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课次 教学 对象 课题 知识 了解单相异步电动机的主要类型及单相异步电动机的工作原理。 18 专业 机电 班级 课时 35、36 课型 讲授 单相异步电动机 技能 掌握各类单相异步电动机的启动方法。 态度 培养学生动手实践能力、合作学习的意识和研究探索的精神。 教 学 目 标 知 识 & 技能 教 学 要 求 单相异步电动机的工作原理 单相异步电动机的主要类型及结构 单相异步电动机的启动方法 重点 难点 识记 √ √ √ √ 理解 √ √ 应用 √ 分析 √ 综合 目 标 达 成 度 启发引导式教学、提问法、作图法、比较分析法 教学 方法 现代教育技术应用 教学 资源 教 案 (中页 可加页)
教学活动流程 复习与提问：1、三相异步电动机的制动有哪几种方法？ 2、三相异步电动机的反转是如何实现的？ 导入课题： 学生观看视频和实物，导入本节课的课题----单相异步电动机。 单相异步电动机是利用单相电源供电的一种小容量交流电动机。它具有结构简单、运行可靠、维修方便等优点，特别是可以直接用220V 交流电源供电，所以得到广泛应用，例如风扇、洗衣机、冰箱、小型车床等。 讲授新课: 一、单相异步电动机的工作原理 1、脉动磁场的分解和合成 在三相异步电动机中曾讲到，向三相绕组通人三相对称交流电，则在定子与转子的气隙中会产生旋转磁场。当电源一相断开时，电动机就成了单相运行（也称为两相运行），气隙中产生的是脉动磁场。 单相异步电动机工作绕组通人单相交流电时，产生的也是一个脉动磁场，脉动磁场的磁通大小随电流瞬时值的变化而变化，但磁场的轴线空间位置不变，因此磁场不会旋转，当然也不会产生启动力矩。但这个磁场可以用矢量分解的方法分成两个大小相等（B1 = B2 ）、旋转方向相反的旋转磁场。两个正、反向旋转的磁场就合成了时间上随正弦交流电变化的脉动磁场。 教学方法简析 图片一 考虑学生实际情况原理部分适当降低要求。 a)单相电动机工作绕组的脉动磁场 b)脉动磁场的分解 图 单相脉动磁场及其分解 上海市临港科技学校 教务科制
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教学活动流程 T1转矩曲线 是顺时针旋转磁场产生的，转矩 Tn2曲线是逆时针旋转磁场产生的。在=0 处， T两个力矩大小相等、方向相反，合力矩=0 ， 在n≠0 处，两个力矩大小不相等、方向相反， 但合力矩T≠0 ，说明单相绕组产生的脉动磁场是没有启动力矩的，但如果 外加力矩使电动机启动，则启动后的电动机就有力矩了，电动机正反向都可 旋转，方向由所加的外力矩方向决定。 二、单相异步电动机的结构： 2、单相异步电动机的工作原理 脉动磁场分解成两个大小相等（B1=B2）旋转方向相反的旋转磁场，这两个旋转磁场产生的转矩曲线如图7—2中的两条虚线所示。1、组成： 单相异步电动机中，专用电机占有很大比例，它们的结构各有特点，形式繁多。但就其共性而言，电动机的结构都由固定部分---定子、转动部分----转子、支撑部分---端盖和轴承等三大部分组成。 1、机座 2、铁心 3、绕组4、端盖 5、轴承 6、离心开关或起动继电器和PTC起动器 7、铭牌 单相异步电动机定子绕组常做成两相：主绕组（工作绕组）和副绕组（启动绕组）。两种绕组的中轴线错开一定的电角度。目的是为了改善启动性能和运行性能。 2、启动开关： 三、单相异步电动机的启动开关 单相异步电动机的启动开关主要有以下3种。 (1)电磁启动继电器 它主要用于专用电动机，如冰箱压缩电动机等，有电流启动型和电压启动型两种类型。 电流启动型继电器的线圈与工作绕组串联，电动机启动时工作绕组电流大，继电器动作，触头闭合，接通启动绕组。随着转速上升，工作绕组电流减小，当电磁启动继电器的电磁引力小于继电器铁心的重力及弹簧反作用力时，继电器复位，触头断开，切断启动绕组。 (2)离心开关 它是较常用的启动开关，一般安装在电动机端盖边的转子上。当电动机转子静止或转速较低时，离心开关的触头在弹簧的压力下处于接通位置；当电动机转速达到一定值后，离心开关中的重球产生的离心力大于弹簧的弹力，重球带动触头向右移动，触头断开。 参考图片二 教学方法简析 与三相异步电动机结构类似部分不再介绍，仅说明绕组分为工作绕组和启动绕组。 另：特别介绍单相异步电动机的启动开关。 参考图片三 (3)PTC元件 PTC是一种以钛酸钡为主要原料具有正温度系数的半导体元件(热敏元件)。它的电阻随着温度韵升高而急剧增大。PTC元件串联在电动机的启动绕组上。室温时，PTC元件的电阻较低，启动绕组接通，启动绕组的电流也流过PTC元件，使PTC嚣件发热升温；其电阻也迅速增大，近似于切断了启动绕组。运行时，启动绕组仍有15 mA左右的电流流过，以维持PTC元件的高阻状态。 停机后，要相隔3 min以上才能再次启动，以便使PTC元件降温，减小电阻值。 三、单相异步电动机的分类： 根据获得启动转矩的方法不同，单相异步电动机的结构也存在较大差异，主要分为罩极式单相异步电动机和分相式单相异步电动机两大类。 分相式单相异步电动机又分为电容分相式单相异步电动机和电阻分相式单相异步电动机两种。 （1）罩极式单相罩极式异步电动机，系列号为YJ 。 （2）电阻分相式电阻启动单相异步电动机，系列号为YU 。 （3）电容分相式又可分为电容运行单相异步电动机，系列号为YY ；电容启动单相步电动机，系列号为YC ；双值电容单相异步电动机，系列号为YL 1、分相式单相异步电动机 分相式电动机常在定子上安装两套绕组，一套是工作绕组(或称主绕组)，长期接通电源工作；另一套是启动绕组(或称为副绕组、辅助绕组)，以产生0启动转矩和固定电动机转向，两套绕组的空间位置相差90电角度。根据启动方式的不同，可分为电阻启动和电容运行(电容)异步电动机。 (1)电阻启动单相异步电动机 ①电路图：如图a所示。 0②结构特点：定子铁心上嵌放两套绕组，空间位置上互差90电角度。工作绕组LZ匝数多、导线较粗，可近似看成纯电感负载；启动绕组LF导线较细，又串有启动电阻R，可近似看成纯电阻性负载，通过电阻来分开两个支路电流的相位。 ③启动特点：节约了启动电容。启动时工作绕组、启动绕组同时工作，当转速达到额定值的80％左右时，启动开关断开，启动绕组从电源上切断。它具有中等启动转矩(一般为额定转矩的l.2～2.2倍)，但启动电流较大。 实际上许多电动机的启动绕组没有串联电阻R，而是设法增加导线电阻，从而使启动绕组本身就有较大的电阻。 ④运行特点：只有工作绕组工作，它在电冰箱压缩机中得到广泛的应用。 不同类型的单相异步电动机介绍侧重启动电路、特点，要求学生能够加以比较。 图a 单相电阻启动电动机电路图 图b 单相电容运行异步电动机电路图 (2)电容运行(电容)异步电动机 ①电路图：如图b所示。 ②结构特点：定子铁心上嵌放两套绕组，绕组的结构基本相同，空间位置上0互差90电角度。工作绕组LZ接近纯电感负载，其电流ILZ相位落后电压接近090；启动绕组LF上串接电容器，合理选择电容值，使串联支路电流ILF超前0ILZ的相位约90。 0③启动特点：空间上有两个相差90电角度的绕组；通入两绕组的电流在相位0上相差90，两绕组产生的磁动势基本相等。 ④运行特点：单相电容运行电动机结构简单，使用维护方便，堵转电流小，有较高的效率和功率因数；但启动转矩较小，多用于电风扇、吸尘器等。 (3)电容启动异步电动机 ①电路图：如图c所示。 ②结构特点：单相电容启动异步电动机的结构与单相电容运行异步电动机相类似，但电容启动异步电动机的启动绕组中将串联一个启动开关S。 ③启动特点：当电动机转子静止或转速较低时，启动开关S处于接通位置，启动绕组和工作绕组一起接在单相电源上，获得启动转矩。当电动机转速达到额定转速的80％左右时，启动开关S断开，启动绕组从电源上切断，此时单靠工作绕组已有较大转矩，驱动负载运行。 ④运行特点：电容启动电动机具有较大启动转矩(一般为额定转矩的l.5～3.5倍)，但启动电流相应增大，适用于重载启动的机械。例如，小型空压机、洗衣机、空调器等。 图c 单相电容启动异步电动机电路图 图d 双值电容异步电动机电路图 (4)双值电容单相异步电动机 ①电路图：如图d所示。 ②结构特点： C1为启动电容，容量较大；C2为工作电容，容量较小，两只电容器并联后与启动绕组串联。 ③启动特点：启动时两只电容器都工作，电动机有较大启动转矩，转速上升到额定转速的80％左右时，启动开关S将启动电容C1断开，启动绕组上只串联工作电容C2，电容量减少，降低运行电流。 ④运行特点：双值电容电动机既有较大的启动转矩(为额定转矩的2～2.5倍)，又有较高的效率和功率因数。它广泛地应用于小型机床设备。 2、单相罩极式单相异步电动机 罩极式异步电动机旋转磁场的产生与上述电动机不同，先来了解一下凸极式罩极电动机的结构，如图6 一12 所示。电动机定子铁心通常由厚0.5mm的硅钢片叠压而成，每个磁极极面的l / 3 处开有小槽，在极柱上套上铜制的短路环，就好像把这部分磁极罩起来一样，所以称罩极式电动机。励磁绕组套在整个磁极上，必须正确连接，以使其上下刚好产生一对磁极。如果是四极电动机，则磁极极性应按N 、S 、N 、S 的顺序排列当恍恍惚惚恍恍惚
单相异步电动机教案
