单相电动机的电容配备及故障问题 电动机电容

　　摘 要：电风扇、洗衣机、电冰箱、油烟机等家用电器普遍采用的是电容式单相电动机，电容式单相电动机中的电容是最容易出现故障的。本文主要谈谈电容式单相电动机的电容配备及常见故障的判断和检修方法。
　　关键词：单相电动机 电容配备 故障维修
　　中图分类号：TM307 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）09（a）-0233-02
　　交流电动机的旋转必须要有一个旋转磁场。三相电动机的工作原理是：三组线圈中通过三相交流电，在三个线圈中正好形成这个旋转磁场，所以，通电以后直接可以启动旋转。单相电动机由于只有一相交流电，虽然磁场也是旋转的，但是，没有启动力矩，故通电后电机旋转不起来，需要一个外力来启动转子，所以，人们利用电容的特性，把原来的交流电改变一个相位差，接到电机里的一个启动线圈上，产生启动力矩，使得电机能够旋转起来。所以说电容式单相电动机这个电容起到启动的作用，又叫启动电容。
　　1 单相电机配用电容不是越大越好
　　电风扇、洗衣机、电冰箱、油烟机等家用电器普遍采用的是电容式单相电动机。在这些家电维修中，电容的损坏往往是造成电机运转失常的主要原因，在配备电容时有的认为“运转电容越大越好”。下面例举三个笔者在实践中遇到实例来说明电容的配备问题。
　　例1：300mm金龙牌台扇，通电后电机发出“嗡嗡”声，低挡和中挡都启动不了，在高挡可以启动但运转很慢。断电后卸下前罩，用手拨动扇叶感觉很吃力，扇叶不能靠惯性转动。拆开电机外壳，发现有部分线圈烧焦变色。再检查电扇机座底板，发现所配用的电容容量为3uF/500V，根据经验容量显然过大。经询问用户得知，之前有人维修过这台扇，换了一个电容，开始还可以转动，后面风力越来越小，最后就转不动了。这是由于换了过大的电容，使得部分线圈烧坏了。
　　例2：一台小天鹅洗衣机，空载时电机可以转动，但当放入衣物时，电机运转无力，并且很快就停了下来。用户请师傅将洗衣机进行了维修，维修的师傅换了一只电容器，虽然运转很有力，但运转几分钟就会停下来。打开底板发现新换的电容规格为3uF/400V。通电观察，电机运转10分钟后即停止转动，摸电机外壳很烫，手根本不能在上面停放。这说明控制电路已经处于过热保护状态，电机因保护电路切断电流而停转。换用一只规格为1.5uF/500V的电容，通电试机，电机连续运转了30分钟，机壳只有微热，温度升高正常，并且运转也很有力。
　　例3：朋友一部2P的柜式科龙空调突然不制冷了，请了一个维修的检查说是启动电容坏了，就换了启动电容，可换过以后总是跳闸，不知是什么原因。朋友要我去看看，我初次检查没有发现什么问题，但在观察启动电容时，发现是一个是75uF/500V容量的，照算这样的电机应该配50uF/500V的电容。当换上50uF/500V启动电容之后空调正常运行。
　　为了提高电动机的启动转矩，有人在维修单相电容运转式电机时，往往换上大容量的电容，以为电容容量越大越好。他们不知道这虽能提高电机的启动转矩，而电机会以更大的比率增大启动电流，因而烧坏电机。在理论上，电容启动式单相电机，启动电容容量增加1倍，只能增加一半的启动转矩，而却要增加两倍的启动电流；在电容容量增加2倍时，启动转矩虽可增加近2倍，但电机的效率只有原来的一半，这样电机就不能驱动原来的负载，处于过负载状态时间长了，线圈绕组将烧坏。在电机维修时，电容器的选择如果配备不当，给电机带来后果非常严重的。如果电容要更换，最好是选用与原配置参数相同的电容。如果电容器损坏，又不知道或看不清标注参数，可按下面公式计算选配：C=8JS（uF），式中，C为配用的电容量单位为微法（uF）；J为电机启动绕组电流密度，一般选5～7A/mm2；s为启动绕组导线截面积（mm2）。
　　例1中金龙台扇电机启动绕组线圈重新绕制后，测出启动绕组线径为0.17mm，则截面积S=0.0226mm2，选J=7A/mm2，所以电容应该选1.25uF/400V。
　　2 运转电容的故障使电机不能正常工作
　　单相电容运转式电动机如果电容损坏电机无法正常运转，下面例举两个实际问题。
　　例1：一台中央空调，用的YL100-2 3kW电机，在接通电源时电机转一下，保安嚣马上跳闸。客户请了几个人维修都没有找到原因。拆开电机外壳，发现离心开关良好，主、副线圈绕组没有烧黑变色现象，也没有受潮进水迹象。再在接线板上测仍然接铁，判定接铁部位，拆除W2U2、U1VI连接片，测U1对地良好，W2对机壳为零，卸下C自电容W2对机壳为零。卸下C电容，W2副绕组正常。难道运转电容会接铁？从电容盒内取出运转电容观察。电容引线端有水迹，是空调是冷凝水滴在电容引线端子，电容通过支架与机壳连接。单独检测电容良好，擦干电容引出线，用绝缘胶垫衬好固定，再试故障排除。
　　例2：一脱粒机用的Y90L-2 2.2kW电机，在无负荷时可以转动，一加负荷就无力停机。打开机壳将接线板上两个连接片取下，用万用表测主绕组U1-U2、副绕组Wl—W2的阻值均正常，离心开关良好，启动电容也良好，但测运转电容C时，表针摆幅很小，再用电容表测容量只有5uF，说明电容容量太小。更换CBB60型30uF运转电容后，故障排除。
　　3 电容式单相电动机常见故障及检修方法
　　3.1 线圈断路、短路或烧坏是电机出现故障
　　电机转动转轴用手能够转动，在电机通电后发出轻微的“哼哼”声，但加负载时运转无力，这种情况一般都是电机副线圈出现断路了。如果是主副绕组都断路，通电后则无任何反应，此时用万用表的电阻档“R×1”或“R×10”检测线圈电阻，如测得绕组线圈的电阻无穷大，则该绕组断路。寻找断路点位置的一般的方法是：把该绕组线圈等分成两份，如果中间没有引出线头的，就在线圈表面轻轻挑起一根漆包线刮去漆皮，用万用表检测，断路的那一半线圈很快就可以找到，再继续这个方法，直到找到找到断头处后将其接通，补上刮掉的绝缘漆。
　　绕组间的相间绝缘被破坏是引起电机线圈短路主要原因。线圈短路时如果接通电源，电机会发出较明显的“哼哼”声，机壳温度急剧上升，就是外加旋转推力给电机，也不能起动运转，反而有一种被“沾住”的感觉。如何短路点较近离公共头时，电机可以运转但无力，转速缓慢。检测的一般方法是：用万用表“R×1”或“R×10”档测得电机主副线圈绕组的电阻值，如小于绕组的正常电阻值，就可判定为绕组存在短路，短路点离公共点较近时，两者相差不大。修理方法是：取出定子，小心抽去故障绕组槽内的槽楔，用尖咀钳或其他工具分几次将坏线圈从定子上拆除，如故障线圈在内层，可同时拆去压在上面的另二个线圈，再将剩下的线圈烘干，整形，照拆下的线圈数据、尺寸重绕后嵌好，连接、整形、烘漆即可。
　　电机的线圈绕组烧坏时，机壳发烫。如果把电机外壳打开，烧坏的线圈呈焦黑色，如果烧毁的仅是部分线圈，就只需局部更换。
　　3.2 电容失效或漏电
　　电机如果电容失效或漏电时，定子绕组就不能产生旋转磁场，或产生的旋转磁场无力，转子无法转动。检查的方法是：将电容取下，用万用表电阻“R×lΩk”档测电容，检查其充放电能力。如阻值或万用表指针摆动很小，即为电容失效。如电阻值始终在几十到几百千欧范围，为电容漏电。正常时表针能摆到0Ω位置，并保持一段时间后逐渐回到位置，将两表笔对调后再测，重复上述过程。确定电容失效或漏电后，换上新电容，故障即排除。
　　参考文献
　　[1] 王蕾.单相高效电动机启动电容的计算[J].微特电机，2009（6）.
　　[2] 邓建国.单相电容异步电动机瞬间断电重合闸的仿真分析[J].中小型电机，2009（2）.
　　[3] 吴新振.单相电机电容故障原因及其处理[J].中国电机工程学报，2010（5）.

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