单相异步电动机：由单相电源供电的异步电动机，生活中见的比较多，主要用于家用电器，通常为几十到几百瓦。
- 定子：两相绕组（工作绕组、起动绕组）
- 注意，这里的“单相”指的是供电电源单相，定子绕组是两相的
- 转子：鼠笼转子
- 典型应用：缝纫机电机、冰箱电机、风扇电机
一、单相异步电动机的工作原理和结构
1. 双旋转磁场理论
设单相绕组通入电流：
单相绕组产生的脉振磁动势基波：
其中：
- （正转）
- （反转）
双旋转磁场理论：脉振磁动势可分解为两个等幅、转向相反的旋转磁动势
单相异步电动机可以看成两台同轴连接的三相异步电动机，两台通入相序相反的交流电流。
单相异步电机的电磁转矩：
2. 启动分析
当外力使电动机以转速 沿 的转向转动时：
转子相对正转磁场的转差率：
转子相对反转磁场的转差率：
电动机静止时：
合成电磁转矩：
定子上只有一套工作绕组的单相异步电动机不能自行起动，但可通过外力作用起动。
当 时，由于 ，且有：
因此正序转子电流的有功分量更大， ，合成电磁转矩沿外力方向旋转。
3. 单相异步电动机的机械特性
机械特性要点：
- 起动时，，，合成电磁转矩为零，电动机无起动转矩，不能自行起动
- 区域，有正向合成转矩； 区域，有反向合成转矩
- 只要有外力使电机转动，则 ，外力消失后，电动机可在某一负载下稳定运行，其转向取决于起动时的转向
由于负转矩的存在，使单相异步电机的总转矩比同体积的三相异步电机小，因而输出功率、效率、过载能力均小于同体积的三相异步电机。
4. 单相异步电动机的结构
定子：两相绕组空间相位差 90° 电角度
- 工作绕组：主绕组
- 起动绕组：串联移相元件
通过电流产生时间相位差 → 旋转磁场 → 自起动
二、单相异步电动机的起动
产生旋转磁场的条件（两相电机）
- 两相绕组空间上互差 90°
- 两相绕组的电流有一个相位差
- 当两相绕组电流的相位差也是 90° 时，则形成圆形⭕️旋转磁场
1. 电阻分相起动（要求不高）
- 起动绕组（）：导线细，电阻较大
- 工作绕组（）：导线粗，电阻较小
超前于 → 椭圆形旋转磁场
当 时， → 可以自行起动，起动完成后断开起动绕组
2. 电容分相起动
- 起动绕组（）：串电容
- 工作绕组（）
超前于 接近 90° 电角
满足条件时产生近似圆形旋转磁场：
→ 可以自行起动，起动完成后断开电容
单相电容起动异步电动机可以得到较大的起动转矩，较小的起动电流。
3. 单相电容运转异步电机
虽然它的电源输入是单相（只有两根线），但在电机内部运行机理上，它在正常工作时确实等效于一个两相电机。
- 两相绕组相差 90° 电角
- 两相电流相差 90° 电角
→ 圆形旋转磁场 → 两相异步电动机
可以自行起动，起动完成后仅断开起动电容（切除部分电容）
单相电容运转异步电动机具有较好的起动性能和较高的过载能力（因为消除了负向的转矩），效率和功率因素也较高，适合于带负载起动场合（几十瓦至几千瓦）。
4. 罩极起动（罩极电机）
结构：
- 定子：凸极，部分装短路环，单相工作绕组
- 转子：鼠笼型转子
工作原理：
磁极未罩部分的磁通：
磁极被罩住部分的磁通：
- 与 在时间上有相位差
- 绕组与短路环在空间上有相位差
→ "推移磁场"
→ 方向从 到 （未罩到罩住）
→ 产生一定的起动转矩（转向确定）
本质是利用楞次定律，利用短路环阻碍那一部分磁场的变化，使得不同区域磁场产生一个相位差，得到一个“旋转”的磁场
罩极电机特点：起动转矩、效率和功率因素均较低；但结构简单，价格低廉。适用于小风扇电机、电唱机等（40W 以下）。
总结对比
起动方式 | 原理 | 磁场类型 | 特点 | 应用 |
电阻分相起动 | 利用电阻差异产生相位差 | 椭圆形 | 结构简单，起动转矩较小 | 一般负载 |
电容分相起动 | 串联电容产生 90° 相位差 | 圆形 | 起动转矩大，起动电流小 | 需要较大起动转矩的场合 |
电容起动和运转 | 起动和运行均用电容 | 圆形 | 性能好，效率高，过载能力强 | 带负载起动（几十瓦至几千瓦） |
罩极起动 | 短路环产生推移磁场 | 推移磁场 | 结构简单，效率低 | 小风扇、电唱机（40W 以下） |
