2.4 单相异步电动机

单相异步电动机是利用单相交流电源供电的一种交流电动机。由于其结构简单，可直接与单相220V交流电源连接使用，故被广泛应用于工农业生产、日用电器、办公电器等各个领域中，如小型机床、小型鼓风机、医疗器械、台扇、吊扇、洗衣机、电冰箱、吸尘器、电钻、小功率农副产品加工机械等。

2.4.1 单相异步电动机的类型与结构

单相异步电动机与同容量的三相异步电动机相比较，其体积较大、运行性能较差且效率较低，因此一般只制成小型和微型系列，容量在几十瓦到几百瓦之间（容量在千瓦级的较少见到）。

1. 单相异步电动机的类型

单相异步电动机可分为两类：一类是由单相交流电源供电，即称为单相异步电动机，这是目前使用最广的单相电动机；另一类是串励电动机，它可在相同电压的单相交流电源上或直流电源上使用，因此又称交直流两用电动机。它的结构与直流电动机相似，其最大特点是转速高，可达20 000～25 000 r/min，机械特性软，随着负载转矩增加，其转速下降显著，因此特别适用于手电钻、电动吸尘器、小型机床等设备。

单相异步电动机根据分相方式、起动与运转方式的不同又可以分为：分相电动机、电容起动式电动机、电容运转式电动机等，它们的结构特点和典型应用如图2-14所列。

2. 单相异步电动机的基本结构

无论是哪一种类型的单相异步电动机，都是由机壳、定子、转子、端盖、转轴、风扇等组成的。有的单相异步电动机还具有起动元件。单相异步电动机的典型结构如图2-15所示。

（1）定子

定子由定子铁芯和定子绕组组成。单相异步电动机定子结构有两种形式。

① 容量较大的单相异步电动机。容量较大的单相异步电动机采用与三相异步电动机相似的结构，定子铁芯也是采用硅钢片叠压而成的。但在定子铁芯槽内嵌放有两套绕组：一套是主绕组，又称工作绕组或运行绕组；另一套是副绕组，又称起动绕组或辅助绕组。两套绕组的轴线在空间错开了一定的电角度，其表达式为：

电角度=电机极对数×空间机械角度

② 容量较小的单相异步电动机。对于容量较小的单相异步电动机，有的则制成凸极形状的铁芯，如图2-16所示。磁极的一部分被短路环罩住。凸极上放置主绕组，短路环为副绕组。

（2）转子

单相异步电动机的转子与鼠笼型三相异步电动机的转子相同，转子铁芯也是用硅钢片叠压而成的，转子铁芯槽内嵌有鼠笼型绕组。

单相异步电动机的端盖、机壳、转轴的作用与三相异步电动机相同。

2.4.2 单相异步电动机的选用、运行与维护

单相异步电动机的选用、运行与维护和三相异步电动机基本相似，可参阅上述的相关内容。但单相异步电动机在结构上有它的特殊性：有起动装置，包括起动继电器或离心开关；有起动绕组及电容器；电动机功率小，转子间气隙也小，这些部分发生了故障，应及时对其进行检修。

1. 单相异步电动机的选择

选用单相异步电动机时，也应根据应用设备的具体要求来选择电动机的外形、体积、类型、功率、起动运行方式、转矩及转速等。不同用途的单相异步电动机，一般是不能直接互换使用的，只有专机专用。对于通用单相异步电动机只要安装位置允许，则不受此限制。

为便于选用，下面给出了几种常用系列单相电动机的技术数据，供参考。

（1）YU系列单相电阻起动异步电动机

YU系列单相电阻起动异步电动机技术数据见表2-21所列。

（2）YC系列单相电容起动异步电动机

YC系列单相电容起动异步电动机技术数据见表2-22所列。

（3）DO2系列单相电容运转异步电动机

DO2系列单相电容运转异步电动机技术数据如表2-23所列。

（4）YY系列单相电容运转异步电动机

YY系列单相电容运转异步电动机技术数据见表2-24所列。

（5）BO2系列单相电阻分相异步电动机

BO2系列单相电阻分相异步电动机技术数据如表2-25所列。

2. 单相异步电动机的使用

（1）改变旋转方向方面

改变单相异步电动机的旋转方向，应在电动机静止时或转速降低到离心开关的触点闭合后，再改变电动机的接线。

（2）工作频率方面

额定频率为60Hz的电动机，不能用在频率为50Hz的电源上，否则将会导致电动机电流变大、电动机过热，甚至会烧毁电动机线圈。

（3）注意电容器的参数

单相电容式异步电动机中使用的电容器损坏率较高，重换新电容器时，应注意电容器的型号、电容量与工作电压，均要满足实际要求。

（4）接线方面

单相异步电动机接线时，应正确区分主、副绕组，并注意它们的首尾端。若绕组出线端的标记脱落，电阻大的绕组通常为副绕组。

3. 单相异步电动机的拆装

大多数单相异步电动机的结构与小功率的三相异步电动机的结构基本相同，因此它们拆装方法与步骤也基本相同。

对于装有离心开关的单相异步电动机，折装时还应注意以下问题。

① 拆装离心开关时，用力不可过猛，以免导致离心开关失灵或损坏。

② 离心开关的开关板与后端盖必须紧固。

③ 定子绕组接离心开关的引线与开关板的焊接必须可靠，不得有虚焊现象。

④ 紧固后端盖时，应注意避免后端盖止口将离心开关的开关板与定子绕组连接的引线切断。

2.4.3 单相异步电动机常见故障检修方法

单相异步电动机是利用单相交流电源供电的一种小容量交流电动机。可分为两大类。

（1）一类是由单相交流电源供电，即称为单相异步电动机，这是目前使用最广的单相电动机。

（2）另一类是串励电动机，它可在相同电压的单相交流电源或直流电源上使用，故又称其为交直流两用电动机，它的结构与直流电动机相似，其最大特点是转速高，可高达（20 000～25 000）r/min，机械特性软，随着负载转矩增加，其转速下降显著，故在小型机床等方面应用较广泛。

单相异步电动机发生的故障是多种多样的，其常见故障原因及速修方法见表2-26所列。罩极式（串励式）电动机常见故障及速修方法见表2-27所列。

1. 离心开关的检修

（1）离心开关短路

离心开关出现短路故障以后，当电动机运行时，由于离心开关的触点不能断开副绕组与电源的连接通路，故将会导致副绕组发热烧毁。

① 故障原因。导致离心开关短路的原因可能有：机械结构磨损、变形；动静触点烧熔黏结；簧片式开关簧片过热失效、弹簧过硬；甩臂式开关的铜环极间绝缘击穿，以及电动机的转速达不到额定转速的80%等。

② 检查方法。对于离心开关短路故障，可在副绕组线路中串上电流表，如运行时仍有电流指示，则就说明离心开关的触点失灵未断开，应查明原因及时进行处理。

（2）离心开关开路

离心开关出现开路故障以后，当电动机起动时，由于离心开关的触点不能把副绕组与电源连通，故电动机将无法起动。

① 故障原因。导致离心开关开路故障的原因可能是由于触点簧片过热失效，触点烧坏脱落；机械机构卡死；接线螺丝松动或线端断开；触点绝缘板裂；弹簧失效以致无足够张力使触点闭合；动静触点之间接触不良等。

② 检查方法。对于离心开关开路故障，可用万用表测量副绕组引出线端的电阻。正常时副绕组的电阻通常为几百欧左右。如果测得的电阻值过大，则就说明起动回路有开路故障。进一步可拆开电动机的端盖，用万用表直接测量副绕组的电阻，如测得的电阻正常，则就说明离心开关有开路故障。对此，应查明原因找出故障点进行修理。

2. 电容器的检修

由于各种电容器一般不宜在电动机检修现场拆开进行修理，加之电容器故障对其本身的修理较困难，故对电容器的检修的主要内容是对故障进行判断确认是否为电容器损坏，若是，必须重换新的同规格的电容器。

（1）单相异步电动机的电容器损坏以后常见故障典型特征

① 单相异步电动机加上220V的额定电压后，电动机不能起动，如检查接线和熔断器均良好，电动机正常，则故障多为电容器损坏引起的。

② 单相电动机在使用时，若发现转速降低。这多是由于电容器被击穿或容量值减小造成的。

③ 单相异步电动机在使用过程中，若发现其带较大负载时有带不动的现象，该故障多是因电容器损坏以后，电动机的转矩严重下降引起的。

④ 电容器损坏以后，还会引起电动机发出“嗡嗡”的噪声。

（2）单相异步电动机的电容器损坏检测方法

单相异步电动机使用的电容器损坏率较高，判断其好坏，通常可采用以下几种方法。

① 万用表检测法。对怀疑有故障的电容器用螺丝刀或导线将电容器两端进行短接放电，然后将其拆下，用万用表R×10 k挡或R×1 k挡进行测量，两表笔分别接在电容器的两端，根据表针摆动的情况来进行判断：

●如果指针先大幅度摆向电阻零位，然后慢慢地返回到数百千欧位置，说明电容器完好。

●如果指针不动，则说明电容器有开路故障。

●如果指针摆到电阻零位后不返回，说明电容器内部已击穿短路。

●如果指针摆到刻度盘上某较小电阻处，不能返回，说明电容器泄漏电流较大。

●如果指针能摆动和返回，但第一次摆幅小，说明电容器容量已减小。

●将万用表的转换开关拨到R×100挡，用表笔测量电容器两引线对地（外壳）电阻。如果电阻为0Ω，说明电容器电极与其外壳之间已击穿短路。

若电容器已开路、有严重漏电或击穿故障，则需要更换新的电容器。

② 交流放电法：

●将电容器的两引脚短时间（1～2s左右）直接接触单相交流电源，然后立即脱离电源。但应注意通电时间要尽量短，如果通电时间超过4s，就有可能烧毁电容器。

●用螺丝刀或导线（但应注意不要用手碰导线，以免发生危险）将电容器的两引线短接：如果有火花放电，则说明电容器良好。

如果没有火花或火花很小，则说明电容器已损坏或电容量已明显减小，应重换新件。

③ 新品替换法。在检修时，如果无法判断电容器的好坏，则可用一只耐压足够、电容量相同或相近的电容器替换原来的电容器，如果故障消失，则表明是电容器故障。然后换上电容量、耐压相同的电容器。

④ 直观检查法。这种方法就是用眼观察电容器的外表面，如发现有鼓包、变形等现象时，也说明其已损坏。

⑤ 氖灯检查法。按图2-17所示连接好电路，利用变压器和整流、滤波得到的200～300V的直流电作为检测电源。

检测时，先将SA1开关[1]、[2]触点接通，向被测电容器充电，然后再将SA1开关拨到[2]、[3]触点接通位置，使电容器放电。当电容器充电和放电的瞬间，氖灯若发生短时间的闪光，则说明电容器良好。若SA1开关拨至充电位置时，氖灯不亮，说明电容器开路。若氖灯一直是亮的，则说明电容器短路。若氖灯每隔1～2s闪亮一次，说明电容器漏电。

⑥ 电容器容量的检测方法。电容器容量的检测方法较多。

●电容表检测法。用电容表测量电容器容量的接线图如图2-18所示，容量值可直接从电容表上读出。

●测电压、电流计算法。按图2-19所示连接好测试电路。为防止电容器短路时损坏毫安表，应将电位器RP置于电阻最大位置，然后再接通电源，观察毫安表。当表针指示正常时，再逐渐减小RP的电阻值直到为零，并记下电压表和毫安表的指示值。然后按下式即可算出电容器的容量值。

C=I×106/（2πfU）（μF）

式中

C——电容器的电容量，单位为μF；

U——交流电源电压，单位为V；

I——电流值，单位为A；

f——交流电源频率，50Hz。