单相电机的运行电容起什么作用?

用户6574936020907


首先作为科普,咱不讲太深的理论,从感性上认知它。

看下面这个电机示意图,如果我设计电机,这可能是我的第一个电机模型。

一、电机原型1,两个线图同时得电

对于单相异步电动机来说,只有一路交流电。同时接在定子线图A和B时(线圈通电产生磁场,吸引转子进行转动),会有什么情况发生呢?对,没错,转子可能顺时针转动,也可能逆时针转动。这种电机不能用于实际生产中。方向不定,太可怕了。好,我需要改进。

二、电机原型2,两个线圈得电有先后顺序

还是上面的电机模型图,如果我让线圈A先得电,线圈B后得电,那么转子肯定是逆时针转动。同理,顺时针转动。

这样电机的方向就确定了,不会出现可左可右的情况。

可喜的是,我们的电源是交流电,对于交流电来说,电流超前或滞后采用电感或电容就动实现,电机本身就是电感了,只能通过电容来实现了。

虽然说叫启动电容,但这个电容主要是用来移相,也就是让线圈得电顺序不一样。

以上也就说明了为什么要加启动电容的原因了。

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单相电机的运行电容起什么作用?


单相电机基本结构

三相电机有三组线圈,当它通入三相交流电源以后会产生旋转磁场。旋转磁场会切割转子绕组并在转子绕组上产生感应电流,然后转子会在磁场中受到电磁力而旋转起来。

单相电机和三相电机不一样,单相电机只有两个线圈,分别是主线圈和副线圈。如果给主线圈和副线圈同时通入单相电,那么它们产生的磁场及转子收到的作用力是相同并且是静止状态。为了让主副线圈产生的磁场旋转起来,那么就需要给主副线圈通入不同相序的交流电。

电容移相

但是单相交流电机只有单相电,那么怎么样才能简单经济的得到两个不同相位的交流电呢?这时就需要利用电容来实现移相,即在副线圈上电源上串联一个电容。

这样的话,主线圈电流交流波形如下图曲线a所示,副线圈电流波形图如曲线b所示

如上图,电流a在1时刻到达最大值,而电流b为零;紧接着电流a在2时刻降低到零,而电流b却上升到最大值;然后电流a变成反方向最大值,而电流b却减少到零

...

a

、b两个交流电它们依次先后到达电流最大值,并且它们之间的相位相差1/4个周期,所以它们产生的磁场也依次先后到达最大值。这样就能实现主线圈磁场推一下转子、副线圈磁场推一下转子,然后让转子旋转起来。

大功率单相电机

对于小功率单相电机,由于它的功率小、负载轻、对启动转矩要求不大(比如电风扇)。所以它只有一个小电容,同时起到启动和运行的作用。

但是对于工业用的大功率单相电机,如果只用一个电容来兼顾启动和运行,由于它的启动转矩小。再加上它所带的负载比较重,所以容易造成启动困难。这时候就需要在运行电容上再并联一个大的电容来提升启动转矩,把这个电容叫作“启动电容”。

有些朋友可能会好奇,为什么不直接接一个大电容作启动和运行呢?

当接入的电容容量太大,虽然能提升转矩,但是也会造成单相电机发热严重、甚至烧毁电机,所以大功率单相电机都有一个离心开关。离心开关的作用就是在电机转速达到一定程度以后断开启动电容,防止因电流过大、绕组过热而烧毁。

单相电机电容接线实物图

小功率单相电机接线时,先分出主线圈和副线圈,主线圈电阻最小、副线圈电阻第二。然后把零火线接在主线圈的两端,再把电容一头接副线圈一端,电容另一头接火线或者零线。如图所示:

对于大功率(双值电容)单相电机接线。启动电容和离心开关V1、V2串联,然后再与运行电容并联,最后一头接副线圈,另外一头接零线。如下所示

电容选择

电容大小选择对单相电机正常运行至关重要。如果电容选择过小,那么会造成电机启动困难、甚至无法启动;如果电容选择过大,虽然启动转矩比较大,但是容易造成电机温度升高、甚至烧毁电机。

在选择电容时,注意以下几点:

  • 电容耐压值≥1.5倍电源电压,一般选400V或450V即可;

  • 电容容量按以下公式计算:

对于单相电机,1kw功率大概6A电流;另外单相电机功率因素比较高,取0.95即可。

举个例子:假设有一个1.5KW单相双值电容电动机,计算一下需要多大的启动电容和运行电容?

所以,该电机启动电容取138uF,运行电容取46uF。


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单相电机的运行电容起什么作用?

单相电机与三相电机不同的是定子中有两种不同的绕组,分别为主副绕组。单相电机的种类有电阻、电容启动式,电容启动电容运转式(电容启动及运行)、电容运转式、罩极式。

但是这些电机的启动与运行各具有特点,而只有电容启动电容运转式单相电机的启动与运行性能方面都可以达到最好的性能指标。
在单相电机的副绕组


中串联着相互并联的启动电容与运行电容。当单相电机启动时两只电容并联工作,其特点是使电机具有启动转矩高、启动时间短的特点。当电机运行速度达到同步速度的75%时,图中的离心开关K则切断启动电容与副绕组的串接,此时运行电容继续与副绕组串接并和电机主绕组一起参与运行。

至于题目说的运行电容起什么作用?对于双值电容电机来说。

运行电容的大小对电机的力能指标有很大影响。运行电容的值越大,功率因素越大,效率也更好。但是运行电容太大了,反而导致效率降低。而用的启动电容,它的值越大,启动阻抗越小,那么启动转矩就高,从而启动电流也大。但是启动电容不能选的太大,要避免启动电流过大而对电机性能造成影响。


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单相交流电机上有两个电容:启动电容和运行电容

启动电容和运行电容对交流电机来说是很重要的,单相交流电机能不能转起来,能不能平稳的转动,还得看它们。

启动电容的作用是什么?

单相电机和三相电机不一样,三相的电机会有三个绕组,上电后,可以产生旋转磁场,转子受到磁场作用就可以转动起来。单相的交流电机不一样,它只有两个绕组,一个是启动绕组,一个是运行绕组,单相交流电机也只有一根火线和一根零线供电。运行绕组是单相交流电机工作的主要绕组,负责让电机正常运转。但是,想让电机转子转动起来,需要二个以上的交变磁场才能产生旋转磁场,这二个磁场还要错开一个角度。

启动绕组也可以叫做副绕组,可以在启动时提供和主绕组不同相位(90度)的电流,产生旋转磁场让电机顺利启动,所以,我们要让启动绕组要先通电流来产生磁场,然后,运行绕组再通电产生磁场,这样,在时间、空间上,就产生了能使电机转动的旋转磁场。

当单相交流电机接通电源时,运行绕阻的线圈就会阻碍电流的增加,导致电流落后于电压的变化;由于我们给启动绕组增加了一个启动电容,因为电容和电感是的特性是相反的,通电的一瞬间对电容充电,电压趋于0,电压的变化落后于电流。因此,两个绕阻产生了一个相位差,这就是我们所说的移相了。


运行电容的作用是什么?

单相交流电机正常运转起来后,单相交流电机内部的离心开关就会切断启动电容的连接,剩下运行电容陪伴着电机的转动。其实启动电容和运行电容有着相同的作用,只是启动电容有着较大的容量,可以得到较大的启动电流,从而产生较大的启动转矩,长期运行时,并不需要较大电容,如果电容过大,长期运行时反而会使得启动绕组发热。所以,当启动完成后,单相交流电机内部的离心开关就会切换到较小容量的运行电容,以维持旋转磁场,避免起动绕组发热。运行电容让电机在运行中起到电容补偿。所以,启动电容是必须的,运行电容并不是必须的,有的单相交流电机并没有运行电容。

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单相电机有两个绕组,分别是主绕组和副绕组。三相电机在启动的时候可以产生旋转磁场,单相电机却无法产生旋转磁场。为了正常启动单相电机在工作的时候一般会背着两个电容,一个容量比较大叫做启动电容,另一个容量相对较小叫做运行电容。

单相电机的启动原理

单相电机的原理框图如下图所示,由主副绕组、启动电容、运行电容以及离心开关构成。离心开关在电机低速时处于闭合状态。

上图中,电机上电时离心开关先处于闭合状态,启动电容的容量较大,由电容的特性可知,电容两端的电压不会发生变化,上电瞬间电容流过的电流最大,导致副绕组的电流相位超前于主绕组,于是产生旋转磁场,使电机启动。电机启动后转速越来越大,当转速达到额定转速的70%-80%左右时,离心开关断开,所以启动电容断路,只剩下运行电容仍在工作。

启动电容和运行电容的作用

故名思意,启动电容只在启动时起作用,在启动瞬间使副绕组产生和主绕组垂直的磁场,实现单相电机的启动。而运行电容起到补偿作用提高功率因数提高电机的输出功率。如果电机输出功率不是很大而且成本控制比较严苛的话,可以将运行电容去掉只留一个启动电容,或者让启动电容和运行电容共用一个电容。

上图是单相电机外接的启动电容和运行电容。

以上就是这个问题的回答,感谢留言、评论、转发。更多精彩内容请关注本头条号:玩转嵌入式。感谢大家。

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单相电机有个起动绕组和运行绕组,起动绕组与运行绕组在空间上相差90度,只有在起动绕组上串联一个电容 ,使之与主绕组电流在相位上近似差90度,就是分相,只有这样 电机才能正常运行。


52756147933


说裂相使电机旋转的说法都不正确(启动电容才是这个作用)。正确的解释是补偿作用


部周


单相电机单靠运行绕组是无法实现正常启动的,必须加装启动绕组再通过电容裂相,来帮助电机启动。在设计上,有的电机启动后会通过离心开关断开启动绕组和电容的回路,单靠运行绕组来工作。而有的电机,则没有离心开关,在电机启动后,启动绕组会作为副绕组和电容继续帮助电机正常运转。

有的电机还在启动电容的基础上安装了运行电容,一般比启动电容小,其目的是为了提高电机力矩,和副绕组配合帮助主绕组完成运转。其实这也可以理解为在普通电容运转电机的内部多加了一个启动电容。



向战鹏


单相电机启动电容较大,与启动线圈串联,与工作线圈并联,起到分相,产生旋转磁场作用。如果没有启动电容,电机只产生脉冲磁场,无法启动。

工作电容较小,如果缺少工作电容电机可以启动,但带负载会很小。


雪夜221753351


运行电容提高电机的功率因数!


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