单相电机的工作原理及分类

单相电机一般是指用单相交流电源(AC220V)供电的小功率单相异步电动机。 这种电机通常在定子上有两相绕组，转子是普通鼠笼型的(一般为铝制作而成)。 两相绕组在定子上成90°分布。

一、工作原理：

单相电机绕组图

启动绕组不通电时，单相正弦电流通过定子工作绕组，电机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以这个磁场称交变脉动磁场。 这个交变脉动磁场可以看作是两个转速相同、而旋转方向却相反的旋转磁场，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，使得合成转矩为零，所以电机无法旋转。 当我们用外力使电动机向某一方向旋转时(如顺时针方向旋转)，这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小; 转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。 这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。

我们平时维修电风扇时就深有体会，当风扇电机的启动电容完全失容或启动绕组断路时，电风扇通电不会转动。 这时我们会发现不通电情况下电机可以轻松拨动，而通上电电机就好像被磁性吸住一样，嗡嗡震动并阻力变大，这时我们加力使电机顺时针转它就顺时针旋转起来，如果加力使电机逆时针转它就逆时针旋转起来，也就是它的旋转方向不确定，只取决于我们加力的方向。

再思考下我们常常维修的家用冰箱，冰箱压缩机有的就没有运行电容，只有启动电阻，启动电阻在完成使命后成断路状态，也就是压缩机工作时只有工作绕组通电。

要使单相电机能自动旋转起来，并且旋转方向固定，就需要起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90°，起动绕组串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90°，即所谓的分相原理。 这样两个在时间上相差90°的电流通入两个在空间上相差90°的绕组，将会在空间上产生连续固定旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，并且方向是固定的，不会产生方向不确定的现象。 要改变这种电机的转向，只要把辅助绕组的接线端头调换一下即可。

在单相电动机中，产生旋转磁场还有另一种方法——罩极法，电机称单相罩极式电动机。 此种电动机定子做成凸极式的，有两极和四极两种。 每个磁极在1/3～1/4全极面处开有小槽，把磁极分成两个部分，在小的部分上套装上一个短路铜环，好象把这部分磁极罩起来一样，所以叫罩极式电动机。 当定子绕组通电后，在磁极中产生主磁通，而穿过短路铜环的主磁通部分在铜环内产生一个在相位上滞后90°的感应电流，此电流产生的磁通在相位上也滞后于主磁通，它的作用与电容式电动机的起动绕组相当，从而产生旋转磁场使电动机转动起来。

二、分相式单相电机分类

综合上所述，单相交流异步电机分为分相式和罩极式两大类。 我们常用的是有启动绕组与启动电容的分相式。 而分相式也有以下几种工作情况：

1.启动方式

第一种，启动绕组常工作型。 如图下所示，启动绕组来辅助启动，启动后并不断开，其启动转矩不算大。 主要应用于电风扇、空调风扇电动机、洗衣机等电机。

常工作型

第二种，离心开关型。 电机静止时离心开关是接通的，通电后启动电容参与启动工作，当转子转速达到额定值的70%～80%时离心开关便会自动跳开，启动绕组不参与运行工作，而电动机以运行绕组线圈继续运行，如下图所示。

离心型

第三种，离心开关加运行电容型。 电机静止时离心开关也是接通的，通电后启动电容与运行电容并联，一起参与启动工作，当转子转速达到额定值的70%～80%时离心开关便会自动跳开，启动电容完成任务，并被断开。 而运行电容仍串接于启动绕组参与运行工作。 这种接法一般用在空气压缩机、切割机、木工机床等负载大而不稳定的地方。 启动电容接入时加大了启动扭矩，以利于电机的快速启动，如下图所示。

离心并联型

2.正反转控制：

如下图是带正反转开关的接线图，通常这种电机的起动绕组与运行绕组参数完全一致的。 一般双杠洗衣机的洗衣电机用的是这种电机。 这种正反转控制方法简单，不用复杂的转换开关。

启动绕组与运行绕组参数一样

而对于启动绕组与运行绕组参数不同的电机，也就是启动绕组与运行绕组决不可以搞错的电机，要正反转控制，只能改变启动绕组接入方向或运行绕组接入方向。 对于有公共端接线的电机，如果分启动绕组与运行绕组，它的旋转方向是设计好的，例如我们常常维修的一般的双杠洗衣机，它的脱水电机分正反转的，决不能像上图一样去改变旋转方向。