单相异步电动机的运行原理

如图5-4所示为一个装有手柄的马蹄形磁体，磁极间放有一个可以自由转动的、由铜条构成的转子。各铜条两端分别用铜环短接起来，形似鼠笼，故称为鼠笼式转子。磁极与鼠笼转子间没有机械联系。当摇动磁极转动时，会发现鼠笼转子跟着磁极一起转动。磁极转得快时，转子也跟着转得快；磁极转得慢时，转子也跟着转得慢；磁极转动方向改变，转子的旋转方向也跟着改变。其原理为：按顺时针旋动手柄，使磁极顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子铜条，铜条中会产生感应电势和感应电流。根据导体切割磁力线时导体中产生感应电势的理论及右手定则，在图5-4中，位于N极下的铜条感应电势穿出纸面（用“⊙”表示）；而位于S极下的铜条感应电势则进入纸面（用“⊗”表示）；在转子铜条感应电势作用下，闭合的铜条内会产生感应电流。铜条流过感应电流后，它也会产生磁场。此磁场与定子磁场相互作用，会使铜条上产生电磁力，在鼠笼转子上产生电磁转矩M，其方向可以用左手定则确定。转子在电磁力矩作用下，使转子跟随磁极顺时针方向转动。这就是异步单相电动机通电运行的基本原理。

图5-4　单相异步电动机工作原理

通过以上的分析，可得如下结论。

（1）电动机转子旋转必须有一个旋转磁场带动。

（2）转子旋转速度与磁场旋转速度必须不同。这是因为转子导条必须切割磁场的磁力线，才能在鼠笼铜条中产生感应电势，否则就不能转动。(www.xing528.com)

（3）转子导条（铜条）必须短路，使在导条内有感应电流。这种感应电流与磁场相互作用，才能产生转子转动的电磁力矩。

以上3个条件缺一不可，但是鼠笼铜条产生感应电势和感应电流的先决条件，就是旋转磁场。也就是说，电动机转子旋转的先决条件，就是旋转磁场。

但是由前面定子绕组部分的分析可知，单相异步电动机的定子绕组通以单相电流后，是在绕组的轴线方向上产生一个交变的脉振磁场，而不是一个旋转磁场。这个脉振磁场可以分解为是由两个幅值相同、转速相等，但转向相反的旋转磁场所合成的。当转子静止时，两个旋转磁场分别在转子上产生两个转矩，其大小相等、方向相反，合成转矩为零，它不能自行启动，这就是单相异步电动机的特点。如果用外力使转子顺时针转动一下，此时顺时针方向转矩大于逆时针方向转矩，转子就会按顺时针方向不停地旋转，直到接近同步转速。当然，反方向旋转也是如此。

通过上述分析可知，单相异步电动机转动的关键是产生一个启动转矩，各种不同类型的单相异步电动机产生启动转矩的方法也不同。