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变频器在民用电器产品中被广泛用，它主要用于单相交流电动机的调速。目前家用电器产品的变频空调正逐渐取代老式空调，变频电冰箱也正逐渐取代老式电冰箱。家用电器产品中电动机多为单相异步电动机，下面介绍单相交流电动机基础知识。
单相异步电动机按结构分类，可分为罩极式和分相式电动机两类；分相式电动机可分为电容分相、电感分相、电阻分相三种类型。分相式电动机的定子绕组分为工作绕组和启动绕组两相绕组。工作绕组和启动绕组在定子腔内相互成90°电角度；其转子为鼠笼型转子。单相异步电动机的电源为AC220 V交流电源。
图1-13（a）是凸极式单相罩极电动机横断面示意图，图中的罩极线圈是一个短路铜环；实际单相罩极电动机还有隐极式，即定子绕组和罩极线圈都分布于定子铁芯的定嵌线槽内，罩极线圈为多匝漆包线绕制而成，其首尾最后焊接在一起，呈短路线圈。
图1-13（b）和（c）是一对极和两对极分相式单相电动机定子两相绕组嵌线示意图，由图可见工作绕组（U 1 U 2 ）和启动绕组（V 1 V 2 ）相互成90°电角度。分相式单相电动机定子绕组接线和外引线如图1-14所示。
图1-14 分相续绕组接线示意图
在图1-14中U 1 和V 1 之间接电容器C则称为电容分相，若在U 1 和V 1 之间接电感器L，则称为电感分相，若在U 1 和V 1 之间接电阻器R，则称为电阻分相。分相式单相电动机定子绕组有三条引出线，其中黑色线为公共端引线，另外两条引线为红、绿线（或红、白线）。两条引线为红、绿线之间可接电容器C或电感器，或电阻器R。
单相异步电动机定子绕组接单相AC220 V交流电压源，当其只有工作绕组工作时，则会在定子腔内产脉振磁场，磁场强度和方向按正弦规律变化，如图1-15所示。由图1-15可见，当电流为正半波时，磁场方向垂直向上；当电流为负半波时，磁场方向垂直向下；当电流为零时，磁场强度为零。
图凵5单相电动机工作线绕组通电形成脉振磁场示意图
单相电动机工作线绕组通电形成脉振磁场可以分解为正转和反转两个圆形旋转磁场，这两个圆形幅值相等、转速相等、转向相反，它们在转子绕组中都会产生感应电势和感应电流，从而产生正转和反转电磁力矩。正转和反转电磁力矩的方向是相反的，其大小要依据转子运行状态而定，下面进行说朋。
转子静止不动状态下，由于正转和反转磁场在转子绕组中产生感应电势和感应电流大小相等、方向相反，从而产生正转和反转电磁力矩大小相等、方向相反，所以在转子上形成的合成电磁力矩为零，转子保持静止不动，但电动机发热严重，而且可听到很强的磁场响声。这种状态不允许存在，应及时断电，避免烧毁电动机。
转子正转状态下，开始接通电源，则正转和反转磁场在转子绕组中产生感应电势和感应电流方向相反，大小却不相等，从而产生正转和反转电磁力矩方向相反，大小也不相等，所以在转子形成的合成电磁力矩不为零，正转电磁力矩大于反转电磁力矩，所以转子保持正转方向转动，而且逐渐接近同步转速，最后能稳定正转运行，电动机可长时间正常运转。
转子反转状态下，开始接通电源，则正转和反转磁场在转子绕组中产生感应电势和感应电流方向相反，大小却不相等，从而产生正转和反转电磁力矩方向相反，大小也不相等，所以在转子形成的合成电磁力矩不为零，反转电磁力矩大于正转电磁力矩，所以转子保持反转方向转动，而且逐渐接近同步转速，最后能稳定正转运行，电动机可长时间正常运转。
由以上分析可见，转子静止不动状态下，开始接通电源，电动机不能启动运行，而一旦使转子转动后，再接通电源，电动机会保持原旋转方向加速运转，直到接近同步转速时，保持动平衡运行，所以必须设法解决启动问题。
罩极式和分相式单相电动机的定子绕组接单相AC220 V交流电压源；在电动机启动时，使得工作绕组和罩极绕组（或启动绕组）之间电流有相位差，其定子绕组的磁场为橢圆形磁场；罩极式单相电动机定子绕组的合成磁场橢圆度大，而分相式单相电动机定子绕组的磁场橢圆度小；无论单相电动机定子绕组的磁场随圆度大或小，都可分解为一个圆形旋转磁场（用B 0 表示）和一个脉振磁场（用B ZR 表示）；圆形旋转磁场（B 0 ）的旋转方向是从电流跃前相绕组朝着电流滞后相绕组。脉振磁场B ZR 可以分解为正转（用B Z 表示）和反转（用B R 表示）两个圆形旋转磁场；这两个圆形幅值相等、转速相等、转向相反。
通过分析可知，橢圆形磁场最后可以分解为两个幅值不等、方向相反的两个圆形旋转磁场（B 0 +B Z ） 和B R （或者B 0 +B R 和B Z ）；它们在转子绕组中都会产生感应电势和感应电流；感应电势和感应电流大小不等、频率不同、方向相反；转子绕纽组中的两个感应电流产生的电磁力矩大小不等、方向相反，转子合成力矩方向同B 0 磁场方向，使转子跟随定子磁场B 0 转动，电动机能顺力启动运行。
单相电动机启动后，可以只靠工作绕组通电，就能正常运行，当然两个绕组通电，会使电动机运行更稳定。
目前分相式单相电动机的启动和运行方式有以下4种。
电阻启动单绕组运行方式是指单相电动机的启动时，工作绕组和串电阻器的启动绕组并联后加单相AC220 V电压，电动机在橢圆磁场作用下启动，当电动机转速接近同步转速时，靠特殊的离心开关（图1-16（a）所示中的S开关） 自动断开，使启动绕组切断电源，只有工作绕组接通电源，电动机在脉振磁场作用下稳定运行。
电感启动单绕组运行方式是指单相电动机的启动时，工作绕组和串电感器的启动绕组并联后加单相AC220 V电压，电动机在橢圆磁场作用下启动，当电动机转速接近同步转速时，靠特殊的离心开关（图1-16（b）所示中的S开关）自动断开，使启动绕组切断电源，只有工作绕组接通电源，电动机在脉振磁场作用下稳定运行。
图1-16 电阻启动、电感启动和电容启动单相分相式异步电动机绕组接线示意图
电容启动单绕组运行方式是指单相电动机的启动时，工作绕组和串电容器的启动绕组并联后加单相AC220 V电压，电动机在橢圆磁场作用下启动，当电动机转速接近同步转速时，靠特殊的离心开关（图1-16（c）所示中的S开关）自动断开，使启动绕组切断电源，只有工作绕组接通电源，电动机在脉振磁场作用下稳定运行。
电容启动和电容运行方式是指单相电动机的启动和运行状态下，工作绕组和串电容器的启动绕组并联后加单相AC220 V电压，电动机在橢圆磁场作用下启动和运行。
电容启动和电容运行方式的单相电动机的定子绕组有两种接线方式，第一种是单相电动机的启动和运行启动绕组串同一个电容器C（如图1-17（a）所示）；第二种是单相电动机的启动时，启动绕组串接两个电容器C 1 和C 2 （C 1 和C 2 并联），当电动机转速接近同步转速时，靠特殊的离心开关（图1-17（b）所示中的S开关）自动断开，使启动绕组只串电容器C2接电源，电动机定子磁场发生变化（橢圆度变大），电动机能夠平稳运行。
图1-17 电容启动和电容运行单相分相式异步电动机绕组接线示意图
电容启动和电容运行方式的单相电动机具有启动电磁转矩大、功率因数大、效率高、过载能力强等优点，所以应用比较广泛。
单相电动机调速有3种常用的方法，即串电抗器调速、串调速绕组和变频调速，变频调速是目前应用较多。单相电动机变频调速需要专用变频器和比较先进的控制技术，例如家用电器产品中的单相变频空调机的驱动电动机为电阻分相式单相异步电动机，通过改变其电压频率实现改变电动机转速的目的，而电压频率改变则主要由自控环节控制。下面简单介绍单相电动机调速。
单相电动机串电抗器调速如图1-18（a）所示。在图1-18（a）中电抗器L串于单相电动机两个绕组公共端，电抗器L有三条引岀线，分别接于调速开关SK的三个定触点，调速开关SK的还有一个触点和电源线相连接，通过改变调速开关SK旋钮位置使得电动机两个绕组承受电压发生改变，从而改变转速，实质是调压调速法。
图1-18 单相电动机串电抗器调速和串调速绕组调速示意图
单相电动机串调速绕组调速如图1-17（b）所示。在图1-17（b）所示中调速绕组串于单相电动机的启动绕组，调速绕组有3条引岀线，分别接于调速开关SK的3个定触点，调速开关SK的还有一个触点和电源线相连接，通过改变调速开关SK旋钮位置使得电动机启动绕组承受电压发生改变，从而改变转速，实质是调磁调速法，即改变定子磁场橢圆度和幅值方法进行调速。
单相电动机变频调速实质是改变电动机定子绕组电压频率，就会改变电动机同步转速，进而达到改变转速的目的，此调速方法是最理想的方法。
