單相電動機中采用分時接通的方法提高電動機的轉(zhuǎn)速檔次,使電動機具有二十檔轉(zhuǎn)速的調(diào)速能力和更好的節(jié)能效果,這種方法無需增加較多的硬件,僅在控制器中采用新的調(diào)速程序,即可達到提高風扇風速檔次和節(jié)能的目的。單相電動機的調(diào)速和單相電動單片機 的機形結(jié)構(gòu)簡單,成本較低,控制方便,它使電風扇具備高、中、低三檔轉(zhuǎn)速,提高了電風扇的供風質(zhì)量,因此,這種單相電動機在家用電風扇得到廣泛的應用。
作為單相異步電動機其調(diào)速方法有三種:(1)變極調(diào)速;(2)降壓調(diào)速;(3)抽頭調(diào)速。
變極調(diào)速
在單相電機中,有倍極調(diào)速和非倍極調(diào)速之分。倍極調(diào)速電機一般定子上只有一套繞組,用改變繞組端部聯(lián)接方法獲得不同的極對數(shù)以達到調(diào)整旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。在極數(shù)比較大的變極調(diào)速中,定子槽中安放兩套不同極數(shù)的獨立繞組,實際上相當于兩臺不同極數(shù)的單速電機的組合,其原理和性能與一般單相異步電機一樣
降壓調(diào)速
降壓調(diào)速方法很多,如串聯(lián)電抗器(吊扇)、串聯(lián)電容、自耦變壓器和串連可控硅調(diào)壓調(diào)速。空調(diào)中最常用的調(diào)壓調(diào)速是可控硅(塑封)調(diào)壓調(diào)速。
可控硅調(diào)速是改變可控硅導通角的方法,改變電動機端電壓的波形,從而改變了電動機的端電壓的有效值。可控硅導通角α1=180°時,電機端電壓為額定值,α1<180°時電壓波形如下圖實線部分,電機端電壓有效值小于額定值,α1越小,電壓越低,如下圖:
塑封PG電機就是可控硅降壓調(diào)速。對于塑封PG電機,其繞組工作原理與抽頭電機一致,但不同之處在于塑封PG電機的輸入電壓不是直接接到電源上的,而是通過電控的輸出端施加電壓于電機上的,其電控的輸出電壓是可調(diào)節(jié)的。其電氣原理圖見圖3,調(diào)速是利用電機輸出轉(zhuǎn)矩與電機輸入電壓成近似一次關系,通過改變電機輸入電壓來改變電機的輸出轉(zhuǎn)矩,起到調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的作用,其原理如下圖示:
該結(jié)構(gòu)是在電機的軸上裝有一個磁環(huán),它一般有6極磁環(huán)及2極磁環(huán)2種。當電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈時,磁環(huán)也旋轉(zhuǎn)一圈,磁環(huán)與PG板中的霍爾元件相感應,6極磁環(huán)會在PG板的OUTPUT(白)腳中輸出3個脈沖,2極磁環(huán)會輸出1個脈沖,這樣根據(jù)輸出脈沖的數(shù)量就可以知道電機的轉(zhuǎn)速。在電控中設定有預定的轉(zhuǎn)速值,將它與從PG塊中采樣取得的轉(zhuǎn)速值相比較,當轉(zhuǎn)速偏低時,則提高電控的輸出電壓(可控硅導通角變大),當轉(zhuǎn)速偏高時,則降低電控的輸出電壓(可控硅導通角變小),這樣通過PG信號的反饋調(diào)節(jié)電控輸出電壓就實現(xiàn)了對電機的平滑調(diào)速。由于電控的輸出電壓不會高于其輸入電壓,因此在電機設計時要保證電機達到高風檔的轉(zhuǎn)速時其電控的電壓不高于工作的額定電壓。如我國額定電壓為220VAC,則設計時的電控電壓一般設計為180VAC~200VAC左右。此參數(shù)值設定太低則造成電機材料浪費,且電控若損壞擊穿后電機直通市網(wǎng)電壓,其電機溫升會較高;若此參數(shù)值設定過高則會造成市網(wǎng)電壓降低時,有可能達不到設定的額定轉(zhuǎn)速,影響空調(diào)的能力
抽頭調(diào)速
電容運轉(zhuǎn)電動機在調(diào)速范圍不大時,普遍采用定子繞組抽頭調(diào)速。此時定子槽中放置有主繞組、副繞組及調(diào)速繞組,通過改變調(diào)速繞組與主、副繞組的聯(lián)接方式,調(diào)整氣隙磁場大小及橢圓度來實現(xiàn)調(diào)速的目的。
一般電容運轉(zhuǎn)單相電機,主繞組與副繞組嵌在不同的槽中,繞組與鐵芯間由聚酯纖維無紡布(DMDM或DMD)隔開,其在空間一般相差90度電角度,且副繞組通過串聯(lián)一個工作電容器后與主繞組并接于電源。當電機通電后,主繞組與副繞組在氣隙中共同形成一個有方向有幅值強度的旋轉(zhuǎn)磁場。其方向與主、副繞組所處的空間位置等有關,它決定了電機的轉(zhuǎn)向;其幅值強度則與主副繞組的參數(shù)設計有關,它決定了電機輸出力矩的大小。該旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子相互作用,使電動機按一定的方向旋轉(zhuǎn)。若調(diào)換主副繞組的空間位置,則旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向會相反,該反方向的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子相互作用,使電動機的轉(zhuǎn)向也會相反。
抽頭調(diào)速可分為T型抽頭調(diào)速和L型抽頭調(diào)速。L型抽頭調(diào)速又可分為主繞組抽頭L-1型和副繞組抽頭L-2型。目前最常用的是T型抽頭調(diào)速和副繞組抽頭L-2型調(diào)速。原理線路圖見下
T型抽頭調(diào)速優(yōu)點:中、低檔運行繞組溫升低;缺點:電機高檔效率低,主繞組易形成匝間短路(見企業(yè)技術(shù)標準13設計案例的DC03.043-001“YDK29-8E電機匝間短路案例分析”)。
L型抽頭調(diào)速優(yōu)點:電機高檔效力高,繞組不易形成匝間短路;缺點:中、低檔運行繞組溫升高。
不論哪種調(diào)速,都各有優(yōu)缺點,選用哪種除要考慮設計時要達到哪個結(jié)果,還要考慮電機的經(jīng)濟性,一般L型較經(jīng)濟)。
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