交流电机的转动,最少需要二个及其以上的交变磁场,三个交变磁场是最优的电机驱动电源。所以工业用电大多都是三相电,三相电机非常普及。三相电机是不需要电容的,因为它有三个交变磁场。
我们家庭用电为单相交流电,对电机来说只有一个交变磁场,电机只到动一下,是不能转动的,通过电容器可以变出二个交变磁场,这样电机就可以转到动了。
我们知道电容对于交流电相当于直通,但是交流电在穿过电容时有个充放电的过程,这样就有了一个延时后出现的交变磁场,这样就得到了电机转动必须的第二个交变磁场,有了这个磁场的加入并推动下,电动就能顺利转动了。
单相交流电动机要加电容器才能正式起动运转的原因:
1、单相电机的运行绕组,只能产生脉动磁场——对应于电机定子任何一点的电磁场,都只能在该点作包括极性方向变化与幅度的变化。亦即,无法形成旋转磁场。
2、在定子中加上一个起动绕组,起动绕组与主绕组在空间上相差90度。起动绕组串接一个合适的电容后,该绕组的等效电路就变成了电阻电感与电容串联的电路,只要电容值满足电流的相位角超前电压一定的角度,比如30度。与此同时,如果感性的运行绕组的电流滞后电压60度,那么两种绕组的电流相位差就达到了90度,即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组,将会在空间上产生(两相)旋转磁场,电机理所当然地要旋转起来了。旋转原理有外力时单相交流电动机只有一个绕组,转子是鼠笼式的。当单相正弦电流通过定子绕组时,电动机就会产生一个交变磁场,这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化,但在空间方位上是固定的,所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场,当转子静止时,这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩,使得合成转矩为零,所以电动机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时(如顺时针方向旋转),这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小;转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了,转子所产生的总的电磁转矩将不再是零,转子将顺着推动方向旋转起来。