原標題：異步電動機工作原理

異步電動機又稱感應電動機，是工業和日常生活中應用最為廣泛的電動機之一，以下從其結構、工作原理、運行特性等方面進行詳細介紹：

電機結構

異步電動機主要由定子和轉子兩大部分組成：

• 定子

• 鐵芯：由硅鋼片疊壓而成，用于減少磁滯損耗和渦流損耗，為磁通提供通路。

• 繞組：通常為三相繞組，均勻分布在定子鐵芯內圓上，空間互差120°電角度。當通入三相交流電時，會產生旋轉磁場。

• 轉子

• 籠型轉子：轉子鐵芯同樣由硅鋼片疊壓而成，轉子槽內放置銅條或鋁條，兩端用端環短接，形成一個閉合的多相繞組，因其形狀類似鼠籠而得名。籠型轉子結構簡單、制造方便、運行可靠。

• 繞線型轉子：轉子繞組為三相繞組，通過滑環和電刷與外部變阻器相連。繞線型轉子可以在轉子回路中串入電阻，以改善電機的啟動性能和調速性能。

工作原理

旋轉磁場產生

當向異步電動機定子的三相繞組中通入三相交流電時，各相繞組會產生一個按正弦規律變化的脈振磁場。由于三相繞組在空間上互差120°電角度，這三個脈振磁場會相互疊加，形成一個旋轉磁場。旋轉磁場的轉速稱為同步轉速n0，其計算公式為：
n0=p60f
其中，f為電源頻率，單位為Hz；p為電機的極對數。例如，當電源頻率f=50Hz，極對數p=2時，同步轉速n0=260×50=1500r/min。

轉子導體切割磁力線產生感應電動勢和電流

旋轉磁場以同步轉速n0旋轉時，轉子導體與旋轉磁場之間存在相對運動，從而切割磁力線。根據電磁感應定律，轉子導體中會產生感應電動勢。由于轉子導體是一個閉合回路，感應電動勢會在導體中產生感應電流。

電磁轉矩產生

載有感應電流的轉子導體在旋轉磁場中會受到電磁力的作用，電磁力的方向可根據左手定則確定。所有轉子導體受到的電磁力會形成一個電磁轉矩，驅動轉子沿著旋轉磁場的方向旋轉。

轉差率與轉子轉速

• 轉差率：由于轉子導體中存在感應電流，會產生阻礙轉子導體與旋轉磁場相對運動的電磁轉矩，因此轉子的轉速n總是低于同步轉速n0。轉差率s是描述轉子轉速與同步轉速之間差異的一個重要參數，其計算公式為：
  s=n0n0?n×100%

• 轉子轉速：由轉差率公式可得轉子轉速n=(1?s)n0。例如，當同步轉速n0=1500r/min，轉差率s=0.02時，轉子轉速n=(1?0.02)×1500=1470r/min。

運行特性

啟動特性

• 籠型異步電動機：啟動時，轉子電流很大，啟動轉矩相對較小，啟動電流一般為額定電流的4 - 7倍。對于一些負載較大的設備，籠型異步電動機可能無法直接啟動，需要采用降壓啟動等方法來限制啟動電流。

• 繞線型異步電動機：可以在轉子回路中串入電阻，隨著轉速的升高，逐步減小串入的電阻，從而提高啟動轉矩，降低啟動電流，實現平滑啟動。

調速特性

• 變極調速：通過改變定子繞組的連接方式來改變電機的極對數，從而實現調速。但變極調速是有級調速，調速范圍較窄。

• 變頻調速：改變電源頻率f來改變同步轉速n0，從而實現無級調速。變頻調速具有調速范圍寬、調速精度高、效率高等優點，是目前應用最為廣泛的調速方法。

• 變轉差率調速：對于繞線型異步電動機，可以通過在轉子回路中串入電阻來改變轉差率，實現調速。但變轉差率調速會使電機的效率降低。

機械特性

異步電動機的機械特性是指電磁轉矩T與轉子轉速n之間的關系。在穩定運行區域，異步電動機的機械特性近似為一條硬特性，即轉速隨負載轉矩的變化較小，能夠保證電機在負載變化時保持相對穩定的轉速。

特點與應用

特點

• 結構簡單、制造方便、運行可靠：異步電動機沒有電刷和換向器等易損部件，維護工作量小，使用壽命長。

• 價格低廉：由于其結構簡單、制造工藝成熟，異步電動機的成本相對較低，具有較高的性價比。

• 啟動和調速性能相對較差：與直流電動機和同步電動機相比，異步電動機的啟動轉矩較小，啟動電流較大，調速性能也不夠理想。

應用

• 工業領域：廣泛應用于各種機床、風機、泵類等設備中，作為驅動電機。

• 日常生活：在洗衣機、電冰箱、空調等家用電器中也有大量應用。

• 交通運輸：在一些電動汽車和軌道交通車輛中，異步電動機也作為牽引電機使用。