单相异步电动机的旋转磁场

单相异步电动机的单相定子绕组，当通入正弦交流电时，会产生一个交变的脉动磁场，如下图所示。

这个磁场也是按正弦规律变化的，磁感应强度的幅值B_m为i=I_m时(t₂瞬间)定子绕组轴线上的磁感应强度，磁场的轴线即为定子绕组的轴线，在空间保持固定位置。

单相异步电动机中的磁场与三相异步电动机中的旋转磁场不同。

振幅为B_m的一个单相交变脉动磁场，可以分解成幅值恒定（等于B_m）、转速为同步转运(n₀=转/分)、但转向相反的两个旋转磁场。因此由单相异步电动机的定子绕组产生的单相脉动磁场分解为幅值相等(都等于脉动磁场振幅的一半)、转速相同(都为同步速)、但转向相反的两个波幅恒定的旋转磁场和，即：==B_m

在t=0时，两个旋转磁场的磁感应强度矢量和相反, 故其合成磁感应强度B=0。到t =t₁时，和按相反方向各自在空间转过ωt₁角度，故其合成磁感应强度：

B=sinωt₁＋sinωt₁=2×sinωt₁= B_msinωt

由此可见，在任何瞬时t,合成磁感应强度应为：B= B_msinωt

如果电动机的转子是静止的，则分解而成的两个转向相反的旋转磁场分别在转子中感应出大小相等、方向相反的电动势和电流，因此产生的转矩也是大小相等，方向相反，从而互相抵消。也就是说, 起动转矩为零。这是单相异步电动机的特点，也是其缺点之一。

但是，如果将电动机的转子推动一下，那么电动机就会继续转动下去。因为与电动机转向相同的正向旋转磁场对转子的作用和三相异步电动机一样，它对转子的转差率和转子频率分别为；

= 和 =

而反向旋转磁场与转子间的相对转速很大，转差率为：

====2－

因此反向旋转磁场在转子中产生的感应电动势很大，电流的频率：

==（2－）≈2

也很大，差不多是电源频率的两倍。在此频率下，转子的感抗也很大，而决定转矩大小的I₂cosΦ₂则很小。

单相异步电动机的两个转向相反的旋转磁场(对应于磁感应强度和)，分别同转子作用产生的电磁转矩为T'和T"，它们大小不等(T"<<T') ，方向相反。它们与转差率s的关系跟普通三相异步电动机相似，可用下图所示的T=f(s)曲线表示。

由图可见，在0<< 1范围内, 对于正向旋转磁场来说，电机运行于电动机状态，T'是驱动转矩；但对反向旋转磁场，电机运行于电磁制动状态，T"为一制动转矩，因比合成转矩T=T'－T">0，在该合成转矩的作用下,电动机转子得以继续转动。同理，在0<< 1范围内，则T'为制动转矩，而T"驱动转矩，合成转矩T=T'－T"<0，使电动机制动或反转。可见在s=1两边，合成转矩曲线T=f(s)是对称的。当转子静止时, s=l，合成转矩为零，因此电动机没有起动转矩；当电动机转子以某一转速正向旋转时，电动机的合成转矩为正, 驱动转子转动，当转子以某一转速反向旋转时，合成转矩为负，其方向与转子转向一致，仍为驱动转矩。这说明定子上只有一个工作绕组的单相异步电动机没有固定的转向，在两个方向都可以旋转，运行时的转向决定于起动时的转动方向。只要借助于外力或采取某一措施使转子沿某一方向转动起来，转子就将沿该方向继续升速，直到合成电磁转矩与总负载制动转矩相平衡时，转速才稳定下来。

由于单相异步电动机中存在着正、反转两个磁场，它的功率因数、效率和过载能力均比同容量的三相异步电动机要低些。