单相电动机的调速方法及原理解析

　　单相电动机中采用分时接通的方法提高电动机的转速档次，使电动机具有二十档转速的调速能力和更好的节能效果，这种方法无需增加较多的硬件，仅在控制器中采用新的调速程序，即可达到提高风扇风速档次和节能的目的。单相电动机的调速和单相电动单片机 的机形结构简单，成本较低，控制方便，它使电风扇具备高、中、低三档转速，提高了电风扇的供风质量，因此，这种单相电动机在家用电风扇得到广泛的应用。

　　作为单相异步电动机其调速方法有三种：（1）变极调速；（2）降压调速；（3）抽头调速。

　　变极调速

　　在单相电机中，有倍极调速和非倍极调速之分。倍极调速电机一般定子上只有一套绕组，用改变绕组端部联接方法获得不同的极对数以达到调整旋转磁场的转速。在极数比较大的变极调速中，定子槽中安放两套不同极数的独立绕组，实际上相当于两台不同极数的单速电机的组合，其原理和性能与一般单相异步电机一样

　　降压调速

　　降压调速方法很多，如串联电抗器（吊扇）、串联电容、自耦变压器和串连可控硅调压调速。空调中最常用的调压调速是可控硅（塑封）调压调速。

　　可控硅调速是改变可控硅导通角的方法，改变电动机端电压的波形，从而改变了电动机的端电压的有效值。可控硅导通角α1=180°时，电机端电压为额定值，α1＜180°时电压波形如下图实线部分，电机端电压有效值小于额定值，α1越小，电压越低，如下图：

　　塑封PG电机就是可控硅降压调速。对于塑封PG电机，其绕组工作原理与抽头电机一致，但不同之处在于塑封PG电机的输入电压不是直接接到电源上的，而是通过电控的输出端施加电压于电机上的，其电控的输出电压是可调节的。其电气原理图见图3，调速是利用电机输出转矩与电机输入电压成近似一次关系，通过改变电机输入电压来改变电机的输出转矩，起到调节电机转速的作用，其原理如下图示：

　　该结构是在电机的轴上装有一个磁环，它一般有6极磁环及2极磁环2种。当电机转子旋转一圈时，磁环也旋转一圈，磁环与PG板中的霍尔元件相感应，6极磁环会在PG板的OUTPUT（白）脚中输出3个脉冲，2极磁环会输出1个脉冲，这样根据输出脉冲的数量就可以知道电机的转速。在电控中设定有预定的转速值，将它与从PG块中采样取得的转速值相比较，当转速偏低时，则提高电控的输出电压（可控硅导通角变大），当转速偏高时，则降低电控的输出电压（可控硅导通角变小），这样通过PG信号的反馈调节电控输出电压就实现了对电机的平滑调速。由于电控的输出电压不会高于其输入电压，因此在电机设计时要保证电机达到高风档的转速时其电控的电压不高于工作的额定电压。如我国额定电压为220VAC，则设计时的电控电压一般设计为180VAC~200VAC左右。此参数值设定太低则造成电机材料浪费，且电控若损坏击穿后电机直通市网电压，其电机温升会较高；若此参数值设定过高则会造成市网电压降低时，有可能达不到设定的额定转速，影响空调的能力

　　抽头调速

　　电容运转电动机在调速范围不大时，普遍采用定子绕组抽头调速。此时定子槽中放置有主绕组、副绕组及调速绕组，通过改变调速绕组与主、副绕组的联接方式，调整气隙磁场大小及椭圆度来实现调速的目的。

　　一般电容运转单相电机，主绕组与副绕组嵌在不同的槽中，绕组与铁芯间由聚酯纤维无纺布（DMDM或DMD）隔开，其在空间一般相差90度电角度，且副绕组通过串联一个工作电容器后与主绕组并接于电源。当电机通电后，主绕组与副绕组在气隙中共同形成一个有方向有幅值强度的旋转磁场。其方向与主、副绕组所处的空间位置等有关，它决定了电机的转向；其幅值强度则与主副绕组的参数设计有关，它决定了电机输出力矩的大小。该旋转磁场与转子鼠笼转子相互作用，使电动机按一定的方向旋转。若调换主副绕组的空间位置，则旋转磁场的旋转方向会相反，该反方向的旋转磁场与转子相互作用，使电动机的转向也会相反。

　　抽头调速可分为T型抽头调速和L型抽头调速。L型抽头调速又可分为主绕组抽头L-1型和副绕组抽头L-2型。目前最常用的是T型抽头调速和副绕组抽头L-2型调速。原理线路图见下

　　T型抽头调速优点：中、低档运行绕组温升低；缺点：电机高档效率低，主绕组易形成匝间短路（见企业技术标准13设计案例的DC03.043-001“YDK29-8E电机匝间短路案例分析”）。

　　L型抽头调速优点：电机高档效力高，绕组不易形成匝间短路；缺点：中、低档运行绕组温升高。

　　不论哪种调速，都各有优缺点，选用哪种除要考虑设计时要达到哪个结果，还要考虑电机的经济性，一般L型较经济）。