单相异步电动机的工作原理概述

单相鼠笼式异步电动机的工作原理

单相鼠笼式异步动机由单相电源供电，它直接接到220伏单相交流电源上就能工作，但要采取一定的措施，否则启动不起来。我们日常生活用的一些家用电器，如空调器、电冰箱、洗衣机、电扇等广泛应用着单相异步电动机。

单相异步电动机的工作原理

当给三相异步电动机的定子三相绕组通入三相交流电时，会形成一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子将获得启动转矩而自行启动。当三相异步电动机通入单相交流电时就不能产生旋转磁场。

下面来分析单相异步电动机定子绕组通入单相交流电时产生的磁场情况。如下图所示为一台简单的单相异步电动机原理图，定子铁心上布置有单相定子绕组，转子为鼠笼结构。

交流电流波形

电流正半周产生的磁场 电流负半周产生的磁场

当向单相异步电动机的定子绕组中通入单相交流电后，由上图可见，当电流在正半周及负半周不断交变时，其产生的磁场大小及方向也在不断变化（按正弦规律变化），但磁场的轴线则沿纵轴方向固定不动，这样的磁场称为脉动磁场。

当转子静止不动时转子导体的合成感应电动势和电流为0，合成转矩为0，因此转子没有启动转矩。故单相异步电动机如果不采取一定的措施，单相异步电动机不能自行启动，如果用一个外力使转子转动一下，则转子能沿该方向继续转动下去。

单相异步电动机根据其启动方法或运行方法的不同，可分为单相电容运行电动机；单相电容启动电动机；单相罩极式电动机等。下面分别介绍。单相异步电动机容量一般较小，运行性能较差。

t

45 90 135 180 225 270 360 315

图1 单相电容运行异步电动机原理图

(a)接线图

(b)电流相量图

图1是单相电容运行异步电动机工作原理图。单相电容式异步电动机的定子铁芯上嵌放两套绕组：主绕组U1—U2（主绕组又称工作绕组）和副绕组Z1—Z2（副绕组又称启动绕组）。两套绕组在空间的位置上互差90度电角度。在启动绕Z1—Z2中串入一个电容器C后再与工作绕组并联，然后接到单相电源上。设流过启动绕组Z1－Z2的电流为iz，流过工作绕组U1—U2的电流以为iu，当接上电源后，由于电容的充放电作用，iz落后于iu90度，流过两套绕组的电流iz与iu在相位上相差90度，如图2所示。

设电动机两个绕组接上交流电源后，电流为正值时，电流从绕组的头端进去尾端出来；电流为负值时，电流从绕组的尾端进去头端出来。

从图2可看到：在t＝0瞬间，iz=0，绕组Z1—Z2中无电流流过；而这瞬时iu为负的最大值，绕组U1—U2中电流由U2进Ul出。用右手定则可判断，此时电动机中会产生如图2所示磁场，其合成磁场方向向下。

从图2可看到：在ωt=π/2瞬间，iu＝0，绕组U1—U2中无电流流过；这瞬间iz为正的最大值，绕组Z1-Z2中电流从Z1进Z2出。此时电动机内磁场分布如图2所示，其合成磁场方向较t=0时刻顺时针方向旋转了90角度。

在ωt=3π/2瞬间，iz＝0，绕组Z1—Z2中无电流流过；这瞬间iu为正的最大值，绕组U1—U2中电流从U1进U2出。此时电动机内磁场分布如图2所示，其合成磁场方向较t=π/2时刻顺时针方向旋转了90角度。

依此类推，可看到单相鼠笼式异步电动机中iz与iu两个电流在单相异步电动机中产生的合成磁场也是旋转磁场，如图2所示。

单相鼠笼式异步电动机转子也是鼠笼式转子，即转子绕组是两端由短路环连接的鼠笼条。鼠笼条反方向切割旋转磁场，产生感应电动势和感应电流。在旋转磁场作用下，受电磁力使转子转动。只要改变工作绕组或启动绕组的首端、尾端与电源的接线，就可改变旋转磁场旋转方向，控制电动机的正反转。

单相电机正反原理

只要把工作绕组或者启动绕组的两个接线对调一下就行，产生相反方向的磁场，电机就反转了。

左边是单向运转的电路图。右边是正反转的电路图，如双桶洗衣机的洗涤电机。

正反转的电机，一般将运行绕组与启动绕组做成一样，可以互换。

单相电机有两个绕组：主绕组又称工作绕组或运行绕组，副绕组又称启动绕组，有的小负载单相电机这两个绕组完全一样，互相可以交换，但多数单相电机（带较大负载的农用电机）为了增大启动力矩，副绕组线圈细、匝数多、阻值大；副绕组与主绕组之间有一启动电容；只要交换两个绕组中的一个绕组的首尾接线就可反转，交换电源L/N是无效的。

当两绕组完全一样，电机可能是三端子接线，1，3为两绕组的公共接线端，接交流电源的L， 2/4端子之间联有启动电容，如果交流电源的N端接端子2为正转，则N改接端子4为反转；如果是四端子，见图四接线；

图3：三端子单相电机[两绕组相同]

图四：四端子单相电机[两绕组相同]

农用单相电机的主/副绕组不一样，不能采用上面交换主/副绕组的做法，否则，会烧坏电机，一般应有四个端子:1/2为主绕组，3/4为副绕组，正转见图五:

图五

如果要反向转动，正确的做法是交换一个绕组的首尾接线，主副绕组的区分很简单，根据阻值就可判断出。

(本文转自电子工程世界：

/mndz/2012/0317/article_15165.html)

一、单相异步电动机的结构

单相异步电动机中，专用电机占有很大比例，它们的结构各有特点，形式繁多。但就其共性而言，电动机的结构都由固定部分---定子、转动部分----转子、支撑部分---端盖和轴承等三大部分组成。

1、机座

2、铁心

3、绕组

4、端盖

5、轴承

6、电容

7、铭牌

1、机座

机座结构随电动机冷却方式、防护型式、安装方式和用途而异。按其材料分类，有铸铁、铸铝和钢板结构等几种。

铸铁机座，带有散热筋。机座与端盖联接，用螺栓紧固。

铸铝机座一般不带有散热筋。

钢板结构机座，是由厚为1.5-2.5毫米的薄钢板卷制、焊接而成，再焊上钢板冲压件的底脚。

有的专用电动机的机座相当特殊，如电冰箱的电动机，它通常与压缩机一起装在一个密封的罐子里。而洗衣机的电动机，包括甩干机的电动机，均无机座，端盖直接固定在定子铁心上。

2、铁心

铁心包括定子铁心和转子铁心，作用与三相异步电动机一样，是用来构成电动机的磁路。

3、绕组

单相异步电动机定子绕组常做成两相：主绕组（工作绕组）和副绕组（启动绕组）。两种绕组的中轴线错开一定的电角度。目的是为了改善启动性能和运行性能。定子绕组多采用高强度聚脂漆包线绕制。

转子绕组一般采用笼型绕组。常用铝压铸而成。

4、端盖

相应于不同的机座材料、端盖也有铸铁件、铸铝件和钢板冲压件。

5、轴承