什么是單相感應(yīng)電機？

單相感應(yīng)電機，也被稱為單相異步電動機或單相感應(yīng)電動機，是一種常見的交流電機類型，特別用于家用和小型工業(yè)應(yīng)用中，因為它們可以由標(biāo)準(zhǔn)的單相交流電源供電。單相感應(yīng)電機通常包含兩個繞組：一個主繞組（也稱為運行繞組）和一個輔助繞組（也稱為啟動繞組或副繞組）。

主繞組直接與單相交流電源相連，并在其中產(chǎn)生交變磁場。然而，這個交變磁場并不像在三相電機中那樣自然地產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。為了產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并啟動電機，需要輔助繞組。

輔助繞組通常通過一個電容器或電阻器與電源相連，以便在啟動時產(chǎn)生一個與主繞組磁場有相位差的磁場。這兩個磁場相互作用，產(chǎn)生一個合成磁場，這個合成磁場會在空間上移動，即旋轉(zhuǎn)磁場。這個旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)體相互作用，產(chǎn)生感應(yīng)電流，進而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使電機開始旋轉(zhuǎn)。

一旦電機開始旋轉(zhuǎn)，輔助繞組（或其中的某些部分）可能會被斷開，電機將依靠主繞組繼續(xù)運行。這通常是通過一個離心開關(guān)來實現(xiàn)的，當(dāng)電機達到一定轉(zhuǎn)速時，離心開關(guān)會自動斷開輔助繞組。

單相感應(yīng)電機因其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、維護方便等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。但是，它們的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性和啟動特性可能不如三相電機。因此，它們通常用于不需要高轉(zhuǎn)矩或高精度控制的場合，如家用電器、小型電動工具、水泵、風(fēng)扇等。

單相感應(yīng)電機的等效電路

基于雙旋轉(zhuǎn)磁場理論，可以畫出單相異步電動機的等效電路。電路在兩個位置繪制 - 轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài) 轉(zhuǎn)子阻塞狀態(tài)。

轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)的電機相當(dāng)于次級繞組短路的變壓器。

單相感應(yīng)電動機的等效電路

在轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下，兩個旋轉(zhuǎn)磁場方向相反，大小相等，并且彼此串聯(lián)。

轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下的單相感應(yīng)電動機電路

單相感應(yīng)電機的工作原理

單相感應(yīng)電機的主繞組由單相交流電流供電。這會在轉(zhuǎn)子周圍產(chǎn)生波動的磁通量。這意味著隨著交流電流方向的改變，產(chǎn)生的磁場的方向也會改變。這還不足以引起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。這里應(yīng)用了雙旋轉(zhuǎn)場理論的原理。

根據(jù)雙旋轉(zhuǎn)場理論，單個交變場是由兩個大小相等但旋轉(zhuǎn)方向相反的場組合而成的。這兩個場的大小等于交變場的大小的一半。這意味著當(dāng)施加交流電時，會產(chǎn)生兩個大小相等但旋轉(zhuǎn)方向相反的半幅度場。

這樣，現(xiàn)在定子中有電流流動，轉(zhuǎn)子有磁場旋轉(zhuǎn)，法拉第電磁感應(yīng)定律作用在轉(zhuǎn)子上。根據(jù)該定律，旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生電力，從而產(chǎn)生可以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的力“F”。

單相感應(yīng)電機主要由定子、轉(zhuǎn)子、軸承、機殼等部分構(gòu)成。其核心在于定子上的兩個繞組：主繞組（也稱為運行繞組）和輔助繞組（也稱為啟動繞組）。

主繞組：主繞組直接與單相交流電源相連。當(dāng)電源接通時，主繞組中會有電流通過，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，會在電機內(nèi)部產(chǎn)生一個交變磁場。

輔助繞組：輔助繞組通常通過一個電容器或電阻器與電源相連。這個額外的繞組（及其連接的電容器或電阻器）在電機啟動時起到了關(guān)鍵作用。當(dāng)電源接通時，輔助繞組也會產(chǎn)生一個磁場，這個磁場與主繞組產(chǎn)生的磁場相互作用，共同形成一個在空間上旋轉(zhuǎn)的合成磁場。

啟動過程：由于單相電源的特性，主繞組產(chǎn)生的磁場并不是一個簡單的旋轉(zhuǎn)磁場，而是一個脈動磁場。但是，通過輔助繞組及其連接的電容器或電阻器的幫助，這個脈動磁場被轉(zhuǎn)化為一個近似于旋轉(zhuǎn)的磁場。這個旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)體相互作用，產(chǎn)生感應(yīng)電流，進而在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使電機開始旋轉(zhuǎn)。

正常運行：當(dāng)電機達到一定的轉(zhuǎn)速后，通常通過一個離心開關(guān)或其他裝置將輔助繞組斷開，此時電機僅由主繞組供電，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。

需要注意的是，單相感應(yīng)電機的啟動轉(zhuǎn)矩相對較小，因為它們依賴于一個近似于旋轉(zhuǎn)的合成磁場來啟動。因此，它們通常用于對啟動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合，如家用電器、小型電動工具等。同時，單相感應(yīng)電機的效率也相對較低，因為它們需要額外的電路來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。