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概述

直接使用交流电的电动机称为交流电动机。按照工作原理可以分为异步电动机和同步电动机。按照使用的电源可以分为单相电动机、两相电动机、三相电动机。
交流电动机没有换向器和电刷，无换向火花，摩擦阻转矩小，结构简单，坚固耐用，电源容易获得。
但缺点是控制性能差，控制困难。
接下来主要讲解各种异步电动机。

结构特点和工作原理

定子和转子

依然是分为定子和转子。
跟之前直流电机不同的是，定子为薄片堆叠而成，上开槽，槽内放置线圈（跟直流电机的转子相似）
转子是闭合回路，不加电源。按照结构，分为鼠笼式和绕线式。其中绕线式有电刷，将转子绕组引出，但不依然加电源，而是加变阻器或者其他装置以提高控制性能。

基本概念

• 两相对称电流：两信号幅值相等、频率相同、相位相差90度
  
  在两相对称电流中：
  ic=Imsin⁡ωtif=Imsin⁡(ωt−90°)i_c=I_m\sin\omega t\\i_f=I_m\sin(\omega t-90\degree)ic​=Im​sinωtif​=Im​sin(ωt−90°)
  ici_cic​为控制电流，用于调速，ifi_fif​为励磁电流，用于产生磁场

• 三相对称电流：三信号幅值相等、频率相同、相角相差120度
  
  按照相位分为A B C相：
  iA=Imsin⁡ωtiB=Imsin⁡(ωt−120°)iC=Imsin⁡(ωt−240°)i_A=I_m\sin \omega t\\i_B=I_m\sin( \omega t-120\degree)\\i_C=I_m\sin (\omega t-240\degree)iA​=Im​sinωtiB​=Im​sin(ωt−120°)iC​=Im​sin(ωt−240°)

• 一相绕组：串连在一起的一组线圈

• 电机极数：一相绕组通电时形成磁场的极数，用2p表示

工作原理

磁场以一定速度旋转。磁场中有一个闭合线圈。

由于磁场的旋转，线圈切割磁感线，产生感应电流，又反过来受到安培力，于是线圈也旋转起来。这就是异步电动机的工作原理。
根据受力方向可知，线圈转动方向与磁场转动方向一致
假设线圈转速为n，由于需要产生与磁场转动方向同向的转矩，因此n<n₀，n称为异步转速
所谓异步，也就是转速不一致的意思。

旋转磁场

在异步电动机里，虽然没有机械层面上旋转的磁场，但是通过放置线圈并通入交变电流，同样可以产生旋转的磁场：

两相绕组

两相绕组对称，外加电压对称。

1. 两相两极电动机
   
2. 两相四极电动机
   
3. 总结
   a.电流变化一个周期，磁场转过360°360\degree360°电角度，360°p\displaystyle \frac{360\degree}{p}p360°​机械角（p为磁极对数）
   b.旋转磁场的转速：ns=60fpr/min⁡\displaystyle n_s=\frac{60f}{p}\ r/\minns​=p60f​ r/min ，称为同步转速。（f为通入交流电频率）
   c.改变电机旋转方向：反向其中一相

三相绕组

三相绕组对称，外加电压对称
电动机定子绕组均匀分布，相差120度电角，端子在接线盒中。电动机采用星接还是角接直接在接线盒中连线即可。

1. 两极电动机
   

2. 四极电动机
   

3. 总结
   a.电流变化一个周期，磁场转过360°360\degree360°电角度，360°p\displaystyle \frac{360\degree}{p}p360°​机械角（p为磁极对数）
   b.旋转磁场的转速：n0=60fpr/min⁡\displaystyle n_0=\frac{60f}{p}\ r/\minn0​=p60f​ r/min ，称为同步转速。（f为通入交流电频率）
   c.改变电机旋转方向：换接其中两相

交流绕组磁场分析

基本概念

1. 磁势与磁通：绕组通电产生磁势，磁势在磁路中产生磁通。磁势满足叠加定理。但由于饱和性非线性，磁通不能叠加
2. 极距：定子内圆上相邻异性磁极沿内圆表面的距离
3. 节距：定子上一个绕组线圈两边的距离。
   节距=极距->整距线圈
   节距>极距->长距线圈
   节距<极距->短距线圈
   不同的线圈形成的磁场是一样的，但是电气性能不同，为了分析方便，下面都以整距线圈为例。
4. 绕组的布线方式：分为集中式和分布式

集中式绕组

集中式绕组：一般仅有一个或者几个矩形线框，多匝线圈包扎在一起，一般绕组的两边分别放在一个槽中。在分析的时候每个有效边可以等效为一条导线。

通入直流电，磁势是位置固定的方波

通入交流电，磁势依然是方波，位置固定，振幅的大小随时间周期变化（可以按照驻波来理解），频率与电流相同。
称这种波形的空间位置固定，振幅随时间变化的磁势为脉振磁势，由此种磁势建立的磁场为脉振磁场

单相交流电的磁势是脉振磁势，既是时间的函数，又是空间的函数，典型表达式：F1=A1sin⁡ωtcos⁡xF_1=A_1\sin\omega t\cos xF1​=A1​sinωtcosx

多相的集中式绕组

磁势延续电流的滞后关系，这里以两相为例
Fc=A1sin⁡ωtcos⁡xFf=A1sin⁡ωtcos⁡(x−90°)F_c=A_1\sin \omega t\cos x\\ F_f=A_1\sin \omega t\cos(x-90\degree)Fc​=A1​sinωtcosxFf​=A1​sinωtcos(x−90°)

分布式绕组

由于集中式绕组效率低，运行性能差，所以目前一般采用分布式绕组。分布式绕组可以看成几个集中式线圈串联而成。按照布线排列，分布式绕组可以分为同心式和叠式，叠式又分为单层绕组双层绕组等等。但产生的磁场也是一样的，因此后面按照单层绕组进行分析讲解。

分布式绕组产生的磁动势是阶梯波。

其中kbik_{bi}kbi​为分布系数，用于将基波或各次谐波的矢量和转化为代数和表示。对于整距线圈，kbi=1k_{bi}=1kbi​=1
观察傅立叶展开，发现磁动势同样是脉振磁动势，幅值随时间按正弦规律变化，频率与电流频率相同。
采用短距分布式绕组有助于改善磁动势波形。

多相的分布式绕组

对于多相绕组，除了电流相位滞后，还需要考虑空间角度偏移。
F1=A1sin⁡(ωt−θ)cos⁡(x−x0)F_1=A_1\sin(\omega t-\theta)\cos(x-x_0)F1​=A1​sin(ωt−θ)cos(x−x0​)

旋转磁势

傅立叶分解得到基波：F1=A1sin⁡ωtcos⁡xF_1=A_1\sin \omega t\cos xF1​=A1​sinωtcosx利用积化和差公式打开：
F1=12A1sin⁡(ωt−x)+12A1sin⁡(ωt+x)F_1=\displaystyle \frac{1}{2}A_1\sin(\omega t-x)+\frac{1}{2}A_1\sin(\omega t+x)F1​=21​A1​sin(ωt−x)+21​A1​sin(ωt+x)
记为：F1=F1++F1−F_1=F_1^++F_1^-F1​=F1+​+F1−​，基波而被进一步分解为两部分。
从形式上来看，F1+和F1−F_1^+和F_1^-F1+​和F1−​是行波，大小相等，方向相反。但是由于我们讨论的气隙是一个圆周，因此这个行波是沿着圆周旋转前进的，称为旋转磁势

下面以F1+F_1^+F1+​为例：
电角度旋转速度：dxdt=ω\frac{\mathrm dx}{\mathrm dt}=\omegadtdx​=ω
机械角转速：ns=ω2πpr/s=fpr/s=60fpr/minn_s=\frac{\omega}{2\pi p}\ r/s=\frac{f}{p}\ r/s=\frac{60f}{p}\ r/minns​=2πpω​ r/s=pf​ r/s=p60f​ r/min

使用空间向量表示旋转磁势

F=Asin⁡(ωt+ψ)F=A\sin(\omega t+\psi)F=Asin(ωt+ψ)，用向量表示就是A∠ψA\angle\psiA∠ψ，这种情况下使用"幅值"和"相角"来描述。
而在描述旋转磁势的时候：
F+=12A1sin⁡(ωt−x)F^+=\displaystyle \frac{1}{2}A_1\sin(\omega t-x)F+=21​A1​sin(ωt−x)，幅值依旧是幅值，但相角在这里变成了x，用来表达空间中所处的位置，所以这里就改名，叫做位置了

向量的位置是一个事先选定的值，一般取幅值最大处对应的x。

旋转的磁势产生旋转的磁场，这是两相和三相交流电机工作的基础。
机械旋转磁场可以由原动机拖动磁极旋转产生，电气旋转磁场由交流绕组通入交流电产生。
磁势与磁场之间的关系：F=ϕRm=BμlF=\phi R_m=\displaystyle \frac{B}{\mu}lF=ϕRm​=μB​l

圆形旋转磁场

多相对称的交流绕组通入多相对称的交流电流时，会在气隙中产生圆形旋转磁场。

圆形旋转磁势产生圆形旋转磁场，这里推导到磁势就可以了。
角频率为ω\omegaω，与电源角频率相同。转速ns=60fpr/minn_s=\displaystyle \frac{60f}{p}\ r/minns​=p60f​ r/min，方向c指向f，

圆形旋转磁场：
两相磁势空间差90度电角（绕组对称分布），时间差90度相角（两相对称电流）。
异步电机在圆形磁场作用下的运行状态称为对称状态。
合成磁势最大值与每一相磁势最大值相同。对于更多相：设相数为m，则合成磁势幅值为每一相磁势最大值的m2\frac{m}{2}2m​倍

非圆形磁场

椭圆旋转磁场

之前说圆形磁场需要满足绕组对称分布，且通入对称电流。而在不满足对称状态时，就会产生非圆形磁场：
产生椭圆形旋转磁场是由于绕组不满足对称分布

这时化简磁势，能够得到两个旋转磁势。
再进一步看磁场：

椭圆磁场是由两个幅值不同的圆形旋转磁场合成的。
由于制造和运行过程中的各种误差和干扰，电机在实际工作中都是处在椭圆磁场下的，但是为了分析方便，一般按照圆形磁场分析。

脉振磁场

产生脉振磁场是因为没有通入对称电流：

脉振磁场是一种特殊的椭圆旋转磁场（短轴为0）

总结：

1. 椭圆旋转磁场转向与圆形旋转磁场相同
2. α=0\alpha=0α=0时，为脉振磁场；α=1\alpha=1α=1时，为圆形旋转磁场
3. 电流变化一个周期，对应360度电角，平均转速60fpr/min\frac{60f}{p}\ r/minp60f​ r/min，椭圆旋转磁场瞬时速度是变化的

异步电动机的主要特征

基本方程

转速、转差率、三种运行状态

转子转速：nnn
磁场转速（同步转速）：nsn_sns​
转差率：s=ns−nns×100%s=\displaystyle \frac{n_s-n}{n_s}\times100\%s=ns​ns​−n​×100%
反解出来转速：n=ns(1−s)n=n_s(1-s)n=ns​(1−s)

转差率反应电机的运行情况。
转子不转→n=0,s=1\to n=0,s=1→n=0,s=1
理想空载→n≈ns,s≈0\to n\approx n_s,s\approx 0→n≈ns​,s≈0
负载越大，转速越低，转差率越大，额定运行时，转差率一般在0.01∼0.060.01\sim0.060.01∼0.06之间

三种运行状态

这里需要区分的是发电机状态和电磁制动状态。
转子自身是闭合回路，其电流除了产生转矩就只能发热，不能回馈给电网。
发电机状态是转子转得比旋转磁场快，相对切割方向就与电动机状态相反了，从转子角度，就是产生了反向的电压，回馈了电网。
电磁制动状态转子方向和旋转磁场相反，但是相对切割方向与电动机状态相同，不回馈电网。

磁势平衡方程、电压平衡方程

磁势平衡方程：F0=F1+F2F_0=F_1+F_2F0​=F1​+F2​

电压平衡方程：
U1˙=−E1˙+I1˙(r1+jx1)E2s˙=I2˙r2+jI2˙x2s\dot{U_1}=-\dot{E_1}+\dot{I_1}(r_1+jx_1)\\\dot{E_{2s}}=\dot{I_2}r_2+j\dot{I_2}x_{2s}U1​˙​=−E1​˙​+I1​˙​(r1​+jx1​)E2s​˙​=I2​˙​r2​+jI2​˙​x2s​

磁势、磁密、磁通

感应电动势

等效电路、绕组归算

由于转子和定子其实是电气隔离的，通过磁感应联系，造成分析不方便，这一点和变压器很像。这里也想处理变压器一样，想用等效的方法

如果转子不转，那么异步电机就和变压器很像了

这里的绕组归算，因为转子绕组尤其是笼式电机，参数和定子绕组差距比较大。为了方便统一，都乘以某一个变比系数，统一到定子绕组管理

这样就把定子和转子放到一个回路里面分析了，可以通过转差率很方便求得定子上电压电流。

在等效电路图中：
r1r_1r1​吸收定子铜耗
rmr_mrm​吸收铁心损耗
r2′r_2'r2′​吸收转子铜耗
1−ssr2′\displaystyle \frac{1-s}{s}r_2's1−s​r2′​吸收一相定子绕组产生的总机械功率，负载变化体现在转差率s的变化

三相异步电机的功率因数永远滞后，属于感性负载

圆形旋转磁场的电磁转矩

两种计算方法

1. 求转子导条中电流，F=BIlF=BIlF=BIl，计算出安培力再计算转矩
2. 求机械功率PmP_mPm​，转矩T=PmωT=\frac{P_m}{\omega}T=ωPm​​

两种方法计算结果是一样的，过程也不需要掌握，上结论：

T=C1ΦmI2cos⁡φ2T=C_1\Phi_mI_2\cos\varphi_2T=C1​Φm​I2​cosφ2​

C1C_1C1​为常数，由电机结构决定
Φm\Phi_mΦm​为每极磁场产生的最大磁通
I2I_2I2​为转子一相电流
cos⁡φ2=r2z2\cos \varphi_2=\frac{r_2}{z_2}cosφ2​=z2​r2​​，为转子功率因数

如果放在等效电路里面计算，就有：

T=m1pU12r2′s2πf1[(r1+r2′s)2+(x1+x2′)2]T=\displaystyle \frac{m_1pU_1^2\frac{r_2'}{s}}{2\pi f_1[(r_1+\frac{r_2'}{s})^2+(x_1+x_2')^2]}T=2πf1​[(r1​+sr2′​​)2+(x1​+x2′​)2]m1​pU12​sr2′​​​

U1U_1U1​为相电压

根据公式有这样几个结论：

1. 转差率s不变时，电磁转矩与电机外加电压的平方成正比
2. 电压、频率不变时，电磁转矩仅与转差率有关
3. 异步电机的机械特性由转矩-转差率关系曲线表征

功率关系

功率平衡方程：
P1=P2+PΔ+Pcu2+Pcu1+PFe=P2+∑PP_1=P_2+P_\Delta+P_{cu2}+P_{cu1}+P_{Fe}\\=P_2+\sum PP1​=P2​+PΔ​+Pcu2​+Pcu1​+PFe​=P2​+∑P

PemP_{em}Pem​可以写为Pem=m1I2′2r2′s=m1E2′I2′cos⁡ϕ2P_{em}=m_1I_2'^2\frac{r_2'}{s}=m_1E_2'I_2'\cos\phi_2Pem​=m1​I2′2​sr2′​​=m1​E2′​I2′​cosϕ2​
根据等效电路就有：Pcu2=m1I2′r2′=sPemP_{cu2}=m_1I_2'r_2'=sP_{em}Pcu2​=m1​I2′​r2′​=sPem​

这里的CT′C_T'CT′​称为转矩因数
（m1m_1m1​：定子相数）

三相异步电动机

三相异步电机的机械特性

异步电机的机械特性，也就是以电压为参变量，电磁转矩T与转差率s之间的关系（与转速n的关系也是一样的）

取出n和T都大于零的片段具体分析：（注意上图的横轴在s=0，下图的横轴在n=0）


关于最大转矩的结论：

1. TmT_mTm​与电压平方成正比，与sm、U1Ns_m、U_{1N}sm​、U1N​无关
2. TmT_mTm​与转子回路电阻大小无关，而sms_msm​与转子回路电子大小成正比
3. 定义过载能力km=TmTNk_m=\frac{T_m}{T_N}km​=TN​Tm​​

关于起动转矩的结论：

1. 起动转矩与电源电压平方成正比
2. 频率越高、漏抗越大，起动转矩越小
3. 绕线式电动机，转子回路电阻增大，起动转矩先增大后减小
4. 定义起动转矩倍数Kst=TstTNK_{st}=\frac{T_{st}}{T_N}Kst​=TN​Tst​​

机械特性的实用公式

推导就略过了，好用就行。
TTm=2sms+ssm\displaystyle \frac{T}{T_m}=\frac{2}{\frac{s_m}{s}+\frac{s}{s_m}}Tm​T​=ssm​​+sm​s​2​

其中sm=R2′Xk，Xk=x1+x2′s_m=\frac{R_2'}{X_k}，X_k=x_1+x_2'sm​=Xk​R2′​​，Xk​=x1​+x2′​

额定负载时：
TN=2TmsNsm+smsN≈2TmsmsNT_N=\displaystyle \frac{2T_m}{\frac{s_N}{s_m}+\frac{s_m}{s_N}}\approx \frac{2T_m}{s_m}s_NTN​=sm​sN​​+sN​sm​​2Tm​​≈sm​2Tm​​sN​

稳定运行的条件

三相异步电机的起动

起动状态，n=0,s=1，起动电流大而起动转矩小
为避免过大电流带来过热问题，需要采取一定的起动方法：

直接起动

略，直接通电就好。适用于容量小、不需要频繁起动的电机

降压起动

I=URI=\frac{U}{R}I=RU​，要减小电流，首先可以减小电压

Y−△Y-\triangleY−△起动

起动的时候星接，正常工作后角接

星-角起动有一个问题，就是正常工作时绕组必须是角接，对于一部分电机就不适用了。

自耦降压起动

加一个自耦变压器，起动的时候先降压再输入到绕组。
正常工作的时候把变压器断开电源直接连接到绕组。

转子串电阻起动

这个方法仅适用于绕线型电动机。I=URI=\frac{U}{R}I=RU​，要减小电流，也可以增大电阻。

三相异步电动机的调速

n=ns(1−s)=60f1p(1−s)n=n_s(1-s)=\displaystyle \frac{60f_1}{p}(1-s)n=ns​(1−s)=p60f1​​(1−s)
要改变转速，可以改变f、p、s

变极调速

适用于鼠笼型电机

定子线圈采用不同的接法，产生p不同的旋转磁场，p不同就起到了调速的作用

这样调速优点：
机械特性较硬、稳定性好
效率高、控制方便接线简单价格低
问题：调速平滑性差，转速几乎是成倍变化的

变转差率调速

改变电子端电压调速

Tem=Pemω0=m1ω0I2′2R2′sT_{em}=\displaystyle \frac{P_{em}}{\omega_0}=\frac{m_1}{\omega_0}I_2'^2\frac{R_2'}{s}Tem​=ω0​Pem​​=ω0​m1​​I2′2​sR2′​​

对于恒转矩负载：

不论向上调速还是向下调速，都面临电流大于额定值的问题，所以向下调速不能超过10%，向上不能超过5%。

转子回路串电阻调速

对于绕线转子异步电动机，转子回路串入电阻不仅可以用来起动，也可以用来调速。

对于恒转矩负载，有：R2s1=R2′s=常值\displaystyle \frac{R_2}{s_1}=\frac{R_2'}{s}=常值s1​R2​​=sR2′​​=常值
这种调速方式铜耗大，效率低，调速平滑性差，但是方法简单，工作可靠。

串级调速

思路跟串电阻调速是一样的，不过这里直接串入电压源了。

串入的附加电势记为EadE_{ad}Ead​
可以证明，当定子端电压和负载转矩不变时，若附加电势与转子电势同频，相位相同或相反，则有：
sE2±Ead≈常值sE_2\pm E_{ad}\approx常值sE2​±Ead​≈常值，因此可以通过改变EadE_{ad}Ead​来改变s

变频调速

从电网获得的交流电是恒压恒频的，但是可以通过变频调速系统，变成变压变频的交流电（幅值、频率都可调），这样控制的自由更多。

从基频向下调速

也就是把频率调低。

为了保证励磁电流不超过额定值，从基频向下调速必须同时减小定子感应电势E1E_1E1​，保证E1/f1E_1/f_1E1​/f1​为常数。
而E1E_1E1​无法直接测量和控制，所以用U1U_1U1​来近似，如果保持U1/f1U_1/f_1U1​/f1​不变，那么会观察到最大转矩随频率降低而减小（因为不再满足近似），所以控制系统中在频率较低时，会适当增大电压，来保证最大转矩基本恒定。

T=CT′ΦmI2′cos⁡φ2T=C_T'\Phi_mI_2'\cos\varphi_2T=CT′​Φm​I2′​cosφ2​，E1/f1E_1/f_1E1​/f1​不变则Φm\Phi_mΦm​不变，转矩恒定。而转速可调，因此非恒功率工作。

从基频向上调速

也就是把频率调高

电机电压不允许高于额定电压，因此不能再保持U1/f1U_1/f_1U1​/f1​不变了。把U恒定，只改变f。
f增大，Φm\Phi_mΦm​减小，转矩减小。电机电磁功率和输出功率基本不变，为恒功率调速。

变频器

变频器的分类，变频器的结构，变频器电压调节方式、变频器的控制方式，这里先不讲了。

小偏差信号变频调速

异步电动机一般非线性都比较严重，所以传递函数也只是定性的给出。

矢量控制

了解一下这个概念就行。大致思想就是把原本耦合的量转变成不耦合的量，进行控制。

异步电动机的电气控制

没啥好说的，就是开关、保护器、起动装置等等东西，知道有就行。

两相异步电动机

两相电机可以根据用途的不同，分为两个大类，即驱动电动机和伺服电动机。
驱动电动机要求效率高，因此转子电阻小，气隙磁场接近正圆形。
伺服电动机要求稳定运行区间大，因此在第一象限机械特性下垂，也就是转子电阻足够大。

根据前面分析非圆形旋转磁场那里可以知道，两相电动机可以有三种工作状态：

1. 两相绕组通入等幅相差90度电流——圆形旋转磁场

1. 两相绕组通入等幅同相电流——脉振磁场

脉振磁场可以看成两个圆形旋转磁场相叠加，因此转矩也满足叠加。

当转子电阻不同时，正反圆形旋转磁场的机械特性也不同，所以叠加出来也有可能是这种形状：

1. 两相绕组通入不等幅相差90度电流——椭圆旋转磁场

调节特性：

两相伺服电动机

要求两相伺服电动机转子电阻足够大，是为了消除自转现象。
所谓自转现象，就是控制电压为0后，电机不停转，反而继续旋转的现象。

假设控制电压不为0时，电机工作在圆形旋转磁场下：

除了消除空转以外，增大转子电阻还可以增大调速范围、使机械特性更加线性，对于伺服电机是有好处的。

结构特点

这个和直流伺服电机是一样的，要减小转子的转动惯量，因此转子一般做得细长。
除了笼型转子，还有非磁性空心杯转子和铁磁性空心杯转子，其本质就是一个条数无穷大的笼型转子。

两相伺服电机的控制

理想工作状态：两绕组空间相距90度电角，通入时间相差90度的电流，工作在正圆形旋转磁场下。
而改变控制电流的大小或者相位，就可以控制电机的工作状态。

幅值控制

信号系数与椭圆度近似相同

相位控制

控制电压幅值不变，仅改变相位
相位控制线性度较好但是线路复杂、发热严重，使用很少

双相控制

励磁电压和控制电压保持相位差为90度，同时改变幅值
双相控制效率高发热少，但非线性严重，使用很少

幅相控制（电容控制）

励磁回路串联电容起移相作用。当控制电压改变时，由于电磁感应，励磁回路的电流也会改变，而由于电容的作用，使得励磁电流幅值、相角都改变。

与幅值控制相比，由于两相电流相位差不是严格90度，因此转矩下降，非线性更严重。
与相位控制相比，两相电流相位差约在90-100度之间变化，相差不大，具有更强实用性。
由于线路简单，应用广泛。

两相伺服电机的动态特性

传递函数

跟三相电机一样，因为非线性严重，所以只是定性给出传递函数。

与直流伺服电机对比

1. 机械特性和调节特性：直流伺服电机线性，交流非线性
2. 动态响应：差不多。直流电机有电枢绕组和换向器故转动惯量更大，但机械特性特性更硬
3. 自转现象：仅存在于交流电机，通入单相交流电仍保持旋转
4. 物理属性：交流电机体积大重量重、效率低，仅适用于小功率系统。但结构简单，运行可靠

单相异步电动机

家用电器都是节单相交流电的，所应用的也就是单相异步电机。
单相异步电机结构简单成本低廉，应用广泛。
与三相异步电机相比，体积大，功率因数低、过载能力差，仅适用与小容量场合。

工作原理

定子通入单相交流电

当通入电流增大时：

1. 左右两部分所受力大小相等，方向相反，完全抵消，是没有起动转矩的。
   跟前面分析两相伺服电机的时候一样，在脉振磁场中的机械特性：
   

2. 借助外力旋转起来以后，去除外力仍可以保持稳定运行。而旋转的方向与受外力旋转的方向相同。

3. 电机启动后，由于存在负序转矩，使合成转矩减小，过载能力下降、转子铜耗与铁耗增加。
   负序转矩：反向旋转磁场产生的转矩（单独看正向磁场或者反向磁场，产生的转矩是大于叠加磁场的）
   铜耗和铁耗的增加，主要是由于转速降低，定转子电流增大、温度升高

单相异步电机的起动

单相运行的电动机没有起动转矩，为了使电动机可以自行起动并改善运行性能，除了工作绕组（主绕组），一般还要加装起动绕组（副绕组）。

分相起动

两套绕组在空间不同相位，两套绕组通入不同相位的交流电流（本质上相当于两相电动机）

单相电容启动

副绕组串接电容，利用电容移相，使两绕组电流相位差约为90度。
副绕组受离心开关控制，当电动机转速达到一定数值以后，断开副绕组。

单相电阻起动

副绕组串联电阻（或不用串联），匝数较少，导线较细，使得副绕组支路总电阻远大于感抗，近似认为副绕组与电源同相位
主绕组匝数较多，导线较粗，使得主绕组感抗远大于电阻，近似认为主绕组滞后电源90度
同样副绕组由离心开关控制

单相电容运行

和单相电容起动是一样的，区别在于没有离心开关

双值电容单相异步电动机

结合了单相电容起动和电容单相运行。
起动的时候两电容并联，容量叠加，提升起动性能
运行时仅保留C2C_2C2​，保证运行性能

罩极起动

电机定子有凸极式和隐极式，凸极式最常见，下面分别是集中励磁和分别励磁

所谓罩极，就是在每一个磁极面越1/4~1/3处开槽，套上短路环或者匝数很少的闭合绕组，就好像把这部分磁极罩起来一样。

罩极就是与励磁线圈平行的闭合回路
罩极起动主要运用的就是楞次定律：

在励磁电流和短路环的共同作用下，磁极之间的磁场连续移动，总是由未罩部分移向被罩部分，可以类比为旋转磁场。因而使得笼式转子可以获得起动转矩。
但缺点在于起动转矩小，仅适用于清载或空载启动的场合

单相串励电动机

其结构与电磁式串励直流电动机相同

接交流电时，电枢电流和励磁电流同时改变方向，因此转矩方向不变。
与串励式直流电机的不同在于：

1. 为了减少铁耗，铁心磁路用软磁材料，薄片叠成
2. 为了减小电抗压降，励磁线圈匝数少、加设补偿绕组，电枢导体数多。

如果经过特殊设计，这种电动机接直流电或交流电都可以运行。比如在电力设施不完善的地区，白天可以用电网的交流电，晚上可以用电瓶的直流电。

单相串励电机的特性

C1∼C6C_1\sim C_6C1​∼C6​都是常数（不需要知道是多少）

忽略绕组阻抗压降：U≈EU\approx EU≈E

电压U不变时：
3. III近似与nnn成反比
4. TTT与I2I^2I2成正比
5. TTT近似与n2n^2n2成反比

换一个角度来理解这三个关系：

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