单相交流电动机的工作原理和应用

我们已对单相交流电动机的结构、应用有所了解，而一台电动机最重要的特点就是能在通电的状态下转动，即实现电能到机械能的转换。直流电动机的工作过程我们都已了解，那么单相交流电动机是如何实现这一转换过程的呢？

1.单相交流异步电动机的转动原理

将闭环的线圈（绕组）置于磁场中，交变的电流加到定子绕组中，它所形成的磁场是变化的，相当于定子磁场是旋转的，闭环的线圈受到磁场的作用会产生电流，如图3-20所示。

图3-20 单相交流异步电动机转子绕组中电流的产生

将多个闭环的线圈（转子绕组）置于磁场中，并安装到转子铁心中，就形成图3-21所示的状态，当定子磁场旋转时，转子绕组受到磁场力也会随之旋转，这就是单相交流异步电动机的转动原理。

图3-21 单相交流异步电动机的转动原理

【资料】

前面所说的采用凸极式定子的单向异步电动机又称单相罩极式异步电动机。该类电动机的转动原理如图3-22a所示；图3-22b所示为其电压、电流的波形。

图3-22 单相罩极式异步电动机的转动原理与电压、电流波形(www.xing528.com)

2.单相交流异步电动机定子磁场的形成过程

单相交流电是一种频率为50Hz的正弦交流电，如果电动机定子只有一个运行绕组，当单相交流电加到电动机的定子绕组时，定子绕组就会产生交变的磁场，该磁场的强弱和方向是随时间按正弦规律变化的，但在空间上是固定的。

这个磁场可以分解为两个以相同转矩和旋转方向互为相反的旋转磁场，如图3-23所示，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，合成转矩为零，所以转子无法转动。当外力使转子转动时，上述平衡就会打破，转子所受到的转矩不再为零，则会沿着驱动的方向旋转起来。

图3-23 单相交流异步电动机定子交变磁场的分解

要使单相交流异步电动机能自动起动，通常是在电动机的定子上增加一个起动绕组，起动绕组与运行绕组在空间上相差90°。外加电源经电容或电阻接到起动绕组上，起动绕组的电流与运行绕组相差90°，这样在空间上相差90°的绕组，在外电源的作用下形成相差90°的电流，于是在空间上就形成了两相旋转磁场，如图3-24所示。在旋转磁场的作用下，转子就能自动起动，起动后当转子转速到达一定的值后，起动绕组可以断开，只有运行绕组工作，起动绕组也可以不断开继续参与运行工作。而且，只要改变一下起动绕组的接头即可实现转动方向的控制。

图3-24　单相交流电源与单相交流异步电动机合成磁场的方向

图3-24 单相交流电源与单相交流异步电动机合成磁场的方向（续）