单相电机的工作原理和电容的选择

单相电机是一种常见的电动机，它广泛应用于家用电器、工业设备等领域。与三相电机相比，单相电机具有结构简单、成本低廉等优点。

相电机流过的是相位互差120度的三相电流， 能产生旋转磁场。而单相电机流过的单相电流不能产生旋转磁场，需要采取一定的方法使它产生旋转磁场。

一、单相电机的结构

单相电机主要由定子、转子、轴承、端盖等部分组成。其中，定子是电机的固定部分，包括铁芯和绕组；转子是电机的运动部分，包括转轴和转子铁芯；轴承用于支撑转子，使其能够自由旋转；端盖则用于固定定子和转子，保护电机内部结构。

二、单相电机的工作原理

单相电机的工作原理是利用交流电产生的磁场和电流在导体中产生的力相互作用，使转子产生旋转运动。具体来说，当单相交流电通过定子的绕组时，会在绕组周围产生一个磁场。由于交流电的电流方向不断变化，因此磁场的方向也在不断变化。这个变化的磁场会与转子中的导体产生相互作用，使转子受到一个力矩的作用，从而产生旋转运动。

需要注意的是，单相电机只有一个绕组，因此其产生的磁场也是单一的。这意味着单相电机的转速是不稳定的，会受到电源电压的影响。为了解决这个问题，通常采用电容分相或电阻分相的方法，将单相交流电转换为两相交流电，从而使电机产生稳定的旋转运动。

三、电容分相法

电容是用来分相的，目的是使两个绕组中的电流产生近于 90゜的相位差，以产生旋转磁场。三相电中，每两相之间的电流本身就有相位差，不用分相。电容感应式电机有两个绕组，即启动绕组和运行绕组，两个绕组在空间上相差 90 度。

电容分相法是一种常用的单相电机起动方法。该方法通过在定子绕组上并联一个电容器，使单相交流电产生一个相位差，从而实现电机的稳定起动。具体来说，当电源电压为正半周时，电流通过电容器和定子绕组形成一个磁场；当电源电压为负半周时，电流只通过定子绕组形成一个磁场。这两个磁场之间存在一个相位差，从而使电机产生稳定的旋转运动。

单相运转电机电容的电压选择：

耐压必须大于交流输入电压最大峰值： 220V×1.414≈311V，可取400V耐压或更高的耐压。

也可简单地按照耐压公式： UC≥1.5U（V）来进行计算。

如AC220V的电机，220V×1.5=330V，通常使用400V或450V的电容器。

单相运转电机电容量的选择：

四、电阻分相法

电阻分相法是一种简单的单相电机起动方法。该方法通过在定子绕组上串联一个电阻器，使单相交流电产生一个相位差，从而实现电机的稳定起动。具体来说，当电源电压为正半周时，电流通过电阻器和定子绕组形成一个磁场；当电源电压为负半周时，电流只通过定子绕组形成一个磁场。这两个磁场之间存在一个相位差，从而使电机产生稳定的旋转运动。

五、单相电机的优点和缺点

单相电机具有结构简单、成本低廉等优点，因此在家用电器、工业设备等领域得到了广泛应用。然而，由于其只有一个绕组，因此其转速是不稳定的，受到电源电压的影响较大。此外，单相电机的效率和功率因数也相对较低。因此，在需要高功率输出或高效率的应用场合，通常会选择三相电机。