单相电机的基本原理基于旋转磁场和电磁感应定律，通过电流与磁场的相互作用实现机械能转换。以下是详细解析：
一、基本工作原理
交变磁场生成
当单相正弦电流通过定子绕组时，会在空间产生一个交变脉动磁场。该磁场可分解为两个旋转磁场，这两个磁场以相同转速旋转但方向相反。
转子旋转条件
- 转子静止时，两个旋转磁场在转子中产生的转矩相互抵消，合力为零，电机无法启动。
- 当外力（如手动转动或负载）使转子开始旋转时，转子与顺时针旋转磁场的切割磁力线减少，与逆时针旋转磁场的切割磁力线增加，打破平衡，产生净转矩使转子持续旋转。
分相启动原理
为克服静止时的转矩平衡问题，需在定子中加入起动绕组，与主绕组相位差90度。通电后，两个绕组产生空间上相差90度的旋转磁场，形成两相旋转磁场，使转子自动启动。
二、电容辅助启动与运行
电容分相
- 启动时，起动绕组与主绕组串联电容，利用电容的移相作用，使两绕组电流相位差接近90度，增强旋转磁场强度，改善启动性能。
- 启动后，通过离心开关或自动控制装置断开起动绕组，仅主绕组与运行电容（容量较小）维持正常运行。
双值电容结构
部分高效电机采用双值电容设计：
- 大容量电容（启动电容）与主绕组并联，提供启动所需大转矩；
- 小容量电容（运行电容）与主绕组串联，保证正常运行时的相位需求。 这种结构兼顾启动性能与运行稳定性，适用于中功率电机。
三、正反转控制
通过改变电容的连接方式实现正反转：
正转：电容串联在主绕组（正常运行）；
反转：将电容接到主绕组另一端（仅启动时使用，需外力辅助初始转动）。（注：实际应用中，反转时需注意电流方向和负载特性，避免损坏电机）。
总结
单相电机通过旋转磁场和分相控制实现启动与运行，电容的合理配置可提升性能。其核心在于利用相位差产生的合成磁场突破静止转矩平衡，而双值电容设计进一步优化了启动与运行特性。