单相交流异步电动机

　　单相交流异步电动机为小功率电动机，采用单相交流电供电，结构简单、成本低、噪声小、安装方便，因此应用非常广泛。尤其是在家用电器中，用在电风扇、洗衣机、电冰箱、吸尘器等的动力机。

　　单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时(如顺时针方向旋转)，这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。

　　单相绕组产生的是一个脉振磁场，其起动转矩等于零，不能自行起动。要应用单相异步电动机，首先必须解决它的起动问题。一般单相异步电动机(除集中式罩极电动机外)均采用两套绕组。一套为主绕组(也叫工作绕组、运行绕组)，另一套为辅助绕组(也叫起动绕组、副绕组)。主、辅绕组在定子空间布置上相差90°电角度，同时使两套绕组中的电流在时间上也不同相位。例如在辅助绕组中串联一个适当的电容器即可达到。这样一个相差90°电角度的两相旋转磁场就使单相异步电动机旋转起来。电动机转动起来后起动装置适时地自动将辅助绕组从电源断开，仅剩下主绕组在线路上工作。

　　如图1(a)图所示，i1和i2两个电流在相位上相差90°，图1(b)所示为在空间布置上相差90°电角度的两相绕组。将i1通入绕组A-X、i2通入绕组B-Y。线端 A、B为绕组首端，线端X、Y为绕组末端。正电流从绕组的首端流入，负电流从绕组的末端流入。图1(c)各图显示了i1和i2两个电流5个瞬时所产生的磁场情况，从图中可以看出，当电流变化一周时，磁场也旋转了一周。综上所述，我们只要将相位上相差90°的两个电流，通入在空间相差90°电角度的绕组，就能使单相异步电动机产生一个两相旋转磁场。在它的作用下，转子得到起动转矩而转动起来进行工作。

　　简单的说，单相异步电动机的工作原理是建立在脉振磁动势可以分解为两个幅值相等、转速相同、转向相反的两个旋转磁动势理论的基础上。电动机固有特性是不能自行起动，但一经起动即可连续的旋转，由此设法加强正向旋转磁动势，削弱反向旋转磁动势，使磁动势变为椭圆形旋转磁场，从而可解决起动问题。

图1

　　根据单相异步电动机的原理不能自行起动，而必须依靠外力来完成起动过程。不过它一旦起动即可朝起动方向连续不断地运转下去。根据起动方式的不同，单相异步电动机可以分为许多不同的型式。常用的有：

01罩极式电动机

　　罩极电动机具有结构简单、制造方便、造价低廉、使用可靠、故障率低的特点。其主要缺点是效率低、起动转矩小、反转困难等。罩极电动机多用于轻载起动的负荷，凸极式集中绕组罩极电动机，常用于电风扇、电唱机。隐极式分布绕组罩极电动机则用于小型鼓风机、油泵中。

02分相式电动机

　　分相电动机具有构造简单、价格低廉、故障率低、使用方便的特点。 分相式电动机的起动转矩一般是满载转矩的两倍，因此它的应用范围很广，如电冰箱、空调机的配套电动机。单相分相式电动机具有中等起动转矩和过载能力，适用于低惯量负载、不经常起动、负载可变而要求转速基本不变的场合，如小型车床、鼓风机、电冰箱压缩机、医疗器械等。

03电容式电动机

　　电容式电动机(又分为：电容起动式;电容运转式;电容起动、运转式三种)。

　　单相电容起动式电动机这种电机具有较高起动转矩，一般达到满载转矩的3～5倍，故能适用于满载起动的场合。由于它的电容器和副绕组只在起动时接入电路，所以它的运转都与同样大小并有相同设计的分相式电动机基本相同。单相电容起动式电动机多用于：电冰箱、水泵、小型空气压缩机及其它需要满载起动的电器、机械。

　　单相电容运转式电动机这种电机的起动转矩较低，但功率因数和效率均比较高。它体积小、重量轻、运行平稳、振动与噪声小、可反转、能调速，适用于直接与负载联接的场合。如电风扇、通风机、录音机及各种空载或轻载起动的机械，但不适于空载或轻载运行的负载。

　　单相电容起动与运转式电动机这种电机具有较好的起动性能，较高的功率因数、效率和过载能力，可以调速。适用于带负载起动和要求低噪声的场合，如小型机床、泵、家用电器等。

01效率比较

　　由于反向旋转磁场的存在，单相电机有很大的转子铜损和较大的转子铁损，这两种损耗在三相电机中都很小，因此，三相电机的效率比单相电机的高。

02转矩

　　由于电磁制动力矩的存在，单相电机带负载的能力不如三相电机。

03运行稳定性

　　由于瞬时转矩不是恒定的，单相电机的运行稳定性不如三相电机。

04生产成本

　　单相电机存在反向的电磁制动力矩，这就要求单相电机要较大的安匝数，这就增加了电机耗铜量和铁心损耗，导致温度上升，体积增大。生产成本提高。

　　总的来说，单相电机的性能不如三相电机，但是只需要单相电源供电，而且调速方便，因而在家用电器等小功率场合广泛应用。