單相電機正反轉、停轉控制試驗臺研制

畢崇照 王政皓 欒嘯飛 趙慶志

摘 要：本論文對單相電機的工作原理進行了分析，論述了正反轉、停轉控制并研制了試驗臺，對其電氣控制原理圖、安裝接線圖進行了理實一體化闡述，對工程應用單相電機有參考價值，彌補了教科書中這方面的不足。

關鍵詞：單相電機;正反轉、停轉控制;試驗臺

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.117

1 引言

在大學電氣控制類課程大都是論述三相交流電機控制電路，缺乏用途廣泛的單相交流電機及其控制論述，而單相交流異步電機用途廣泛，本文論述研制的單相交流異步電機正反轉、停轉控制試驗臺，對工程應用單相交流異步電機有參考價值，彌補了教科書中這方面的不足。

2 單相交流異步電動機接線

如圖1所示單相異步電動機定子上有2個繞組AX和BY，分別稱主繞組和副繞組，其軸線在空間相互垂直。在2個繞組之間串有運轉電容C，選擇適當的參數能使2繞組中的電流產生90的相位差，實現電機自行啟動。當電動機的接線方式如圖1所示時，即開關在1位置，由于運轉電容C與繞組BY串連，通電后繞組BY中的電流超前繞組AX中的電流一定電角度，電動機正轉。反之，當在2位置時，電動機反轉。

3 單相交流異步電動機的調速

單相異步電動常用的調速方法有調壓調速、變極調速和變頻調速3種方式。對于小功率系統，變頻調速成本比較高，變極調速只能調定幾個固定的速度，而調壓調速不僅成本比較低，還可以實現速度連續可調，所以采用此試驗臺采用調壓器進行調壓調速。

4 實驗臺總體方案設計

首先確定該論文目的方向是關于單相電機的分類和控制方式的分析，所以實驗臺選擇單相電機，確定當前應用最廣泛的控制方式——正轉、反轉和無級變速控制，根據所需要的功能畫出原理圖，再根據實驗室現有條件選擇單相電機、220V交流接觸器、熔斷器、繼電器、無極變速器控制單相異步電動機進行可調速的正反轉，最后畫出接線圖，對試驗臺進行組裝，調試來實現其功能。

5 單相電機控制實驗臺的設計

調節變速器和正反轉自鎖互鎖控制電路共同控制單相異步電動機實現可調速的正反轉，電氣控制原理圖如圖2所示，電氣安裝接線圖如圖4所示，圖3無級變速器原理圖和接線圖，實驗臺如圖5所示。

5.1 正反轉控制電氣控制原理圖設計

由于調速器和電動機相連所以根據調速器的接口COM＼CW＼CCW口來接電路，其中COM口是公共接口相當于單相電動機的黑接線口，而接通CW或CCW時，相當于普通可實現正反轉的單相電機的另外兩色接線柱，結合控制電路即可實現正反轉。在控制電路中分別有自鎖和互鎖兩部分，原理：當閉合SB2時自鎖導致KM1的線圈通電，常開觸點閉合為常閉觸點，互鎖控制即為當閉合SB2（3）時導致自鎖的發生，再按下按鈕SB3（2）時不會對電路產生影響，將SB1常閉觸點斷開一次使其下面的電路都斷開才能再按SB3實現反轉。由此可得當任意一路自鎖時此路可以通電即可將COM口（黑接線柱）與CW口或CCW口形成通路，電動機相應實現正反轉。

本試驗臺由單相異步電機和正轉、暫停和反轉按鈕和電路中必要的熔斷保護（FU）和過載保護（FR）、交流接觸器KM1和KM2器件、無級變速器、試驗臺的電的總開關。

無級變速器。

單相交流電機調速器的工作原理是在電動機控制回路中串入雙向可控硅，控制可控硅的導通角從而控電動機的端電壓。當外接電源電

壓或負載波動引起轉速變動時與電動機同軸連接的測速發電機輸出信號通過積分器與轉速給定信號比較，其誤差放大后和過零觸發信號經

驅動移相觸發器實現電壓自動調整從而使轉速穩定在給定值，需要改變轉向時，只需將電動機正反轉接頭對換即可。

5.2 無級變速器原理圖和接線圖

原理、接線圖：

5.3 電氣控制安裝接線圖設計

電容運轉式異步電動機的接線原理如圖4所示，試驗臺如圖5所示。

6 結束語

大學教科書中大都是對三相電機的論述，但是單相電機的適用范圍仍然很廣，所以此試驗臺用單相電機組建可作為工廠和工程中的組建單相電機電路的借鑒，也可以作為單相電機教學的實驗臺，很好的做到了理實一體化。

參考文獻：

[1]李隆年.單相電機原理與設計[M].清華大學出版社，1984.

[2]楊長科.單相電容起動電動機工作原理和常見故障排除[J].農村電工，1996（08）：10.

[3]趙紅菊，楊勇，王孝武.一種單相異步電動機調速系統[J].機械與電子，2004（08）：34-36.

[4]陶志鵬.家用電器和單相電機[J].微電機，1988（03）：37-40.

[5]鄧文博.熔斷器單相熔斷是燒毀電動機的主要原因[J].林業機械與木工設備，1986（05）：23-25.

[6]趙瑞萍，王曉嘉，原慧芳.一種改進的單相無刷直流電動機驅動器的控制方法[J].微特電機，2013，41（07）：54-55.

[7]陳永校.單相電機的現狀和發展[J].微特電機，1983（03）：22-24.