分相式单相异步电动机的基本结构和原理

分相式单相异步电动机是指将单相交流电转变为两相交流电来起动运行的单相异步电动机。

1.结构

分相式单相异步电动机种类很多，但结构基本相同，分相式单相异步电动机的典型结构如图10-27所示。从图中可以看出，其结构与三相异步电动机基本相同，都是由机座、定子绕组、转子、轴承、端盖和接线等组成。定子绕组与转子实物外形如图10-28所示。

图10-27 分相式单相异步电动机典型结构

图10-28 定子绕组与转子实物外形

2.工作原理

三相异步电动机的定子绕组有U、V、W三相，当三相绕组接三相交流电时会产生旋转磁场推动转子旋转。单相异步电动机在工作时接单相交流电源，所以定子只有一相绕组，如图10-29a所示，而单相绕组产生的磁场不会旋转，因此转子不会产生转动。

图10-29 单相异步电动机工作原理

为了解决这个问题，分相式单相异步电动机定子绕组通常采用两相绕组：一相绕组称为工作绕组（或主绕组），另一相称为起动绕组（或副绕组），如图10-29b所示。两相绕组在定子铁心上的位置相差90°，并且给起动绕组串接电容，将交流电源相位改变90°（超前移相90°）。当单相交流电源加到定子绕组时，有i₁电流直接流入主绕组，i₂电流经电容超前移相90°后流入起动绕组，两个相位不同的电流分别流入空间位置相差90°的两个绕组，两绕组就会产生旋转磁场，处于旋转磁场内的转子就会随之旋转起来。转子运转后，如果断开起动开关切断起动绕组，转子仍会继续运转，这是因为单个主绕组产生的磁场不会旋转，但由于转子已转动起来，若将已转动的转子看成不动，那么主绕组的磁场就相当于发生了旋转，因此转子会继续运转。

由此可见，起动绕组的作用就是起动转子旋转，转子继续旋转依靠主绕组就可单独实现，所以有些分相式单相异步电动机在起动后就将起动绕组断开，只让主绕组工作。对于主绕组正常、起动绕组损坏的单相异步电动机，通电后不会运转，但若用人工的方法使转子运转，电动机可仅在主绕组的作用下一直运转下去。

3.起动元器件(www.xing528.com)

分相式单相异步电动机起动后是通过起动元器件来断开起动绕组的。分相式单相异步电动机常用的起动元器件主要有离心开关、起动继电器和PTC等。

图10-30 一种常见离心开关的结构

（1）离心开关

离心开关是一种利用物体运动时产生的离心力来控制触头通断的开关。图10-30是一种常见的离心开关结构图，它分为静止部分和旋转部分。静止部分一般与电动机端盖安装在一起，主要由两个相互绝缘的半圆铜环组成。这两个铜环就相当于开关的两个触片，它们通过引线与起动绕组连接。旋转部分与电动机转子安装在一起，它主要由弹簧和3个铜触片组成，这3个铜触片通过导体连接在一起。

电动机转子未旋转时，依靠弹簧的拉力，旋转部分的3个铜触片与静止部分的两个半圆形铜环接触，两个半圆形铜环通过铜触片短接，相当于开关闭合；当电动机转子运转后，离心开关的旋转部分也随之旋转，当转速达到一定值时，离心力使3个铜触片与铜环脱离，两个半圆铜环之间又相互绝缘，相当于开关断开。

（2）起动继电器

起动继电器种类较多，其中电流起动继电器最为常见。图10-31是采用了电流起动继电器的单相异步电动机接线图，继电器的线圈与主绕组串接在一起，常开触头与起动绕组串联。在起动时，流过主绕组和继电器线圈的电流很大，继电器常开触头闭合，有电流流过起动绕组，电动机被起动运转。随着电动机转速的提高，流过主绕组的电流减小，当减小到某一值时，继电器线圈电流不足以吸合常开触头，触头断开切断起动绕组。

图10-31 采用电流起动继电器的单相异步电动机接线图

（3）PTC元件

PTC元件是指具有正温度系数的热敏元件，最为常见的PTC元件为正温度系数热敏电阻器。PTC元件的特点是在低温时阻值很小，当温度升高到一定值时阻值急剧增大。PTC元件的这种特点与开关相似，其阻值小时相当于开关闭合，阻值很大时相当于开关断开。

图10-32是采用PTC热敏电阻器作为起动开关的单相异步电动机接线图。