詳解舊風扇不動撥葉片就轉(zhuǎn)的原理(單相異步電機原理)

炎炎夏日，電風扇是老百姓家里降溫祛暑的必備良品，不過，相信多數(shù)人都遇到過這種情況，電風扇接通了電源，按下開關(guān)，風葉竟然不動？換幾檔都不行！但只要撥一下風扇葉片，馬上就轉(zhuǎn)起來了。這是怎么回事呢？

一般家用電風扇都是單相交流220V供電，所用的電機為單相異步電機，這種電機具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉、運行等一系列的有點，所以廣泛應(yīng)用于如電風扇、洗衣機、電冰箱、空調(diào)等家電中。那么單相電機的運行原理又是怎么樣的呢？

當單相電機定子繞組通過正弦電流時，電機產(chǎn)生一個交變磁場，這個磁場的強弱和方向隨時間作正弦規(guī)律變化，但方位是固定的，這個磁場是交變脈動磁場。這個交變脈動磁場可分解為兩個以相同轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向互為相反的旋轉(zhuǎn)磁場，當轉(zhuǎn)子靜止時，這兩個旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生兩個大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)矩，使得合成轉(zhuǎn)矩為零，所以電機無法旋轉(zhuǎn)。當我們用外力使電動機向某一方向旋轉(zhuǎn)時（如順時針方向旋轉(zhuǎn)），這時轉(zhuǎn)子與順時針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場間的切割磁力線運動變?。晦D(zhuǎn)子與逆時針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場間的切割磁力線運動變大，轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的總的電磁轉(zhuǎn)矩將不再是零，轉(zhuǎn)子將順著推動方向旋轉(zhuǎn)起來。   

圖 1  脈動磁場分成兩個轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場

這下似乎明白了，但為什么電風扇剛買回來的時候，不需要撥就可以轉(zhuǎn)？總不能讓我以后每次開電風扇都去撥一下吧？那多麻煩，而且危險！別著急，咱們接著分析。

圖 2 電容分相式異步電動機的接線原理圖

要使單相電機能自動旋轉(zhuǎn)起來，我們在定子中加上一個啟動繞組，啟動繞組與主繞組在空間上相差90度，啟動繞組串接一個合適的電容，使得與主繞組的電流在相位上近似相差90度，就是分相。這樣兩個在時間上相差90度的電流通入兩個在空間上相差90度的繞組，將會在空間上產(chǎn)生（兩相）旋轉(zhuǎn)磁場，在這個旋轉(zhuǎn)磁場作用下，轉(zhuǎn)子就能自動啟動旋轉(zhuǎn)起來。

圖 3 兩相旋轉(zhuǎn)磁場

圖 4  兩相電流波形

現(xiàn)在可以知道了吧？電風扇啟動不起來，但一撥就轉(zhuǎn)，絕大部分原因就是啟動電容老化，容量降低，不足以提供電機啟動所需要的旋轉(zhuǎn)磁場，遇到這種情況，果斷換個新的啟動電容，電風扇一定會如“激活”了一般快速運轉(zhuǎn)起來！