浅析实现单相异步电动机正反转的三种电路

李庆华

（长治钢铁集团有限公司技工学校，山西 长治 046031）

1 单相异步电动机的工作原理

1.1 单相异步电动机内部绕组结构

见图1。它由主绕组A1-A2，副绕组B1-B2和电容C组成。

分布特点：两绕组在空间互差90°。

图1 单相异步电动机内部绕组结构图

1.2 单相异步电动机的工作原理

设流过主绕组的电流为ia，流过副绕组的电流为ib。一般情况下，主绕组的匝数多，电感大，是感性负载，那么ia在相位上滞后电源电压；副绕组中串有电容，适当选取电容值，就可以使副绕组为容性负载，那么ib在相位是超前电源电压。只要选择合适的电容，就可以使ib超过ia90°，见图1。因为ib比ia超前90°，这样在定子里就产生了旋转磁场，其旋转磁场为顺时针方向（由电流相位滞后的绕组转向电流超前的绕组），电动机也沿着顺时针方向旋转起来。

1.3 实现正反转的方法

要实现反转，只要让ib滞后于ia90°（或者让ia超前ib 90°），因此只需将ib翻转180°（或者ia翻转180°）就能实现。

那么，如何实现ib翻转180°(或者ia翻转180°)呢？从图1可以看出，实际上主绕组同副绕组是接在同一个电源上的，也就是说它们的电压是同相位的。要是我们把主绕组的L接A1、N接A2，改成 L接A2、N接 A1，副绕组不变，维持L接B1、N接B2，那么主绕组的电压和副绕组的电压就有180°的相位差，也就是说主绕组的电流也翻转了180°，这时就实现了ib滞后于ia90°（或者说ia超前ib90°），旋转磁场的方向为逆时针，实现了反转。改变副绕组的两端B1、B2与L、N的接法而主绕组的接法不变也可实现反转，即改变任一绕组与电源的接线方向。

2 实现单相异步电动机正反转的三种电路

2.1 改变电容的连接方法，实现电动机的正反转

适用范围：主绕组和副绕组完全相同的电容运行式单相异步电动机。

电路结构：A、B两绕组是单相异步电动机内部相互垂直的主绕组和副绕组，两绕组的结构完全相同（可互换），C为运行电容。三元件的连接点分别引出一根线，其中电容两端的引出线与一单刀双掷开关相连，并接于电源的一端，两绕组连接点引出一根线与电源的另一端相连，见图2。

图2 改变电容连接方法电路图

工作原理：当单刀双掷开关与“正转”端相连时，电容C与B绕组串联后再与A绕组并联，这时B绕组中的电流超前A绕组中的电流90°，单相异步电动机顺时针旋转（即正转）；当单刀双掷开关与“反转”端相连时，电容C与A绕组串联后再与B绕组并联，这时A绕组中的电流超前B绕组中的电流90°，单相异步电动机逆时针旋转（即反转）。

这种方法是通过改变电容器的接法，实现两个绕组中电流相位关系的变化，使单相异步电动机的转向发生变化。

2.2 外接倒顺开关实现电动机的正反转

适用范围：主绕组和副绕组完全相同或不同的各种电容分相式单相异步电动机。

电路结构：电机接线盒内有6个接线端子，接线端子内部连线情况见图3（b）。以电容运行式为例，U1与U2之间是主绕组A，V1与V2之间是副绕组B，Z1与Z2之间是电容（如是电容启动式，Z1与Z2之间是电容与离心开关的串联电路；如是双值电容方式，则在电容与离心开关的两端并联一运行电容，可由外部Z1、Z2两接线端子间并联电容得到）。V2与Z1直接连接（即电容电路与副绕组串联），倒顺开关与电机接线盒剩余的4个接线端子的接线及外接电源的连线见图3（a）。

图3

工作原理：倒顺开关搬到顺档位，电动机正转；搬到倒档位，电动机反转。由接线图可知，不论顺档位还是倒档位，U1始终与L相接，U2始终与N相接，即主绕组A中的电流相位保持不娈，为L-U1-U2-N；副绕组中的电流在顺档位时，电流方向是L-V1-V2-Z1-Z2-N，副绕组中的电流超前主绕组中电流90°，电动机正转。在倒档位时，副绕组中的电流方向是L-Z2-Z1-V2-V1-N，与顺档位时的电流相位相差180°，即副绕组中的电流相位滞后主绕组中电流90°，电动机反转。

用倒顺开关实现电动机的正反转可有多种接线图，只要能实现顺位或倒位时主、副绕组中有一个与外电源的接线方向改变即可，如还可使副绕组中的电流不变，而主绕组中的电流反向。倒顺开关与外电源的接线、与电机接线盒的接线也可有多种，但不论那种接线方法，都要先用万用表找到相通的触点。

2.3 外接接触器实现电动机的正反转

适用范围：电容运行式单相异步电动机

图4

电路结构：外接接触器实现电动机的正反转可采用如下两种接线方式。图4（a）中，电动机的主绕组接在1、4之间，副绕组与电容器串联后接在2、3之间。KM1的进线端1、2与L相连接，3、4与N相连接；KM2的进线端1、3与L相连接，2、4与N相连接。图 4（b）中，C为外接电容，1、2 之间主绕组，3、4之间副绕组，接触器KM1、KM2与L、N的接线如图所示，N直接与2相连接。图4（a）中两个接触器各用了4对主触头，图4（b）中的两个接触器各用了3对主触头。

工作原理：图4（a）中，KM1闭合后，主绕组中电流方向是L-1-4-N，副绕组中电流方向是L-2-3-N，电动机正转；KM1分断，KM2闭合后，主绕组中电流方向保持不变仍为L-1-4-N，副绕组中电流方向变为L-3-2-N，与正转时相反，符合反转条件，电动机反转。图4（b）中，KM1闭合后，主绕组中的电流方向为L-1-2-N，副绕组中的电流方向为L-C-4-3-N，电动机正转；KM2闭合后，主绕组中的电流方向不变，副绕组中的电流方向变为L-C-3-4-N，与正转时相反，符合反转条件，电动机反转。

图4（a）、图4（b）为主电路图，控制电路与三相交流异步电动机正反转相同，可用接触器联锁、按钮联锁或双重联锁。图4（b）中的外接电容串接开关可实现电容启动式，再并接一个运行电容可实现双值电容式。