[機械原理] 單相電機中電容的作用（轉(zhuǎn)載）

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發(fā)表于 2013-7-15 09:07:39 | 只看該作者回帖獎勵

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單相電機中電容的作用

目前單相異步電容式電動機主要有三大類

第一類，則是無離心開關(guān)，單電容移相式的，比如電風(fēng)扇那些，通常都是小電動機上用的

第二類，則是有離心開關(guān)，單電容移相啟動式的，比如一些風(fēng)機等設(shè)備，但目前由于各種原因，這種電動機似乎越來越少。但在一些特殊地方，的確他還存在。第三類，即是有離心開關(guān)，雙電容雙值移相式的，目前在很多地方最常見，比如空氣壓縮機，切割機，臺式電鉆等地方。首先簡單說，

第一類，由于這種設(shè)計，啟動鈕矩不大，所以不適合高載荷設(shè)備，特別是比如空氣壓縮機這些的啟動需要很大鈕矩的，這種無法勝任。

第二類，這種是以前設(shè)計的為主，啟動性能比前者大，但是他只適合啟動后穩(wěn)定運行的，因為他的輔助繞組是作為啟動使用，啟動后就完全依靠主繞組的旋轉(zhuǎn)磁場，已經(jīng)沒有所謂的換相了，因為電容器以及輔繞組在電動機轉(zhuǎn)速到達一個速度后，通過離心開關(guān)以及分離，他們已經(jīng)不工作，這種電動機致命的缺點就是，一旦帶一些高載荷設(shè)備，比如空氣壓縮機，經(jīng)常會轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)就慢下來，然后又再次通過輔繞組啟動，所以實在不適合很多地方，通常只有用在風(fēng)機等地方才有一些用，但已經(jīng)被第三類所說的那種電動機取代。

第三類的，他的原理就是，他既有主繞組，也有輔繞組，也有離心開關(guān)，輔繞組和主繞組一同工作，和第一類所說的那種差不多，但這樣啟動性能下降了怎么辦？他們就通過離心開關(guān)，這種開關(guān)是一種雙擲開關(guān)了，這樣啟動時候，串一個大容量的電容[俗稱啟動電容]（我們也知道，電容容量越大，移相電流越大，啟動性能越好，但太大繞組則會發(fā)熱）所以，這種電動機，就是在電動機低速時候，并入使用大的電容，這個大電容所提供的電流通常都超過繞組的額定電流，這樣的高電流驅(qū)動下，旋轉(zhuǎn)磁場非常強烈，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子高鈕矩輸出轉(zhuǎn)動起來。但啟動之后，為了可以避免第二類電動機的缺點，沿用第一類的優(yōu)點，離心開關(guān)離心接到另一個觸點上，然后并入一個容量比較小的電容[俗稱運轉(zhuǎn)電容]，這樣輔繞組依然在工作，但電流比啟動時候小了

這樣，電動機就同時具有了第一類以及第二類的優(yōu)點，這種電動機目前被廣泛應(yīng)用在單相動力系統(tǒng)中，他的確很優(yōu)秀。

你可以到一些賣切割機以及空氣壓縮機（但缸的似乎現(xiàn)在很多為了造價低廉還是用第二類電動機，而雙缸以上的，幾乎都是這種電動機了）的地方看看，電動機

上都有2個金屬盒，圓柱體的，每個就是裝一個電容器，而他們一個是啟動電容（容量大）另一個則為運轉(zhuǎn)電容（容量小）

大概就是這樣，離心開關(guān)在第二類中，只起到連接和分斷輔繞組（也稱啟動繞組）以及電容器與電路之間的連接，，而在第三類電動機中，則起到控制輔繞組使用的電容器是大容量的還是小容量的

[例1]一臺金龍牌300mm臺扇，在中、低擋位不能啟動運轉(zhuǎn)，電機發(fā)出“哼哼”聲；在高擋位時，扇葉運轉(zhuǎn)很慢。打開風(fēng)扇前罩，用手撥動扇葉感覺很吃力，扇葉不能靠慣性轉(zhuǎn)動。拆開機頭外殼，發(fā)現(xiàn)電機軸承中潤滑油已干涸，用注射器在前后軸承中滴進少許潤滑油后，撥動扇葉轉(zhuǎn)動自如。

通電試機，發(fā)現(xiàn)電機運轉(zhuǎn)仍很不理想，在中、低擋位扇葉只是很緩慢地運轉(zhuǎn)，在高擋位上轉(zhuǎn)速也遠達不到要求，吹出來的風(fēng)很弱。再次拆開電機外殼，發(fā)現(xiàn)有部分線圈燒焦變色。再檢查電扇機座底板，發(fā)現(xiàn)所配用的電容容量為3uF/500V，根據(jù)經(jīng)驗容量顯然過大。

經(jīng)詢問用戶得知，去年自己曾修過這臺風(fēng)扇，因嫌啟動性能不好，就向鄰居電工要了一只吊扇用的電容器裝了上去，結(jié)果風(fēng)扇越用越壞，最后導(dǎo)致啟動線圈發(fā)熱嚴重而燒毀。

[例2]一臺得康牌家用保健搖擺機，空載時電機帶動的擱架搖擺10多分鐘即自動停止，而將雙腿放上擱架后，只能搖擺幾分鐘就停了下來。

用戶告知：此機因搖擺無力曾送出修理，換了一只電容器后，雖然運轉(zhuǎn)很有力，但運轉(zhuǎn)幾分鐘就會停下來。

打開搖擺機底板，發(fā)現(xiàn)新?lián)Q上去的電容規(guī)格為3uF／400V。通電觀察，電機運轉(zhuǎn)10分鐘后即停止轉(zhuǎn)動，摸電機外殼很燙，手根本不能在上面停放。這說明控制電路已經(jīng)處于過熱保護狀態(tài)，電機因保護電路切斷電流而停轉(zhuǎn)。換用一只規(guī)格為1．5uF／500V的電容，通電試機，電機連續(xù)運轉(zhuǎn)了30分鐘，機殼只有微熱，溫度升高正常，并且運轉(zhuǎn)也很有力。

有的人在維修單相電容運轉(zhuǎn)式電機時，為了提高電動機的啟動轉(zhuǎn)矩，常隨意選大容量的電容換上，誤認為電容容量越大越好。其實，這種做法雖能提高啟動轉(zhuǎn)矩，但電機的啟動電流也會以更大的比率增加，這對電機是極為不利的。一般情況，在單相電容啟動式電機中，啟動繞組中串聯(lián)的電容容量增加1倍，啟動轉(zhuǎn)矩只能增加50％，而啟動電流卻要增加200％。在單相電容運轉(zhuǎn)式電機中，當(dāng)電容容量增加2倍時，啟動轉(zhuǎn)矩雖可增加近2倍，但電機的效率將降低50％。這會使電機幾乎不能驅(qū)動原來的負載，如繼續(xù)通電，電機長時間處于過負載狀態(tài)，將燒壞繞組。

可見，維修電機時，如果對配用的電容器選擇不當(dāng)，會給電機帶來嚴重后果。更換啟動、運轉(zhuǎn)電容時，最好選用與原配置參數(shù)相同的電容。如果電容器損壞，又不知道或看不清標注參數(shù)，可按下面公式計算選配： C=8JS(uF) 式中，C-配用的電容量，單位為微法(uF)；J-電機啟動繞組電流密度，一般選5～7A／平方mm；s-啟動繞組導(dǎo)線截面積(平方mm)。

此文例1中金龍臺扇電機啟動繞組線圈重新繞制后，測出啟動繞組線徑為

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0．17mm，則截面積S=0．0226平方mm，選J=7A／平方mm，所以 C=8×7×0．0226≈1．26uF

實際選配參數(shù)為1．2uF±5％，耐壓500V的電容。另外應(yīng)注意電容的耐壓值一定要高于400V，以防擊穿。