什么是單相感應電機？

單相感應電機，也被稱為單相異步電動機或單相感應電動機，是一種常見的交流電機類型，特別用于家用和小型工業應用中，因為它們可以由標準的單相交流電源供電。單相感應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生旋轉磁場。為了產生旋轉磁場并啟動電機，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，產生一個合成磁場，這個合成磁場會在空間上移動，即旋轉磁場。這個旋轉磁場與轉子中的導體相互作用，產生感應電流，進而產生轉矩，使電機開始旋轉。

一旦電機開始旋轉，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運行。這通常是通過一個離心開關來實現的，當電機達到一定轉速時，離心開關會自動斷開輔助繞組。

單相感應電機因其結構簡單、成本低廉、維護方便等優點而被廣泛應用。但是，它們的轉矩-轉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矩或高精度控制的場合，如家用電器、小型電動工具、水泵、風扇等。

單相感應電機的等效電路

基于雙旋轉磁場理論，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 - 轉子靜止狀態 轉子阻塞狀態。

轉子堵轉的電機相當于次級繞組短路的變壓器。

單相感應電動機的等效電路

在轉子靜止狀態下，兩個旋轉磁場方向相反，大小相等，并且彼此串聯。

轉子靜止狀態下的單相感應電動機電路

單相感應電機的工作原理

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

根據雙旋轉場理論，單個交變場是由兩個大小相等但旋轉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。這意味著當施加交流電時，會產生兩個大小相等但旋轉方向相反的半幅度場。

這樣，現在定子中有電流流動，轉子有磁場旋轉，法拉第電磁感應定律作用在轉子上。根據該定律，旋轉磁場在轉子中產生電力，從而產生可以旋轉轉子的力“F”。

單相感應電機主要由定子、轉子、軸承、機殼等部分構成。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。當電源接通時，主繞組中會有電流通過，根據電磁感應原理，會在電機內部產生一個交變磁場。

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鍵作用。當電源接通時，輔助繞組也會產生一個磁場，這個磁場與主繞組產生的磁場相互作用，共同形成一個在空間上旋轉的合成磁場。

啟動過程：由于單相電源的特性，主繞組產生的磁場并不是一個簡單的旋轉磁場，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，這個脈動磁場被轉化為一個近似于旋轉的磁場。這個旋轉磁場與轉子中的導體相互作用，產生感應電流，進而在轉子中產生轉矩，使電機開始旋轉。

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

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