三相異步電動機用于單相電源的改接

宋茹茂

三相異步電動機由于構造簡單、成本低、維修使用方便、運行可靠等優點，被廣泛應用于工農業生產。三相電動機的電源應是三相電源，但實際上常會遇到只有單相電源的問題，特別是在家用電器上用的都是單相電動機，壞了以后想用三相電動機代替，就必須做適當的改接，以使三相電動機適應于單相電源而正常工作，下面具體談其接線方法。

改接原理

三相異步電機是利用三相互隔120°角度的平衡電流，通過定子繞組時產生一個隨時間變化的旋轉磁場，以驅使電動機運轉工作的。在談到三相異步電機改單相使用之前，先要說明單相異步電動機旋轉磁場建立問題，單相電動機只有在建立旋轉磁場后才能夠起動。它之所以沒有初始起動轉距，是因為在單相繞組中建立起的磁場不是旋轉的，而是脈動的，換句話說，它對定子來講是不動的。在這種情況下，定子的脈動磁場與轉子導體內的電流相互作用是不能產生轉矩的，因為沒有旋轉磁場，所以就不能使電機起動運轉。但是電動機內部兩個繞組的位置有空間角度差，若設法再產生一不同相的電流，使兩相電流在時間上有一定的相位差，才能產生旋轉磁場，使電機起動。因此單相電動機的定子除了有工作繞組外，還必須有起動繞組。根據此原理，可利用三相異步電機定子的三相繞組，將其中一相繞組線圈采用電容或電感移相的方法，使兩相通過不同的電流，這樣就能建立旋轉磁場，使電動機起動運轉。當三相異步電機改為單相電源使用時，其功率僅是原來的2/3。

改接方法

要把三相電機使用在單相電源上，可將三相異步電動機定子繞組中的任意二相繞組線圈首先串聯，再與另一相繞組并聯接入電源。這時，兩個繞組里的磁通量在空間上雖然有相位差，但因工作繞組和起動繞組都是接在同一電源上，如按時間來講，電流是相同的。因此，只有在起動繞組上串聯一只電容器、電感線圈或電阻，才能使電流有相位差。在接法上為了增大起動轉矩，可用一臺自耦變壓器將單相電源的電壓由220V升到380V，示意圖如圖1所示。

一般小型電動機均為Y接，對Y 接的三相異步電動機用此種方法接線，應將串入電容C的繞組接線端子接在自耦變壓器起頭端子上，如需改變轉軸轉動方向，可按圖2接線。

如果不升高電壓，接在220V的電源也可用此圖示。因為原來接三相380V電源電壓的繞組，現在用于220V電源，電壓太低了,所以轉矩太低。

圖3接線轉矩太低，若增大力矩可將移相電容串入二相繞組連在一起的線圈中，用此繞組為起動繞組，單只線圈直接接在220V電源上，見圖4。

圖3、圖4如果需要改變轉軸轉動方向，可將起動繞組或運轉繞組的頭尾換一下就可。

兩個繞組串聯后的磁矩（其中一相反串）是由兩個夾角互為60°磁矩合成的（如圖5），其磁矩遠遠大于由兩個夾角互為120°合成的磁矩（如圖6兩繞組順串），所以圖5接線的起動轉矩遠遠大于圖6接線的起動轉矩。

在起動繞組上接入電阻R（圖7）的數值應當與定子繞組相電阻接近，并且應當能夠承受起動電流，這種接法起動轉矩為額定轉矩的0.1~0.12倍。

移相電容的選擇

工作電容C=1950×Ie/Ue×cosφ（微法），Ie、Ue、cosφ是電動機原來的額定電流、額定電壓及功率圈數。

一般工作電容用在單相電源上的三相異步電機時（220V），每100W用4~6微法電容即可。

起動電容可根據起動的負載大小而選擇。通常是工作電容的1~4倍。當電動機達到額定轉速的75%~80%時，應當斷開起動電容，否則電動機易燒壞。

正確選擇電容的容量使二相繞組的電流I1、I2相等，且等于額定電流Ie，即I1=I2=Ie。若要求起動力矩大些，可增加一個起動電容，并接在運轉電容上，當起動正常時，斷開起動電容。

三相異步電動機用于單相電源的改接意義較大，方便易行，但由于單相電源一般容量較小，所以適用于1kW以下小電機。