单相异步电机磁场分析及启动问题

单相异步电动机是利用单相交流电源供电的一种小容量交流电机。由于它具有结构简单，成本低廉。运行可靠，维修方便等优点以及可以直接在单相220伏交流电源上使用的特点，被广泛采用与办公场所，家用电器等方面，在工、农业生产及其它领域也使用着不少单相异步电动机。如台扇、吊扇、洗衣机、电冰箱，小型风机，小型车床，医疗器械等等。

单相异步电动机不足之处是它与同容量的三相异步电动机相比较，则体积较大，运行性能较差，效率较低。因此一般只制成小型和微型系列，容量在几瓦到几百瓦之间。三相异步电动机的定子绕组中通入三相交流电时，会形成一个旋转磁场，在其作用下，转子将获得启动转矩而自行启动。

下面我们研究单相异步电动机定子绕组接通入单相交流电后产生的磁场情况。在一台最简单的单相异步电动机原理图中，定子铁心上布置有单相定子绕组，转子为鼠笼式结构。当向单相定子绕组中通入单相正弦交流电后，电流在正半周及负半周不断交变时，产生的磁场大小及方向也在不断变化，但磁场的轴线则沿纵轴方向固定不变，我们把这样磁场称为脉动磁场。当转子静止不动时，转子导体中的合成感应电势及电流均为零，即合成转矩为零，因此转子没有启动转矩。故单相异步电动机如不采取一定措施，电动机则不能自行启动。但如果用一个外力使转子转动一下，则转子就能沿该方向继续转动下去。

由于单相异步电动机本身没有启动转矩，转子不能自行启动，为了解决电动机的启动问题，人们采用了许多措施，例如将单相交流电分成两厢后通入两相定子绕组中，或将单相交流电产生的磁场设法使之旋转。单相异步电动机根据其启动方法或运行方法不同，可分为：单相电容运行电动机；单相电容启动电动机；单相电阻启动电动机；单相罩极电动机等。下面我们主要介绍单相电容运行电动机，简称单相电容电动机。

单相电容异步电动机转动原理：它是使用广泛的单相电动机。在电动机定子铁心上嵌放着两套绕组：主绕组和副绕组它们的结构相同，但在空间的位置则互差90°电角度。在副绕组中串入电容器后再与主绕组并联接在单相交流电源上。选择适当的电容器的容量，可以使流过主绕组的电流和流过副绕组的电流相位相差90°电角。与三相旋转磁场的产生分析方法相同，画出对应于不同瞬间定子绕组中电流产生的磁场，，可以得到如下结论：向空间位是沿定子内圆旋转的旋转磁场，鼠笼结构的转子在该磁场的作用下获得启动转矩而使电动机旋转。

三相异步电动机只要将电动机的任意两根相线对调，就可以实现反转。单相异步电动机则不行，要使单相电容异步电动机反转，必须使两相旋转磁场反转，按前面两相旋转磁场产生的条件，使其反转的方法有以下两种：（1）把主绕组或副绕组的首末端与电源线对调。任一绕组首末端对调，等于将这个绕组产生的磁场相位倒相，即相位改变180°，如原来超前另一绕组90°，改接后就变成滞后90°，按前面两相旋转磁场产生的过程分析可知，旋转磁场的转向将发生改变，异步电动机的转子转也随之而变。（2）把电容器从一绕组中改接到另一绕组中，使该绕组电路的性质由容性电路变为感性电路，流过绕组的电流也从原来的超前90°，变为滞后90°，旋转磁场的转向也就改变。