单相异步电动机的工作原理

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、离心开关或起动继电器和PTC起动器 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

轴承有滚珠轴承和含油轴承。

6、离心开关或起动继电器和PTC起动器

（1）离心开关

在单相异步电动机中，除了电容运转电动机外，在起动过程中，当转子转速达到同步转速的70%左右时，常借助于离心开关，切除单相电阻起动异步电动机和电容起动异步电动机的起动绕组，或切除电容起动及运转异步电动机的起动电容器。离心开关一般安装在轴伸端盖的内侧。

1 单相异步电动机原理及正反转

单相异步电动机是指用单相交流电源供电的异步电动机。单相异步电动机具有结构简单、成本低廉、噪声小、使用方便、运行可靠等优点，因此广泛用于工业、农业、医疗和家用电器等方面，最常见于电风扇、洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中。但是单相异步电动机与同容量的三相异步电动机相比，体积较大，运行性能较差。因此，单相异步电动机一般只制成小容量的电动机，功率从几瓦到几千瓦。单相异步电动机在家用电器中的应用特别广泛，与人们的生活密切相关。

单行异步电动机的结构如下图：

一、 单相异步电动机的工作原理和机械特性

当单相正弦交流电通入定子单相绕组时，就会在绕组轴线方向上产生一个大小和方向交变的磁场，如图1所示。这种磁场的空间位置不变，其幅值在时间上随交变电流按正弦规律变化，具有脉动特性，因此称为脉动磁场，如图2(a)所示。可见，单相异步电动机中的磁场是一个脉动磁场，不同于三相异步电动机中的旋转磁场。

图1 单相交变磁场

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图3 单相异步电动机的机械特性

(a)交变脉动磁场 (b)脉动磁场的分解

图2 脉动磁场分解成两个方向相反的旋转磁场

为了便于分析，这个脉动磁场可以分解为大小相等，方向相反的两个旋转磁场，如图2(b)所示。它们分别在转子中感应出大小相等，方向相反的电动势和电流。

两个旋转磁场作用于笼型转子的导体中将产生两个方向相反的电磁转矩T + 和 T - ，合成后得到单相异步电动机的机械特性，如图3所示。图中，T + 为正向转矩，由旋转磁场Bm1产生；T - 为反向转矩，由反向旋转磁场Bm2产生，而T为单相异步电动机的合成转矩。

从图3可知，单相异步电动机一相绕组通电的机械特性有如下特点：

1．当n=0时， T + =T - ，合成转矩T=0。即单相异步电动机的启动转矩为零，不能自行启动。

2．当n＞0时，T＞0；n＜0时，T＜0 。即转向取决于初速度的方向。当外力给转子一个正向的初速度后，就会继续正向旋转；而外力给转子一个反向的初速度时，电机就会反转。

单相异步电动机转子结构及工作原理

转子结构：

鼻头转子通常由两个铁心组成，中间通过粘合剂将铁心固定在一起。转子的两端通常采用矩形截面，中间的截面形状呈鼻头形状，故得名。鼻头转子在制造成本低、可靠性高方面有一定的优势。

金属外形转子由铝或铜制成，转子的外形通常呈圆环形状。金属外形转子通常具有良好的导热性能和高强度，但由于金属导体的涡流损耗较大，效率相对较低。

工作原理：

由于单相交流电源只有一个电源周期，无法形成旋转磁场，所以在单相异步电动机中需要借助启动机构来帮助起动。

常见的启动机构有启动电容器和起动绕组。启动电容器是通过并联引入一个电容器来改变电机的相位关系，从而形成了旋转磁场。起动绕组则是通过加上一个构造特殊的绕组，使得电机在启动时有足够的起动力矩。

当电机启动后，根据旋转磁场的原理，转子会受到旋转磁场的作用而开始旋转。转子在旋转过程中，由于电机的负载作用，会产生相对于旋转磁场的滞后转矩。

需要注意的是，由于单相异步电动机的转矩不稳定，其起动和工作性能通常较差。因此，在实际应用中，通常需要通过添加启动机构和稳定器来改善电机的性能。

总结起来，单相异步电动机的转子结构分为鼻头转子和金属外形转子两种形式，其工作原理是通过旋转磁场的作用将电能转化为机械能。虽然在起动和工作性能上有一定的限制，但在家用电器和办公设备等领域，单相异步电动机仍然具有广泛的应用前景。

三相异步电动机和单相异步电动机的转动原理介绍

交流异步电动机可分为三相异步电动机和单相异步电动机两种，是生产与生活中广泛应用的电动机。异步电动机的转动原理，对使用和维修电动机十分重要，电工人员应当有所了解及掌握。

三相异步电动机的转动原理

三相异步电动机的转动原理可用以下三点来说明。

1．电生磁(即旋转磁场的产生)三相异步电动机的定子绕组接成星形，如图1(a)所示。当定子绕组中通入三相对称交流电流时，则在绕组中有对称三相电流流过，其波形图如图1(b)所示。设三相电流的相序为U-V-W，且iu的初相角为零，则各相电流的三角函数表示式为iu=Imsinωtiv=Imsin(ωt-120度) iw=Imsin(ωt+120度)为说明方便，现设定：三相交流电为正半周时，电流由绕组的首端流入，从末端流出；反之，电流从绕组的末端流入，从首端流出。这样，按不同时刻的电流方向，根据右手螺旋定则，即可画出ω=0、ωt=-60度、ωt=120度及ωt=-180度时电流产生的合成磁场，如图2所示。同理。可判断出定子空间在ωt=240度、ωt=300度及ωt=360度的磁场方向，是随定子绕组的三相电流不断地变化的，它所产生的合成磁场也将在空间不断地旋转，如同磁极在空间旋转一样，这个磁场称为旋转磁场。旋转磁场的转向与相序一致，为顺时针方向。若电源频率为f，定子绕组的磁极对数为p，则转速n1=60f／p。

上述是两极旋转磁场，每相绕组即一个线圈，在空间位置互差120度。如果把线圈增加一倍，每相绕组由两个线圈组成，各线圈的始端(或末端)之间在定子内圆周上以互差60度的空间角度排列，并把两个沿轴线互差180度的两线圈串联成一相绕组，三相绕组连接成星形，如图3所示。当三相绕组通人三相正弦交流电时，便产生四极旋转磁场。若每相定子绕组由三个线圈串联组成，线圈在定子内圆周上以互差40度的空间角度排列，通入对称的三相交流电流时，就会得到六极旋转磁场。可见，适当布置定子绕组，便可得到具有不同个数磁极的旋转磁场。