三相异步电动机用于单相电源的改接

宋茹茂

三相异步电动机由于构造简单、成本低、维修使用方便、运行可靠等优点，被广泛应用于工农业生产。三相电动机的电源应是三相电源，但实际上常会遇到只有单相电源的问题，特别是在家用电器上用的都是单相电动机，坏了以后想用三相电动机代替，就必须做适当的改接，以使三相电动机适应于单相电源而正常工作，下面具体谈其接线方法。

改接原理

三相异步电机是利用三相互隔120°角度的平衡电流，通过定子绕组时产生一个随时间变化的旋转磁场，以驱使电动机运转工作的。在谈到三相异步电机改单相使用之前，先要说明单相异步电动机旋转磁场建立问题，单相电动机只有在建立旋转磁场后才能够起动。它之所以没有初始起动转距，是因为在单相绕组中建立起的磁场不是旋转的，而是脉动的，换句话说，它对定子来讲是不动的。在这种情况下，定子的脉动磁场与转子导体内的电流相互作用是不能产生转矩的，因为没有旋转磁场，所以就不能使电机起动运转。但是电动机内部两个绕组的位置有空间角度差，若设法再产生一不同相的电流，使两相电流在时间上有一定的相位差，才能产生旋转磁场，使电机起动。因此单相电动机的定子除了有工作绕组外，还必须有起动绕组。根据此原理，可利用三相异步电机定子的三相绕组，将其中一相绕组线圈采用电容或电感移相的方法，使两相通过不同的电流，这样就能建立旋转磁场，使电动机起动运转。当三相异步电机改为单相电源使用时，其功率仅是原来的2/3。

改接方法

要把三相电机使用在单相电源上，可将三相异步电动机定子绕组中的任意二相绕组线圈首先串联，再与另一相绕组并联接入电源。这时，两个绕组里的磁通量在空间上虽然有相位差，但因工作绕组和起动绕组都是接在同一电源上，如按时间来讲，电流是相同的。因此，只有在起动绕组上串联一只电容器、电感线圈或电阻，才能使电流有相位差。在接法上为了增大起动转矩，可用一台自耦变压器将单相电源的电压由220V升到380V，示意图如图1所示。

一般小型电动机均为Y接，对Y 接的三相异步电动机用此种方法接线，应将串入电容C的绕组接线端子接在自耦变压器起头端子上，如需改变转轴转动方向，可按图2接线。

如果不升高电压，接在220V的电源也可用此图示。因为原来接三相380V电源电压的绕组，现在用于220V电源，电压太低了,所以转矩太低。

图3接线转矩太低，若增大力矩可将移相电容串入二相绕组连在一起的线圈中，用此绕组为起动绕组，单只线圈直接接在220V电源上，见图4。

图3、图4如果需要改变转轴转动方向，可将起动绕组或运转绕组的头尾换一下就可。

两个绕组串联后的磁矩（其中一相反串）是由两个夹角互为60°磁矩合成的（如图5），其磁矩远远大于由两个夹角互为120°合成的磁矩（如图6两绕组顺串），所以图5接线的起动转矩远远大于图6接线的起动转矩。

在起动绕组上接入电阻R（图7）的数值应当与定子绕组相电阻接近，并且应当能够承受起动电流，这种接法起动转矩为额定转矩的0.1~0.12倍。

移相电容的选择

工作电容C=1950×Ie/Ue×cosφ（微法），Ie、Ue、cosφ是电动机原来的额定电流、额定电压及功率圈数。

一般工作电容用在单相电源上的三相异步电机时（220V），每100W用4~6微法电容即可。

起动电容可根据起动的负载大小而选择。通常是工作电容的1~4倍。当电动机达到额定转速的75%~80%时，应当断开起动电容，否则电动机易烧坏。

正确选择电容的容量使二相绕组的电流I1、I2相等，且等于额定电流Ie，即I1=I2=Ie。若要求起动力矩大些，可增加一个起动电容，并接在运转电容上，当起动正常时，断开起动电容。

三相异步电动机用于单相电源的改接意义较大，方便易行，但由于单相电源一般容量较小，所以适用于1kW以下小电机。