馬達介紹：單相感應馬達 ( I )

感應馬達的基本原理，在之前都介紹過了，這期來講講其分支單相感應馬達的故事。

感應馬達目前主要剩三種，分別為三相感應馬達，單相感應馬達及蔽極馬達。由於家庭用電，主要採用單相交流電，因此單相感應馬達及蔽極馬達比較偏屬於民生用的馬達，而三相交流電主要是工業用電，因此三相感應馬達屬於工業應用產品。這當中有點要注意的是，由於單相感應馬達及蔽極馬達實際上都使用單相交流電，但卻不使用相同的名稱，其中的差異處，就是是否有使用電容。單相感應馬達是指有使電容的，而蔽極馬達則不需要使用電容。


但若您去查詢舊一點的文獻，其實應該是單相感應馬達底下會有多個分類，包括電容啟動型、電容運轉型及蔽極式，更古早還有一種分相式；蔽極是單相感應馬達的一種。但現今僅存電容運轉及蔽極式，而蔽極這名稱太特殊了，才導致目前單相感應馬達就是指使用電容運轉的形式，而蔽極馬達被獨立出來。

一般最常接觸的單相感應馬達，就是電風扇、吊扇、排風扇、抽水馬達等這類產品。若您發現馬達附近有一顆電容，那就一定是單相感應馬達。但由於有了這個電容，單相感應馬達也就有了明確的壽命限制，電容會壞，因此以前在做家庭馬達維修的，大部份是更換電容就好了。至於想檢查是否電容壞了，其實很簡單，若外觀沒有燒焦，沒有異味，代表不是燒壞；則於開啟電源後，用外力帶動馬達後，馬達開始正常運轉，這就代表電容壞了。

由上述可知，電容最主要的工作，是協助單相感應馬達啟動，因此那顆電容也常被稱為啟動電容。在單相感應馬達當中，會設計兩組線圈，如下圖所示，主線圈為藍色的，輔線圈為紅色的，會在輔線圈上串接一組電容。此時交流電會有兩條路徑，一條就是直直穿過主線圈；第二條就是穿過輔線圈及電容。

實際通電運轉後，由示波器觀察其電源可以發現，主線圈與輔線圈的電源相位是有差異的，若用電氣角來說，它們剛好差了180度。若以容易理解的說明，下圖中的1為主線圈，當它在最高處時，代表力量最大，而在最低點時，代表力量最小；而2的輔線圈，剛剛好在1的主線圈力量最弱時，產生最大力量，幫忙撐了一下，使馬達的力量能承接傳遞，起了很好的輔助作用。註明一下這段是為了方便理解，真實的作用模式並非如此，僅意思是類似的。

而在上述中，如何使2輔線圈剛好在1主線圈最弱的時間點，去補助主線圈，這就是電容的功用了。電容具有一種稱為相位超前的功用，可以來作調整；因此電容不僅是要裝，規格還要對，才能剛好在180度時補上，效果才會最好。至於為何這樣作，能協助感應馬達啟動，主要是剛啟動時，交流電的頻率太快，若僅有主線圈，這電場變化的間距太遙遠，使得冷次定律的渦電流還來不及生成足夠強的感應磁場，就換位置了；而輔線圈則是縮短了電場變化的距離，使渦電流能順利生成並誘發夠強的感應磁場，使轉子開始運轉。

能做這種電源相位調整的，不僅僅是電容，電感同樣可以作調整。而馬達中的線圈，其實就具備電感的存在，因此在單相感應馬達當中，主輔線圈的調整，是一門藝術，調得好的，電容配的規格就比較小，電容體積就會縮小；配得不好的，電容就會超大一顆，擺在那都尷尬。

基本上，目前只有日系廠商會在此處花心思，而大部份的單相感應馬達，都沒著重在主輔線圈的電感設計，單純靠電容去調配，因此電容都很大一顆。然而在生產管理上，是可以理解的，若要使電感差異大，主輔線圈的圈數落差要大，則可能導致輔線圈的線徑要改變，增加生產複雜性及工時；換電容是相對輕鬆且低成本的選擇。

重點整理：馬達的世界，其實有藝術品等級的存在。