單相異步電動機的單相定子繞組,當通入正弦交流電時,會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 交變的脈動磁場,如下圖所示。
這個(ge) 磁場也是按正弦規律變化的,磁感應強度的幅值Bm為(wei) i=Im時(t2瞬間)定子繞組軸線上的磁感應強度,磁場的軸線即為(wei) 定子繞組的軸線,在空間保持固定位置。
單相異步電動機中的磁場與(yu) 三相異步電動機中的旋轉磁場不同。
振幅為(wei) Bm的一個(ge) 單相交變脈動磁場,可以分解成幅值恒定(等於(yu) Bm)、轉速為(wei) 同步轉運(n0=
轉/分)、但轉向相反的兩(liang) 個(ge) 旋轉磁場。因此由單相異步電動機的定子繞組產(chan) 生的單相脈動磁場分解為(wei) 幅值相等(都等於(yu) 脈動磁場振幅的一半)、轉速相同(都為(wei) 同步速)、但轉向相反的兩(liang) 個(ge) 波幅恒定的旋轉磁場
和
,即:
=
=
Bm
在t=0時,兩(liang) 個(ge) 旋轉磁場的磁感應強度矢量和
相反, 故其合成磁感應強度B=0。到t =t1時,
和
按相反方向各自在空間轉過ωt1角度,故其合成磁感應強度:
B=sinωt1+
sinωt1=2×
sinωt1= Bmsinωt
由此可見,在任何瞬時t,合成磁感應強度應為(wei) :B= Bmsinωt
如果電動機的轉子是靜止的,則分解而成的兩(liang) 個(ge) 轉向相反的旋轉磁場分別在轉子中感應出大小相等、方向相反的電動勢和電流,因此產(chan) 生的轉矩也是大小相等,方向相反,從(cong) 而互相抵消。也就是說, 起動轉矩為(wei) 零。這是單相異步電動機的特點,也是其缺點之一。
但是,如果將電動機的轉子推動一下,那麽(me) 電動機就會(hui) 繼續轉動下去。因為(wei) 與(yu) 電動機轉向相同的正向旋轉磁場對轉子的作用和三相異步電動機一樣,它對轉子的轉差率和轉子頻率
分別為(wei) ;
=
和
=
而反向旋轉磁場與(yu) 轉子間的相對轉速很大,轉差率為(wei) :
=
=
=
=2-
因此反向旋轉磁場在轉子中產(chan) 生的感應電動勢很大,電流的頻率:
=
=(2-
)
≈2
也很大,差不多是電源頻率的兩(liang) 倍。在此頻率下,轉子的感抗也很大,而決(jue) 定轉矩大小的I2cosΦ2則很小。
單相異步電動機的兩(liang) 個(ge) 轉向相反的旋轉磁場(對應於(yu) 磁感應強度和
),分別同轉子作用產(chan) 生的電磁轉矩為(wei) T'和T",它們(men) 大小不等(T"<<T') ,方向相反。它們(men) 與(yu) 轉差率s的關(guan) 係跟普通三相異步電動機相似,可用下圖所示的T=f(s)曲線表示。
由圖可見,在0<< 1範圍內(nei) , 對於(yu) 正向旋轉磁場來說,電機運行於(yu) 電動機狀態,T'是驅動轉矩;但對反向旋轉磁場,電機運行於(yu) 電磁製動狀態,T"為(wei) 一製動轉矩,因比合成轉矩T=T'-T">0,在該合成轉矩的作用下,電動機轉子得以繼續轉動。同理,在0<
< 1範圍內(nei) ,則T'為(wei) 製動轉矩,而T"驅動轉矩,合成轉矩T=T'-T"<0,使電動機製動或反轉。可見在s=1兩(liang) 邊,合成轉矩曲線T=f(s)是對稱的。當轉子靜止時, s=l,合成轉矩為(wei) 零,因此電動機沒有起動轉矩;當電動機轉子以某一轉速正向旋轉時,電動機的合成轉矩為(wei) 正, 驅動轉子轉動,當轉子以某一轉速反向旋轉時,合成轉矩為(wei) 負,其方向與(yu) 轉子轉向一致,仍為(wei) 驅動轉矩。這說明定子上隻有一個(ge) 工作繞組的單相異步電動機沒有固定的轉向,在兩(liang) 個(ge) 方向都可以旋轉,運行時的轉向決(jue) 定於(yu) 起動時的轉動方向。隻要借助於(yu) 外力或采取某一措施使轉子沿某一方向轉動起來,轉子就將沿該方向繼續升速,直到合成電磁轉矩與(yu) 總負載製動轉矩相平衡時,轉速才穩定下來。
由於(yu) 單相異步電動機中存在著正、反轉兩(liang) 個(ge) 磁場,它的功率因數、效率和過載能力均比同容量的三相異步電動機要低些。