单相电机为什么要用电容?
单相电机的“定子绕组”只有一组交流电,如果直接通电:
磁场只是交变,不是旋转;
电机只能“嗡嗡响”,起不来。
所以工程师加了一只 运行电容(或起动电容),让副绕组电流 相位超前主绕组约 90°。
这样主、副绕组就能产生一个近似旋转磁场,电机才能正常启动和运行。
二、运行电容的作用(运行时)
在“单向电机”(一般指 单相电容运行异步电机)中:
名称 主要作用 通电状态
起动电容 提高启动转矩(瞬间大电容) 只在启动时工作
运行电容 维持主副绕组相位差 一直并联在副绕组中
运行电容使主副绕组电流相位差约 90°,形成稳定旋转磁场,保证扭矩和效率。
三、电容值减小时发生了什么?
电容值变小 → 容抗变大(Xc = 1 / 2πfC) → 副绕组电流减小、相位滞后变大。
结果:
相位差不再是 90°,旋转磁场“椭圆化”;
磁场合成转矩减小;
电机输出力矩减小 → 速度下降、启动困难;
电流增大,效率下降、发热加剧。
简单理解:
电容变小 → 副绕组“帮忙”的力变弱 → 电机转得没劲 → 转速降。
四、数值对比举例
以 220 V 50 Hz 单相异步电机为例:
电容值 相位差 转矩 空载转速 温升情况
10 µF(正常) 约 85° 100% 2850 rpm 正常
6 µF 约 60° 60% 2700 rpm 发热
3 µF 约 30° 起动困难 2400 rpm 以下 明显过热
电容过大时也不行,会导致电流过大、噪声增加、甚至绕组烧毁。
所以运行电容有一个“最佳点”,通常由厂家根据绕组阻抗配定。
五、工程经验判断
现象 可能原因
电机空载能转,带负载慢或打不动 电容容量下降或击穿
电机电流偏大、温升高 电容失效,相位偏差
更换电容后恢复正常 原电容容量衰减
经验公式(经验选值):
电容(μF) ≈ 1800 × I / U
其中 I 为副绕组电流(A),U 为电压(V)
一般:
0.55 kW 电机:10–14 µF
1.1 kW 电机:20–25 µF
2.2 kW 电机:35–45 µF
六、总结一句话
电容是让单相电机“变成伪双相电机”的关键器件。
电容值减小 → 相位差减小 → 合成转矩减小 → 电机速度和力矩下降。