单相电容式电机

电容分相式单相电机正反转电路图 加一个起动电容，使主绕组和副绕组中的电流在空间上相差

90度，从而产生一个（单相）旋转磁场。在这个旋转磁场的作用下，电机转子就可以自动启动，起动后，待转速升到一定时，借助一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将启动绕组断开，正常工作时只有主绕组工作。因此，起动绕组可以做成短时工作方式。但有很多时候，起动绕组并不断开，我们称这种电动机为电容式单相电动机，要改变这种电机的转向，可由改变电容器串接的位置来实现。

单相异步电容式电动机 第一类

是无离心开关，单电容移相式的，比如电风扇那些，通常都是小电动机上用的。由于这种设计，启动钮矩不大，所以不适合高载荷设备，特别是比如空气压缩机这些的启动需要很大钮矩的，这种无法胜任。

第二类

有离心开关，单电容移相启动式的，比如一些风机等设备，但目前由于各种原因，这种电动机似乎越来越少。 但在一些特殊地方，的确他还存在；这种启动性能比前者大，但是他只适合启动后稳定运行的，因为他的辅助绕组是作为启动使用，启动后就完全依靠主绕组的旋转磁场，已经没有所谓的换相了，因为电容器以及辅绕组在电动机转速到达一个速度后，通过离心开关以及分离，他们已经不工作，这种电动机致命的缺点就是，一旦带一些高载荷设备，比如空气压缩机，经常会转转就慢下来，然后又再次通过辅绕组启动，所以实在不适合很多地方，通常只有用在风机等地方才有一些用，但已经被第三类所说的那种电动机取代。 第三类

有离心开关，双电容双值移相式的，目前在很多地方最常见，比如空气压缩机，切割机，台式电钻等地方。原理就是：他既有主绕组，也有辅绕组，也有离心开关，辅绕组和主绕组一同工作，和第一类所说的那种差不多，但这样启动性能下降了怎么办？他们就通过使用离心开关来解决（注：离心开关是一种双掷开关，其作用是(1)单相电机：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；(2)三相电机需要反接制动时，常用离心开关，当反接时转速降到很低时，离心开关断开，反接运转结束。）。这样启动时，会串一个大容量的电容，即启动电容（我们也知道，电容容量越大，移相电流越大，启动性能越好，但容量太大绕组则会发热）也就是说就是在电动机低速时候，并入使用大的电容，这个大电容所提供的电流通常都超过绕组的额定电流，这样的高电流驱动下，旋转磁场非常强烈，从而驱动转子高扭矩输出转动。但启动之后，为了避免第二类电动机的缺点，沿用第一类的优点，离心开关离心接到另一个触点上，然后并入一个容量比较小的电容[俗称运转电容]，这样辅绕组依然在工作，但电流比启动时候小了。这样，电动机就同时具有了第一类以及第二类的优点，这种电动机目前被广泛应用在单相动力系统中。

离心开关在第二类中，只起到连接和分断辅绕组（也称启动绕组）以及电容器与电路之间的连接，，而在第三类电动机中，则起到控制辅绕组使用的电容器是大容量的还是小容量的作用。

单相电容式电机接线图

单相电动机有三个抽头，首先用万用表电阻挡测量三个线头之间的电阻值，电阻最大的两个线头之间并联电容，另一个线头（公共端）接电源的一端。然后用万用表的电阻挡测量公共端与接电容两端的线头之间的电阻，阻值稍大的一端接电源的另一端，绝对一次性接正转，若要想改变方向，将接电容一端的电源线改接为另一端即可.

三个出线的单相电机主绕组、副绕组容易判断：

1、先两两测出三条线的阻值，记住最大值的两条线及其阻值，第三条线就是主、副的连接点；

2、分别测出接点与两端的阻值（这两个阻值之和必须等于上述的最大值）。其中阻值较小的是主绕组，阻值较大的是副绕组。

一般对于单相电容启动交流电机，与电容串联的那个绕组接头就是副绕组。 设副绕组电阻为R1，主绕组电阻为R2， 则 R1>R2。（主绕组功率大，电阻小） 用万用表测量比较三个端子中每次两个端子之间的电阻值，先寻找火线通过电容连接的副绕组接头端子：其和另外两个端子之间电阻有最大值（R1串联R2）, 和第二大值R1）剩下二个端子中找到有最小阻值R2和第二小阻值R1的那个即为接零线的端子，也就是主绕组和副绕组的公共端子。

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电容式单相电动机抽头调速法

如果将电抗器和电机结合在一起，在电动机定子铁芯上嵌入一个中间绕组（或称调速绕组），通过调速开关改变电动机气隙磁场的大小及椭圆度，可达到调速的目的。根据中间绕组与工作绕组和启动绕组的接线不同，常用的有T 形接法和L 形接法，如图所示。

L 形接法

T 形接法

抽头调速法与串电抗器调速比较，抽头法调速时用料省，耗电少，但是绕组嵌线和接线比较复杂。

单相异步电动机常见故障及原因分析

单相异步电动机具有构造简单、成本低廉、噪音小、只需单相交流电源供电等优点， 在农村得到广泛应用。

单相电机根据启动方法或运转方式的不同主要分为单相电阻启动、单相电容启动、单相电容运转、单相电容启动和运转（即双值电容）、单相罩极式等几种类型，而以单相双值电容异步电动机为最常用。在农村，由于电网的供电质量较差、使用不当等原因，单相电机故障率较高，主要表现为电机严重发热、转动无力、空载时启动正常负载时启动困难，无论空载还是负载启动都困难、烧保险丝等。单相电容启动异步电动机常见故障及原因主要有：

故障1:电源正常，通电后电机不能启动。

原因是:1.电机引线断路，此时电机没有电流声音；处理办法即：检查开关保险丝和电机内部绕组是非开路。2. 主绕组或副绕组开路，此时电机会有电流声音电压高的话在空载状态下电机可以启动；处理方法：检查离心开关和启动绕组是非开路。3. 离心开关触点合不上；4. 电容器开路；5. 轴承卡住；6. 转子与定子碰擦。 故障2:空载能启动，或借助外力能启动，但启动慢且转向不定。

原因是:1.副绕组开路；2. 离心开关触点接触不良；3. 启动电容开路或损坏。 故障3:电机启动后很快发热甚至烧毁绕组。

原因是:1.主绕组匝间短路或接地；2. 主、副绕组之间短路；3. 启动后离心开关触点断不开；4. 主、副绕组相互接错；5. 定子与转子摩擦。

故障4:电机转速低，运转无力。

原因是:1.主绕组匝间轻微短路；2. 运转电容开路或容量降低；3. 轴承太紧；4. 电源电压低。

故障5:烧保险丝。

原因是:1.绕组严重短路或接地；2. 引出线接地或相碰；3. 电容击穿短路。 故障6:电机运转时噪音太大。

原因是:1.绕组漏电；2. 离心开关损坏；3. 轴承损坏或间隙太大；4. 电机内进入异物。

单相电容式异步电动机不能启动或启动困难

在抽油烟机、洗衣机、电风扇等家用电器上都使用单相电容式异步电动机。单相电容式异步电动机由定子和转子组成。定子绕组有两个：一个是工作绕组端子A1、A2；一个是启动绕组端子B1、B2。两者在空间互成90°，如图1。

在启动绕组中串联一个适当的电容器，单相电容式异步电动机的电气原理图如图

2。当电动机接通交流电源时，两个绕组中分别流进电流IA 和IB ，由于工作绕组线匝多、电感大，呈感性电路，所以IA 在相位上滞后电源电压。因启动绕组中串有电容呈容性电路，所以IB 的相位超前电源电压，只要适当的选择电容（如40mm 风扇的2.4μF/400V或2.5μF/400V电容）可使电流IB 的相位超前电流IA90°，如图3。

当具有90°相位差的两个电流IA 和IB 分别通入在空间相差90°的两个绕组时，能产生一个旋转磁场，从而带动转子旋转。单相电容式异步电动机不能启动或启动困难的原因是：电容器干涸或开路，电容器容量不足，启动绕组开路，电源电压过低或电压没有加到绕组中。如果电动机不转并有“嗡嗡”声，原因是启动绕组或工作绕组开路，电容器断路或短路，轴承卡死等。

怎样修单相电容式电动机

@徒弟：现在电动家用电器越来越多，请您教我怎样修理电器上各式各样的电动机好吗?

师傅：家用电器上使用的电动机绝大多数是用220V 交流市电作电源的，有电容式、罩极式、串激式等多种类型，它们的构造和工作原理都不同。此外，有的电器里还使用微型直流电动机。你想学电动机的修理技术，一定要结合实践，

不但

要知道各种电动机的构造、原理，更重要的是要动手操作，才能把本事真正学到手。

@徒弟：我看洗衣机、电风扇、木工电刨等电器上使用的电动机都配有一只电容器，您今天就教我这种电机的修理方法吧。

师傅：这类电机在家用电器中使用最普遍，叫“电容运转式”电动机。它有较好的运行性能，效率和过载能力较高，但启动力矩较小，所以多用在启动容易的电器上。

@徒弟：您先讲讲这种电机的构造好吗?

师傅：单相电容式电动机由定子、转子、前后端盖、轴承等组成。定子上用漆包线绕制的线圈也叫作绕组。电容式电机有主、副两个绕组，它们按设计的位置嵌放在定子槽内。定子线圈是最容易损坏的，它的绕制、嵌放、连接、绝缘、检验，都有严格的要求，以后我专门给你讲。

@徒弟：电机转子粗看起来是个铁柱，仔细看才知道它也是用硅钢片叠成的。 师傅：对。转子硅钢片冲有闭口圆槽，叠压时上下片槽位依次稍微错开，整体上形成斜槽，这样能使转动更均匀平稳。转子绕组是用压铸的方法，将纯铝铸在转子槽内代替导线。要是只看转子槽内的铝条和两个端环，形状象个笼子，所以有的书上叫它“鼠笼式转子”。

@徒弟：电容式电动机有三根引线，它怎样接在电路上呢?

师傅：具体接法看图1。电机的主绕组直接接入电源，而副绕组与电容器串联后再与主绕组并联。这样，当电机中通过单相交流电时，由于电容器的作用，副绕组中电流在时间上比主绕组的电流超前，它们就能在定子、转子间气隙中建立一个旋转磁场，使电机转子中产生感应电流，跟随旋转磁场而转动。

@徒弟：那么修理电动机应该从哪儿入手呢

?

师傅：不论修什么电器，先判断故障是不是电机损坏引起的。常用的办法是将电机与负载脱离，看电机空转是否正常。只有确定电机有问题后，才能着手检测或拆卸。

徒弟：我遇到最多的电机故障就是“不转”，只好把电机拆下检查。

师傅：不。电机通电后不能运转，原因有三个：电路没有接通；电容器损坏；电机本身有问题。实际检修中，一定要先查电源插头、插座、电源线是不是正常，查清电源电压是不是加到电机上了，再查电容器是否良好，最后才检查电机本身。电机线圈断线、轴承损坏、转轴弯曲使定子和转子相擦，都会使电机不转。 @徒弟：是不是通电后能够转动，就证明电机没有问题呢?

师傅：恰恰相反，很多有故障的电机仍能转动，但转动并不正常。常见的情况有：电机运转无力．只能空转，一加负载就会停下来，这多是线圈短路或电容器容量减小造成的；电机启动后很快发热，这多是线圈受潮，绝缘下降，使绕组局部短路，或是定子与转子相擦造成；电机运转中噪声很大，这多是轴承损坏，转子轴向间隙过大，转轴弯曲、松动等故障造成的；电机漏电则多是受潮严重或绕组接地造成的。

@徒弟：我遇到过几台电机，要先拨一下，让轴转一转，才能迟缓的启动，这是什么原因呢? 是因为电源电压低造成的吗?

师傅：这多半是电容器失效或断开，以及副绕组断路造成的。启动时，外力将电机向哪个方向转，电机就随着向这个方向启动，这是一种故障现象。电机前后端盖或是轴承不同心，转子与定子稍有挤卡，就会造成启动困难，但一经启动就能正常运转。电源电压偏低也会使电机启动困难，但这与电机本身无关。

@ 徒弟：电容器是这种电机的主要配件，它的好坏怎样检查呢，能用容量和耐压都适合的“电解电容器”代替启动电容吗?

师傅：电容器的常见故障有断路、短路、容量减退、失效。电机配用的电容器好坏，可以用万用表的高阻挡检查。将万用表拨到R ×1k 挡，两支表笔分别接到电容器的两个线头上，注意看表针的摆动情况：正常的电容器检测时，表针先向右有较大幅度的摆动，然后再缓缓退回到接近左边起始位置(电阻无穷大处) 。 检测电容器时，若表针不动，表明电容器内部有断路的地方}若表针向右摆到零欧姆位置，却不再返回，表明电容内有短路处；表针向右摆动后，不能退回电阻无穷大位置，表明电容器漏电；表针向右摆动的角度很小，表明电容器的容量已经减退。出现上面这些情况，被测电容器都不能再用。

电机配用的电容器是不能用“电解电容器”代替的，即使它的容量、耐压值都适合也不能代用。电解电容器是引线分正、负极的“有极性电容器”，它只能用在直流或脉动电路中，不能用在交流电路中。

为了保证电机的额定功率，并能良好的启动和运行，对所配用的电容器要求较高。在修理时，一定要使用高质量电容器，更不能随意改变它的容量。

@徒弟：请您讲讲有机械故障的电机修理方法。

师傅：常见的机械故障是电机转轴弯曲；转子铁心与轴配合松动；端盖变形等。 校正弯曲的电机轴，要将转子搁在V 型铁上(如图2) ，慢慢转动转子，用千分表测量转子铁心表面与转轴的跳动量，找出弯曲部位。再使转轴弯曲部位朝上，固定转子，用铜棒或垫木块后用榔头敲击弯曲的地方，逐渐加力校正。校正后转子铁心表面的径向跳动应小于0.04mm 。

@徒弟：转子轴松动的电机噪声大、发热高，带不动负载。还能修复吗?

师傅：如果负载不重，可以用粘接的办法修理。先用粗细合适的钢管套在轴上，打击钢管，把转子从轴上退下来。用细砂布将轴和铁心内孔的锈蚀擦净，再用酒精清洗。晾干后，在轴和铁心孔内均匀涂上GY-360厌氧胶，及时把铁心套在轴上，厌氧胶要充满轴孔内间隙。静置6小时，待胶液完全凝固后，转子就能重新使用。

@ 徒弟：电机用旧了，轴承磨损得很厉害，怎么更换呢?

师傅：电机球形含油轴承的检修比较方便，只要拆下轴承盖上的紧固螺钉，就能检修更换。轴承安装前要检查轴承夹的弹性压力，压力太小、弹性不够和碎裂的也要换掉。轴承装好后，不能在座内有松动。

滚珠轴承的拆换要有专用工具，例如用“拉马”，不能强拉硬敲。新轴承要先浸在汽油中洗去防锈油，凉干后涂上润滑脂(黄油) 。安装时，轴承要在轴端套正，不可有丝毫偏斜，再借助钢管套筒，将轴承逐渐锤打压入转轴。

@ 徒弟：电机受潮后，或是使用日久，电机外壳常常带电，摸上去感到“麻手”，这种电机怎么修呢?

师傅：检查电机是不是漏电，最好用兆欧表(摇表) 通过测量绕组对地的绝缘电阻来判断。有人用万用表测电机漏电，因为表内电池电压很低，

检查结果可能不准。

测量时，将兆欧表的一根引线接电机绕组，另一根引线接电机外壳(见图3) 。按每分钟约120转的速度转动摇柄，正常时表针指示的电阻读数应大于2M Ω电机漏电麻手时，绝缘电阻变得很小。在绕组与定子铁心有明显短路时，绕组引线与铁心间电阻为零，这甚至用万用表也能查出来。

电机漏电若是受潮引起的，可以烘干驱潮。如果能看到在定子槽口处有霉点，或绕组漆皮破损有与铁心短路的地方，可将线圈加热软化后，用竹板将绕组破损处轻轻撬起，垫上绝缘纸。如果经检查短路现象已经消除，再在破损处涂上绝缘漆。

@徒弟：您讲过有许多电机发热严重，是因为绕组短路引起的，这种故障怎样判断、排除呢?

师傅：绕组短路的主要原因有：电机严重受潮，线圈间绝缘被破坏，电机长期过载或使用的环境太差，绕组绝缘老化；装配或嵌线操作不当，绕线绝缘被损伤等。 检查时，先对电机施加额定电压，电机空转数分钟后切断电源，迅速打开端盖，取出转子。用手摸线圈表面，若某一部位明显温度较高，就表明那里有短路处。为了准确找到短路点，也可以如图4在绕组两端加上低压交流电，分段测量各个线圈的电压，短路点就在电压读数特别低的那个线圈中。

修理时，如果有短路的线圈整体还完好，可以在这个线圈上单独加上适当电压，对它通电加热，使线圈软化。然后小心地拨动线圈，使短路点分离，再涂浸绝缘漆，也可以单独重绕一个线圈换掉短路线圈。要是短路比较严重，或是绕组整体老化，那就要全部重绕了。

@ 徒弟：线圈断路的电机又怎样修理呢?

师傅：电机绕组断路的情况也各不相同，有的是因装拆不当而碰断线圈；有的接头焊接不良而断开；有的线圈是因短路跳火而烧断。用万用表测断路的线圈电阻值为无穷大，很容易查出。如果线圈断路的地方在端部表面，可以将断路处两端漆包线撬开，重新焊牢，并套上绝缘管。要是断路严重，或是找不到断头，就只好大修重绕了。这我们下次再详细说吧

单相异步电动机的基本原理

一、单相异步电动机的结构

单相异步电动机中，专用电机占有很大比例，它们的结构各有特点，形式繁多。但就其共性而言，电动机的结构都由固定部分---定子、转动部分----转子、支撑部分---端盖和轴承等三大部分组成。

1、机座 2、铁心 3、绕组4、端盖 5、轴承 6、离心开关或起动继电器和PTC 起动器 7、铭牌

1、机座

机座结构随电动机冷却方式、防护型式、安装方式和用途而异。按其材料分类，有铸铁、铸铝和钢板结构等几种。

铸铁机座，带有散热筋。机座与端盖联接，用螺栓紧固。

铸铝机座一般不带有散热筋。

钢板结构机座，是由厚为1.5-2.5毫米的薄钢板卷制、焊接而成，再焊上钢板冲压件的底脚。

有的专用电动机的机座相当特殊，如电冰箱的电动机，它通常与压缩机一起装在一个密封的罐子里。而洗衣机的电动机，包括甩干机的电动机，均无机座，端盖直接固定在定子铁心上。

2、铁心

铁心包括定子铁心和转子铁心，作用与三相异步电动机一样，是用来构成电动机的磁路。

3、绕组

单相异步电动机定子绕组常做成两相：主绕组（工作绕组）和副绕组（启动绕组）。两种绕组的中轴线错开一定的电角度。目的是为了改善启动性能和运行性能。定子绕组多采用高强度聚脂漆包线绕制。

转子绕组一般采用笼型绕组。常用铝压铸而成。

4、端盖

相应于不同的机座材料、端盖也有铸铁件、铸铝件和钢板冲压件。

5、轴承

轴承有滚珠轴承和含油轴承。

6、离心开关或起动继电器和PTC 起动器

（1）离心开关

在单相异步电动机中，除了电容运转电动机外，在起动过程中，当转子转速达到同步转速的70%左右时，常借助于离心开关，切除单相电阻起动异步电动机和电容起动异步电动机的起动绕组，或切除电容起动及运转异步电动机的起动电容器。离心开关一般安装在轴伸端盖的内侧。

（2）起动继电器

有些电动机，如电冰箱电动机，由于它与压缩机组装在一起，并放在密封的罐子里，不便于安装离心开关，就用起动继电器代替。继电器的吸铁线圈串联在主绕组回路中，起动时，主绕组电流很大，衔铁动作，使串联在副绕组回路中的动合触点闭合。于是副绕组接通，电动机处于两相绕组运行状态。随着转子转速上升，主绕组电流不断下降，吸引线圈的吸力下降。当到达一定的转速，电磁铁的吸力小于触点的反作用弹簧的拉力，触点被打开，副绕组就脱离电源。

（3）PTC 起动器

最新式的启动元件是“PTC”，它是一种能“通”或“断”的热敏电阻。PTC 热敏电阻是一种新型的半导体元件，可用作延时型起动开关。使用时，将PTC 元件与电容起动或电阻起动电机的副绕组串联。在起动初期，因PTC 热敏电阻尚未发热，阻值很低，副绕组处于通路状态，电机开始起动。随着时间的推移，电机的转速不断增加，PTC 元件的温度因本身的焦耳热而上升，当超过居里点Tc （即电阻急剧增加的温度点），电阻剧增，副绕组电路相当于断开，但还有一个很小的维持电流，并有2-3瓦的损耗，使PTC 元件的温度维持在居里点Tc 值以上。当电机停止运行后，PTC 元件温度不断下降，约2-3分钟其电阻值降到Tc 点以下，这时有可以重新启动，这一时间正好是电冰箱和空调机所规定的两次开机间的停机时间。

PTC起动器的优点：无触点、运行可靠、无噪无电火花，防火、防爆性能好。且耐振动、耐冲击、体积小、重量轻、价格低。

7、铭牌

包括：电机名称、型号、标准编号、制造厂名、出厂编号、额定电压、额定功率、额定电流、额定转速、绕组接法、绝缘等级等。

二、单相异步电动机的工作原理

当给三相异步电动机的定子三相绕组通入三相交流电时，会形成一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子将获得启动转矩而自行启动。当三相异步电动机通入单相交流电时就不能产生旋转磁场。

下面来分析单相异步电动机定子绕组通入单相交流电时产生的磁场情况。如下图所示为一台简单的单相异步电动机原理图，定子铁心上布置有单相定子绕组，转子为鼠笼结构。

交流电流波形

电流正半周产生的磁场 电流负半周产生的磁场

当向单相异步电动机的定子绕组中通入单相交流电后，由上图可见，当电流在正半周及负半周不断交变时，其产生的磁场大小及方向也在不断变化（按正弦规律变化），但磁场的轴线则沿纵轴方向固定不动，这样的磁场称为脉动磁场。

当转子静止不动时转子导体的合成感应电动势和电流为0，合成转矩为0，因此转子没有启动转矩。故单相异步电动机如果不采取一定的措施，单相异步电动机不能自行启动，如果用一个外力使转子转动一下，则转子能沿该方向继续转动下去。