鼠籠式異步電動機正反轉實例

在生產過程中，作為我們維修電工經常接觸到的生產機械要求運動部件頻繁正反向運轉。

下面介紹兩個控制電路來逐一分析。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接觸器的常閉輔助觸點進行聯(lián)鎖的基礎上，增加了復合接鈕SB2和SB3。進行聯(lián)鎖保護。這種電路中，即使同時接下兩個啟動接鈕，正反轉接觸器都不能得電。此外，使用了復合按鈕，電動機正向運轉后，不必先按下停止接鈕SB1，可以直接按反向啟動按鈕使電動機反向運轉。

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

在電機教學過程中，有不少學生問到單相電動機正反轉控制的問題，下面就電容式單相異步電動機正反轉控制方法和大家進行探討。

一、單相電動機工作原理

理論上的單相交流電動機只有一個繞組．轉手是鼠籠式的。當單相正弦電流通過定子繞組時．電動機就會產生一個交變磁場，這個磁場的強弱和方向隨時間作正弦規(guī)律變化，但在空間方位上是固定的．所以又稱這個磁場是交變脈動磁場。這個交變脈動磁場可分解為兩個以相同轉速、旋轉方向互為相反的旋轉磁場，當轉子靜止時，這兩個旋轉磁場在轉子中產生兩個大小相等、方向相反的轉矩，使得合成轉矩為零，所以電動機無法旋轉。當用外力使電動機向某一方向旋轉時（如順時針方向旋轉）．這時轉子與順時針旋轉方向的旋轉磁場間的切割磁力線運動變小，轉子與逆時針旋轉方向的旋轉磁場間的切割磁力線運動變大。這樣平衡就打破了，轉子所產生的總的電磁轉矩將不再旋轉起來。要使單相電動機能自動旋轉起來，可在定子中加上一個起動繞組，啟動繞組與主繞組在空間上相差90度，啟動繞組（副繞組）要串接一個合適的電容．使得似相差90度．即所謂的分相原理。這樣兩個在時間上相差90度的電流通人兩個在空間上相差90度的繞組，將會在空間上產生（兩相）旋轉磁場，這樣在定子里就產生了旋轉磁場，其旋轉磁場為順時針方向。在這個旋轉磁場作用下，轉子就能自動啟動，啟動后，待轉速升到一定時，借助于一個安裝在轉子上的離心開關或其他自動控制裝置將啟動繞組斷開，正常工作時只有主繞組工作。因此。啟動繞組可以做成短時工作方式。但有很多時候，啟動繞組并不斷開，稱這種電動機為電容式單相電動機。

二、單相電動機正、反轉原理

異步電動機的旋轉原理是在定子繞組中形成一個旋轉磁場，旋轉磁場的方向決定了電動機的轉向。

只要改變旋轉磁場的方向，就能改變電動機的旋轉方向。三相電動機只要改變相序，就能改變旋轉磁場的方向，從而也改變了三相電動機的正、反轉。而單相電動機是通過分相元件、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，單相電動機實質是“二相電動機”。要改變單相電動機的轉向，可以通過改變相序來改變，不過這里和三相電動機不一樣，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進行．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實現(xiàn)。二是更換主或副繞組的極性來達到改變電流相序。下面以兩種典型用途的單相電動機為例來說明。

1．單相洗滌電機正反轉方式

單相洗滌電機工作要求主副繞組參舯一致，電動機正，反轉出力一樣，主副繞組可以互為工作繞組。單相電動機經過主副繞組分相形成旋轉磁場。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生相位差并形成正向旋轉磁場，使電動機正轉。同理，若這時將副繞組直接和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，形成反向旋轉磁場使電動機反轉。電路示意圖如下圖，用一個單刀三擲開關來負責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狀態(tài)。正轉時，繞組LA直接接LN，繞組LR和電容串聯(lián)，繞組LR為啟動繞組，電流超前，設為正向轉動。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為啟動繞組，電流超前，則反向轉動。從上面分析也可以看出，主副繞組也可以互為啟動繞組的。

2．單相電刨電機正反轉方式

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

就可以讓電機實現(xiàn)反轉。要實現(xiàn)這個很簡單．只要IR翻轉180度（或者la翻轉180。）就能實現(xiàn)了。那么如何實現(xiàn)IR翻轉180度（或者la翻轉180a）呢？從下面的接線圖上可以看出，實際上主繞組同副繞組是接在同～個電源上的，也就是說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．也就是說副繞組的電流也翻轉了180度。這時就實現(xiàn)了IR滯后于Ia90度（或者換句話說，讓Ia超前IR90度）。旋轉磁場的方向為逆時針，實現(xiàn)了反轉。

在實際的電路中副繞組和電容是通過順逆開關和電源相連的。這個電路改變的不是電容接入哪個繞組，而是繞組的接人極性。理論上要想改變單相電動機的轉向，可以改變主、副繞組的連接形式，將主繞組頭尾對調，或將副繞組的頭尾對調．即可改變單相電動機的旋轉方向。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改變單相電動機的旋轉方向。電機工作時，旋轉磁場的轉向總是從電流超前的繞組轉向電流落后的繞組，若將其中～個繞組的接線端對調一下，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磁場的轉向就隨之改變。電路示意圖如下圖．用一個雙刀雙擲開關來負責切換主副繞組接入極性。正轉時，主繞組UI、U2直接接LN，副繞組經開關Wl和L相接．W2和N相接，副繞組為啟動繞組，電流超前，設為正向轉動。那么改換接法，主繞組Ul、U2依然直接接LN，副繞組經開關W2和L相接．W1和N相接，副繞組仍為啟動繞組，電流滯后，則反向轉動。從上面分析可以看出，副繞組始終為啟動繞組。