單相異步電動(dòng)機(jī)只需要單相電源供電，使用方便，在家用電器、醫(yī)療器械中得到廣泛應(yīng)用。其定子為單相繞組，轉(zhuǎn)子一般為鼠籠多相繞組。比同容量的三相異步電動(dòng)機(jī)性能差，故目前多做成功率在750w以下的小容量電機(jī)。
1．工作原理
單相異步電動(dòng)機(jī)的示意圖如圖（1）所示。當(dāng)定子工作繞組接到單相電源上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢(shì)f1，此脈振磁動(dòng)勢(shì)可以分解成轉(zhuǎn)速相等，轉(zhuǎn)向相反，幅值各為fl一半的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)f1＋和f1-，建立起正轉(zhuǎn)磁場(chǎng)φ+和反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)φ-，這兩個(gè)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，從而形成正反向電磁轉(zhuǎn)矩tem+、tem-，疊加后即為推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的合成轉(zhuǎn)矩tem。
設(shè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n，則對(duì)正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而言，轉(zhuǎn)差率s+為：
（1）
對(duì)反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而言，由于反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為－n1，則轉(zhuǎn)差率s-為：
?。?）
單相異步電動(dòng)機(jī)的tem=f(s)曲線如圖（2）所示。虛線表示電磁轉(zhuǎn)矩tem+和tem-的關(guān)系，而tem+和tem-合成的電機(jī)tem=f(s)曲線用實(shí)線表示。
圖1 單相異步電動(dòng)機(jī)的示意圖 圖2單相異步電動(dòng)機(jī)的tem=f(s)曲線
由圖可見(jiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，轉(zhuǎn)子對(duì)φ+和φ-的轉(zhuǎn)差率都等于1，所以轉(zhuǎn)子對(duì)φ+和φ-的反應(yīng)相同，由于在大小上有f1＋=f1-，所以有φ+=φ-，從而有tem+和tem-大小相等、方向相反，合成轉(zhuǎn)矩互相抵消為零，即單相異步電動(dòng)機(jī)無(wú)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
當(dāng)0＜s+＜1時(shí)，對(duì)正轉(zhuǎn)磁場(chǎng)說(shuō)，電機(jī)處在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩tem+為驅(qū)動(dòng)性質(zhì)轉(zhuǎn)矩。這時(shí)1＜s-＜2，即對(duì)反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)說(shuō)，電機(jī)處在制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩tem-為制動(dòng)性質(zhì)。由于tem+>tem-，故電機(jī)合成轉(zhuǎn)矩tem為正，且為驅(qū)動(dòng)性質(zhì)轉(zhuǎn)矩。但因tem-存在，合成轉(zhuǎn)矩tem< tem+。
同理，當(dāng)0＜s-＜1時(shí)，對(duì)0＜s+＜1的分析結(jié)論也同樣適用。事實(shí)上，如果外力使轉(zhuǎn)子在反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，也有上述同樣結(jié)論，此時(shí)電機(jī)的合成轉(zhuǎn)矩仍為驅(qū)動(dòng)性質(zhì)轉(zhuǎn)矩，只是轉(zhuǎn)向相反。
所以說(shuō)，單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是不固定的，它的轉(zhuǎn)向取決于起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)向。
由于單相異步電動(dòng)機(jī)中存在正、反轉(zhuǎn)兩個(gè)磁場(chǎng)，在反向電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，合成轉(zhuǎn)矩比同容量的三相異步電動(dòng)機(jī)小，過(guò)載能力、功率因數(shù)和效率也都比同容量的三相異步電動(dòng)機(jī)低。
2．單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法
如上述，單相異步電動(dòng)機(jī)不能自起動(dòng)，但若能有一個(gè)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，則可使電機(jī)按起動(dòng)轉(zhuǎn)矩方向轉(zhuǎn)動(dòng)。不能產(chǎn)生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的根本原因，在于單相繞組只產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)，為了產(chǎn)生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，氣隙磁動(dòng)勢(shì)必須是旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，設(shè)法使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，是解決單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)，常用的辦法是在定子上另裝一個(gè)空間軸線與主繞組有一定角度差的起動(dòng)繞組。按起動(dòng)方法不同，有不同的類型。
1）分相起動(dòng)電動(dòng)機(jī)
圖5-38中，空間軸線相差900電角度的主繞組a和起動(dòng)繞組b，接在同一個(gè)電源上，但起動(dòng)繞組b與電容c串聯(lián)，因此b繞組電流超前于電壓，而a繞組電流滯后于電壓，如果電容c配置適當(dāng)，可使；如果a、b繞組有效匝數(shù)nakna和nbknb又設(shè)計(jì)適當(dāng)，則可能使ianakna=ibnbknb。因此a、b二相繞組電流產(chǎn)生的合成磁勢(shì)是一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，并產(chǎn)生氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而在該磁場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩使電機(jī)起動(dòng)。待電機(jī)轉(zhuǎn)速升高到(75％～80％)n1時(shí)，離心開(kāi)關(guān)k自動(dòng)切斷起動(dòng)繞組，僅靠主繞組接在電源上正常工作。這種靠電容分相起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)稱為電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
如果起動(dòng)繞組容許長(zhǎng)期接在電源上工作，電容c在運(yùn)行中仍起著分相作用，
圖3 單相電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)
（a）接線圖；（b）電壓、電流向量圖
這種電機(jī)就稱為電容電動(dòng)機(jī)了。事實(shí)上電容電動(dòng)機(jī)是兩相電動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)合適可使氣隙旋轉(zhuǎn)滋場(chǎng)接近圓形，從而改善了電機(jī)性能，如功率因數(shù)、效率、過(guò)載能力都比單相異步電動(dòng)機(jī)高，從而有廣泛應(yīng)用。
由于電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)比起動(dòng)時(shí)所需分相電容值小，所以還有一種電容起動(dòng)和工作電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)時(shí)并聯(lián)接入c1(起動(dòng)電容)和c2(工作電容)兩組電容使起動(dòng)時(shí)基本上有圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而有較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，工作時(shí)利用離心開(kāi)關(guān)切除c1，僅c2與起動(dòng)繞組串聯(lián)工作，使工作時(shí)也有近似圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而有較好的工作特性，這種電動(dòng)機(jī)稱為電容起動(dòng)和工作電動(dòng)機(jī)。
電容分相起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，視兩個(gè)繞組的接法而定，若二繞組為同極性端并接在一起，那末旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?yàn)閺膸С半娏鞯南噍S線轉(zhuǎn)至有落后電流的相軸線。若要改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向，只需將任一個(gè)繞組兩端對(duì)調(diào)接線即可。
事實(shí)上，由于起動(dòng)繞組和主繞組二者匝數(shù)，線徑均不相同，所以即使起動(dòng)繞組不串接電容器，兩個(gè)繞組的電流ia和ib間也有一定的相位差，此時(shí)兩相繞組電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是一個(gè)橢圓形磁場(chǎng)，也會(huì)產(chǎn)生一定的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這種分相起動(dòng)常稱為電阻裂相起動(dòng)，其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，只能使用在對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合。
2）罩極電動(dòng)機(jī)
罩極電動(dòng)機(jī)定子鐵心通常做成凸極式(也有做成隱極式的)，其上繞著主繞組并與單相電源相接，在極靴表面的1/3～1/4處開(kāi)有一槽，并用一銅環(huán)將其套起來(lái)，稱為罩極，如圖4所示。
圖4 凸極式罩極電動(dòng)機(jī)
（a）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；（b）磁通結(jié)構(gòu)圖
其工作原理是：當(dāng)主繞組a通人單相交流后，產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)。極磁通的一部分穿過(guò)短路環(huán)，從而在環(huán)中感應(yīng)電勢(shì)和電流，在罩極部分產(chǎn)生與同相的磁通φk’，與合成穿過(guò)環(huán)的磁通。極表面未罩極部分磁通為。由圖4（b）可見(jiàn)，由和間構(gòu)成時(shí)間相位差，且罩極部分與未罩部分空間位置差一個(gè)角度，則和合成氣隙的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閺奈凑植糠种赶蛘謽O部分，從而使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一定的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)轉(zhuǎn)子從未罩部分向罩極部分轉(zhuǎn)動(dòng)。一旦起動(dòng)之后，電機(jī)按單相電動(dòng)機(jī)工作原理運(yùn)行。
罩極電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，多用于小型電扇、電唱機(jī)和錄音機(jī)中。容量一般在30～40w以下。這種電動(dòng)機(jī)由于罩極結(jié)構(gòu)已確定，不能靠改變主繞組接線的方式來(lái)改變轉(zhuǎn)向。