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单相罩极电机有何结构特点？
单相罩极式电机是单相交流电机中最简单的一种，通常采用笼型斜槽铸铝转子。根据定子外形结构的不同，分为凸极式罩极电机和隐极式罩极电机，如图2-5所示。一般采用结构简单的凸极式。
图2-5 单相罩极式电机
（1）凸极式罩极电机的定子铁心外形为方形、矩形或圆形的磁场框架，磁极凸出，每个磁极上均有1个或多个起辅助作用的短路铜环，即罩极绕组。凸极磁极上的集中绕组作为主绕组。
（2）隐极式罩极电机的定子铁心与普通单相电机的铁心相同，其定子绕组采用分布绕组，主绕组分布于定子槽内，罩极绕组不用短路铜环，而是用较粗的漆包线绕成分布绕组（串联后自行短路）嵌装在定子槽中（约为总槽数的1/3），起辅助组的作用。主绕组与罩极绕组在空间相距一定的角度。
单相罩极电机主要用于各种教学仪器、分析仪器、船舶分马力设备及其他仪器的冷却或驱动。
单相罩极电机有何优缺点？
单相罩极电机是一种具有特殊磁极结构型式的单相交流异步电机，它不需配置电容等启动元件而直接通电启动运转。
单相罩极电机的优点是：小巧美观，结构紧凑，维护简单，启动转矩较小，噪声低，振动小。
单相罩极电机的缺点是：功率因数低，约0.6；效率很低，25%以下。
请师傅介绍单相罩极电机的工作原理。
单相罩极电机的电气原理如图2-6所示。定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。
图2-6 单相罩极电机的电气原理图
主绕组与罩极绕组在空间相距一定的角度。当罩极电机的主绕组通电后，罩极绕组也会产生感应电流，使定子磁极被罩极绕组罩住部分的磁通与未罩部分的磁通产生相位差，从而向被罩部分的方向旋转。
分相式单相异步电机有何结构特点？
分相式单相异步电机是由单相交流电源经电容或电阻分相后供电的两相异步电机。多数单相异步电机实质上都是分相异步电机。分相式单相异步电机在定子上除了装有单相主绕组外，还装了一个启动绕组，这两个绕组在空间成90°电角度。
分相式单相异步电机是如何工作的？
由于单相电流通过电枢绕组时在电机气隙中产生的是脉振磁场，对静止的异步电机转子绕组只能起变压器作用而不能产生转矩，所以单相异步电机不能自启动。为了解决启动问题，单相交流供电的异步电机实际上往往做成两相的。其中一相绕组为主绕组，由单相电源直接供电；另一相绕组为副绕组，在空间上与主绕组差90°电角度。副绕组串联电容或电阻后再接到单相交流电源，使其中通过的电流和主绕组中的电流有一定的相位差。这样，两个绕组电流所产生的合成磁场就不是脉振磁场而是椭圆形旋转磁场，甚至可能接近于圆形旋转磁场。因此，电机可以获得启动转矩。
分相式单相异步电机包括电阻启动单相异步电机、电容启动单相异步电机、电容运转式单相异步电机、电容启动和运转单相异步电机。
电阻启动单相异步电机是如何工作的？
电阻启动单相异步电机有主绕组和启动绕组，如图2-7所示。在启动绕组中串联电阻来分相，即工作绕组电阻小，电抗大；启动绕组电阻大，电抗小。通电时在两个绕组中的电流有一定的相位差，从而产生较小的启动转矩。
图2-7 电阻启动单相异步电机
启动电阻与启动线圈串联，刚通电时，启动电阻阻值很小，可向启动线圈供电而启动电机。启动电流使启动电阻本身也发热，因为是正温度系数热敏电阻，所以发热后阻值变大，可理解为断路，电机正常运行。
这类电机具有启动转矩较小、结构较简单的特点。使用时，停机后不能马上开机。因为启动电阻温度还没有降下来，阻值还没有变小，如果马上开机，电机启动线圈无电或电流小而使电机不能启动，将导致运行线圈烧坏，所以应配过流保护装置。
离心开关和轴套离心器
离心开关是一种双掷开关，其作用是：在单相电机中，用于启动绕组的通断（启动绕组为短时工作制），当转速到达某一值时，离心开关断开。在三相电机需要反接制动时，常用离心开关，当反接且转速降到很低时，离心开关断开，反接运转结束。
装有离心开关的单相异步电机，也就是双电容的电机，一般都是重负荷启动，需要一个大的启动力矩，离心开关上面串接一个启动电容，当转速达到一定转数时轴套离心器靠离心力顶开离心开关，切断启动电容，完成了启动任务，这个时候还剩一个运行电容持续工作。
离心开关和轴套离心器如图2-8所示。离心开关固定在电机端盖里面，轴套离心器装在电机转子轴上，旋转时靠离心力顶开开关触点。
图2-8 离心开关和轴套离心器
电容启动单相异步电机是如何工作的？
电容启动单相异步电机与单相电阻启动电机基本上是相同的，在定子上也有主相、副相成90°电角度的两套绕组。辅助绕组与外接电容器接入离心开关，与主绕组并连，并一起接入电源，如图2-9所示。在达到同步转速的75%～80%时，辅助绕组被切去，成为一台单相电机。这种电机的功率为120～750W。
图2-9 电容启动单相异步电机
启动时，开关S闭合，使两绕组电流i A 、i B 相位差约为90°，从而产生旋转磁场，电机转起来；在达到同步转速的75%～80%时，离心开关被甩开，启动绕组被切断，成为一台单相电机。这种电机的功率为120～750W。
电容运转单相异步电机是如何工作的？
电容运转单相异步电机的工作原理如图2-10所示。
图2-10 电容运转单相异步电机原理图
前面讲到，单相绕组产生的是一个脉振磁势，因此单相电机的启动转矩为零，即电机不能自行启动，要使单相电机能够自行启动，就必须如同三相异步电机一样，在电机内部产生一个旋转磁场。产生旋转磁场最简单的方法是在两相绕组中通入相位不同的两相电流。
在电容运转单相异步电机中有两套绕组，一套为工作绕组，另一套为副绕组或启动绕组，工作绕组或主绕组M与副绕组A的轴线在空间相隔90°电角度，副绕组串联一个适当的电容C（电容选配不当会使电机系统变差，如片面增大或减小电容量，负序磁场可能加强，使输出功率减小，性能变坏，磁场可能会由圆形或近似圆形变为椭圆形）再与工作绕组并接于电源。由于副绕组串联了电容，所以副绕组中的电流在相位上超前于主绕组电流，这样由单相电流分解成具有时间相位差的两相电流i M 和i A （也就是事实上的两相电流），因而电机的两相绕组就能产生圆形或椭圆形的旋转磁场。
电容启动和运转单相异步电机是如何工作的？
电容启动和运转单相异步电机原理图如图2-11所示。
图2-11 电容启动和运转单相异步电机原理图
电容启动和运转单相异步电机有一个启动电容和一个运行电容。容量较大的是启动电容，启动电容串接在启动绕组上，与工作绕组并联；容量较小的是运行电容，运行电容串接到启动绕组参与运行工作。
电机启动后，离心开关将启动电容从电路中断开。
如果缺少启动电容，电机启动困难或无法启动（常表现为空载启动正常，加载后无法启动）；如果缺少运行电容，电机可以启动，但输出功率变小（常表现为带负载能力降低）。
启动电容容量=（1.5～2.5）运行电容容量。
单相异步电机中的电容器起什么作用？
电容感应式电机有两个绕组，即启动绕组和运行绕组。两个绕组在空间上相差90°。在启动绕组上串连了一个容量较大的电容器，当运行绕组和启动绕组通过单相交流电时，由于电容器作用使启动绕组中的电流在时间上比运行绕组的电流超前90°角，先到达最大值，从而在时间和空间上形成两个相同的脉冲磁场，使定子与转子之间的气隙中产生了一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下，电机转子中产生感应电流，电流与旋转磁场相互作用产生电磁场转矩，使电机旋转起来。
简单地说，单相异步电机接电容器是为了产生启动转矩或改善功率因数，具体的选配方法如表2-1所示。
表2-1 常见单相异步电机的电容选配
