什么是單相感應(yīng)電機(jī)？

單相感應(yīng)電機(jī)，也被稱為單相異步電動(dòng)機(jī)或單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，是一種常見(jiàn)的交流電機(jī)類型，特別用于家用和小型工業(yè)應(yīng)用中，因?yàn)樗鼈兛梢杂蓸?biāo)準(zhǔn)的單相交流電源供電。單相感應(yīng)電機(jī)通常包含兩個(gè)繞組：一個(gè)主繞組（也稱為運(yùn)行繞組）和一個(gè)輔助繞組（也稱為啟動(dòng)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(chǎng)。然而，這個(gè)交變磁場(chǎng)并不像在三相電機(jī)中那樣自然地產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。為了產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并啟動(dòng)電機(jī)，需要輔助繞組。

輔助繞組通常通過(guò)一個(gè)電容器或電阻器與電源相連，以便在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)與主繞組磁場(chǎng)有相位差的磁場(chǎng)。這兩個(gè)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生一個(gè)合成磁場(chǎng)，這個(gè)合成磁場(chǎng)會(huì)在空間上移動(dòng)，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)體相互作用，產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。

一旦電機(jī)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，輔助繞組（或其中的某些部分）可能會(huì)被斷開(kāi)，電機(jī)將依靠主繞組繼續(xù)運(yùn)行。這通常是通過(guò)一個(gè)離心開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)電機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，離心開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)輔助繞組。

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

單相感應(yīng)電機(jī)的等效電路

基于雙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論，可以畫(huà)出單相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路。電路在兩個(gè)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(jī)相當(dāng)于次級(jí)繞組短路的變壓器。

單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效電路

在轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)電路

單相感應(yīng)電機(jī)的工作原理

單相感應(yīng)電機(jī)的主繞組由單相交流電流供電。這會(huì)在轉(zhuǎn)子周圍產(chǎn)生波動(dòng)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(chǎng)的方向也會(huì)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(chǎng)理論的原理。

根據(jù)雙旋轉(zhuǎn)場(chǎng)理論，單個(gè)交變場(chǎng)是由兩個(gè)大小相等但旋轉(zhuǎn)方向相反的場(chǎng)組合而成的。這兩個(gè)場(chǎng)的大小等于交變場(chǎng)的大小的一半。這意味著當(dāng)施加交流電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)大小相等但旋轉(zhuǎn)方向相反的半幅度場(chǎng)。

這樣，現(xiàn)在定子中有電流流動(dòng)，轉(zhuǎn)子有磁場(chǎng)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(chǎng)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(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、軸承、機(jī)殼等部分構(gòu)成。其核心在于定子上的兩個(gè)繞組：主繞組（也稱為運(yùn)行繞組）和輔助繞組（也稱為啟動(dòng)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(shí)，主繞組中會(huì)有電流通過(guò)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，會(huì)在電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)。

輔助繞組：輔助繞組通常通過(guò)一個(gè)電容器或電阻器與電源相連。這個(gè)額外的繞組（及其連接的電容器或電阻器）在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)起到了關(guān)鍵作用。當(dāng)電源接通時(shí)，輔助繞組也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)與主繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，共同形成一個(gè)在空間上旋轉(zhuǎn)的合成磁場(chǎng)。

啟動(dòng)過(guò)程：由于單相電源的特性，主繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，而是一個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)。但是，通過(guò)輔助繞組及其連接的電容器或電阻器的幫助，這個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)被轉(zhuǎn)化為一個(gè)近似于旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)體相互作用，產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。

正常運(yùn)行：當(dāng)電機(jī)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速后，通常通過(guò)一個(gè)離心開(kāi)關(guān)或其他裝置將輔助繞組斷開(kāi)，此時(shí)電機(jī)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(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩相對(duì)較小，因?yàn)樗鼈円蕾囉谝粋€(gè)近似于旋轉(zhuǎn)的合成磁場(chǎng)來(lái)啟動(dòng)。因此，它們通常用于對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合，如家用電器、小型電動(dòng)工具等。同時(shí)，單相感應(yīng)電機(jī)的效率也相對(duì)較低，因?yàn)樗鼈冃枰~外的電路來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。