深入解析交流异步电动机的工作原理

异步电动机的工作原理如图1-6所示。当定子接三相对称电源后，电动机内便形成圆形旋转磁场，如图1-7所示。设其方向为顺时针旋转，假设速度为n₀。若转子不转，转子笼型导条与旋转磁场有相对运动，转子导条中便感应有电动势e，方向由右手定则确定。由于转子导条彼此在端部短路，于是导条中便有感应电流，不考虑电动势与电流的相位差时，电流方向同电动势方向。这样，载流导条就在磁场中感生电磁力f，形成电磁转矩T，用左手定则确定其方向，如图1-7所示。转子在方向与旋转磁场同方向的力f（电磁转矩T）的作用下，便沿着该方向跟随着旋转磁场旋转起来。

转子旋转后，假设其转速为n，只要n＜n₀，转子导条与磁场之间仍有相对运动，就产生与转子不转时相同方向的电动势、电流及受力f，电磁转矩T仍旧为顺时针方向，转子继续旋转，最终稳定运行在电磁转矩T与负载转矩T_L相平衡的状况下。

异步电动机内部磁场的旋转速度n₀被称作同步转速。在电动机运行时，电动机轴输出机械功率，异步电动机的实际转速n总是低于旋转磁场转速n₀，也就是说转子的旋转速度n总是与同步转速n₀不等，故异步电动机的名称由此而来。另外，由于转子电流的产生和电能的传递是基于电磁感应现象，故异步电动机又称为感应电动机。

图1-6 异步电动机的工作原理

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图1-7 三相交流异步电动机圆形旋转磁场的产生

a）定子接法 b）三相对称电源波形 c）圆形旋转磁场的产生

异步电动机的同步转速n₀与定子绕组磁极对数P（等于磁极数的一半）成反比，与定子侧电源频率f₁成正比（对于交流电动机其定子侧的物理量习惯用下标1或者下标s表示，对其转子侧的物理量习惯用下标2或者下标r表示），故有：n₀=60f₁/P。

带有负载的电动机转子实际转速n要比电动机的同步转速n₀低一些，常用转差率来描述异步电动机的各种不同运行状态。转差率s定义为：s=（n₀-n）/n₀，故近似有n=n₀（1-s）。

当电动机为空载（输出的机械转矩近似为零，忽略摩擦转矩，转速近似为n₀时，转差率s近似为零。而当电动机为满负载（产生额定转矩）时，则转差率s一般在1.5%～6%范围内。转子不转时（n₀=0），s=1。