路断开，以防止电动机因短路电流过大而发热。测量线路见下图所示．测得在额定电压下的堵转电流的保证值应符合技术要求。
实验线路图 离心开关断开时转速的测定
单相异步电动机的空载电演和损耗的测定
在进行空载试验之前，电动机应在额定电压下空载运转10—15min，使电动机轴承的温度及摩擦损耗达到稳定状态。然后测量电压、电流及输入功率。测量功率时，需用低功率因数瓦特表测量。
检查试验所测得的空载持件数据、必须与型式试验的空载特件的线进行校对，符合技术条件的认为合格。
单相异步电动机离心开关断开时转速的测定
在被试电动机副绕组离心开关两端线路上串接一只指示灯，并施加适当的电源电压，此时电动机未转动．离心开关闭合，指示灯亮。当被试电动机由可调速的原动机拖动到空载运转时(如图所示)，调节原动机的转速，由零值起逐渐升高转速，并随时测量被试电动机转速及观察指示灯，当指示灯熄灭，证明离心开关断开，同时记下指示灯熄灭一瞬间的转速，此转速即为离心开关断开时的转速。