為什么叫異步電機(jī)

作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的三相異步電機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場(chǎng)間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)而感生電動(dòng)勢(shì)和電流，并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量變換。

三相異步電機(jī)的“異步”的含義是，在電動(dòng)工作狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速永遠(yuǎn)低于同步轉(zhuǎn)速。定子繞組接入三相交流電流產(chǎn)生三個(gè)磁場(chǎng)，在定子氣隙合成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速。靜止的轉(zhuǎn)子繞組便相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)而切割磁力線，感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。

轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，就有轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生，這個(gè)電流再與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，便在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電磁力矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)。但是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速永遠(yuǎn)不與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速同步。尤為如果同步，轉(zhuǎn)子繞組與磁場(chǎng)便沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)并切割磁力線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流。使轉(zhuǎn)子無(wú)法繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是略低于同步轉(zhuǎn)速。

異步電機(jī)是基于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的一種交流電機(jī)。由于轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，因此它的轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速之間存在一定的差異。

異步電機(jī)區(qū)別與其他電機(jī)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)

2、電源取自電網(wǎng)，使用方便

1、調(diào)速性能差

2、效率較直流電機(jī)低

異步電機(jī)工作原理

把異步電機(jī)的定子接到三相電源時(shí)，定子中會(huì)有三相電流流過(guò)，定子電流產(chǎn)生一系列的氣隙旋轉(zhuǎn)磁密。其中起主要作用的是以同步速、順著繞組相序旋轉(zhuǎn)的基波氣隙旋轉(zhuǎn)磁密。同步速的大小決定子電網(wǎng)的頻率和繞組極對(duì)數(shù)，即

圖5－1（a）是一臺(tái)二極異步電機(jī)的示意圖，n1箭頭表示氣隙磁密的旋轉(zhuǎn)方向，最里邊的那個(gè)大圓圈代表轉(zhuǎn)子，其中兩個(gè)小圓圈代表轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體，先考慮轉(zhuǎn)子還沒(méi)有轉(zhuǎn)起來(lái)的情況。氣隙旋轉(zhuǎn)磁密形象地用N，S極表示，在圖中所示的瞬間，N極在上面，S極在下面。

于是，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割氣隙旋轉(zhuǎn)磁密而感應(yīng)電勢(shì)，它的方向如圖5－1中的［圖片］和⊙所示。因?yàn)檗D(zhuǎn)子繞組是短路的，在轉(zhuǎn)子繞組中會(huì)有電流，圖5－1所示瞬間，導(dǎo)體中電流的方向假設(shè)與感應(yīng)電勢(shì)同相。

根據(jù)氣隙旋轉(zhuǎn)磁密的極性和電流方向，利用左手定則可以看出，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與氣隙旋轉(zhuǎn)磁密同方向的電磁轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)子上。如果這個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩能克服加在轉(zhuǎn)子上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就能旋轉(zhuǎn)起來(lái)，并加速旋轉(zhuǎn)。只要轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì)和電流方向不變，電磁轉(zhuǎn)矩的方向也不變，是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩。

（a）電動(dòng)機(jī)；（b）發(fā)電機(jī)；（c）電磁制動(dòng)

圖5－1異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)

如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速加速到等于同步轉(zhuǎn)速n1時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組和氣隙旋轉(zhuǎn)磁密之間就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)然轉(zhuǎn)子繞組也就不再感應(yīng)電勢(shì)了，電流和電磁轉(zhuǎn)矩統(tǒng)統(tǒng)都等于零。這就是說(shuō)，這種情況不可能維持下去。

但是，只要n＜n1，轉(zhuǎn)子繞組和氣隙旋轉(zhuǎn)磁密之間就有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組里就會(huì)有電流，也就有電磁轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)子上。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)子就以恒速運(yùn)行。這種情況下，定子方面從電源吸收有功功率。這就是異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單的運(yùn)行原理。可見(jiàn)，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速n1，一般總是略小于n1，異步二字就是由此而來(lái)的。

通常把同步轉(zhuǎn)速、和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速二者之差與同步轉(zhuǎn)速的比值叫做轉(zhuǎn)差率（也叫轉(zhuǎn)差或滑差），用s表示。轉(zhuǎn)差率的定義為：

s是一個(gè)沒(méi)有單位的量，它的大小能反映電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。例如，n＝0時(shí)，s＝1；n＝n1時(shí)，s＝0；n＞n1時(shí)，s為負(fù)；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與氣隙旋轉(zhuǎn)磁密相反時(shí)，s＞1。

如果用另一臺(tái)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使它的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速n1運(yùn)行，即n＞n1，這時(shí)導(dǎo)體中電勢(shì)、電流的方向以及產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向也反了，如圖5－1（b）所示。這種情況下，電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)原動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。要保持電機(jī)轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，原動(dòng)機(jī)必須給電機(jī)輸入機(jī)械功率。

于是，異步電機(jī)的定子方面由從電網(wǎng)吸收電功率，改變?yōu)橄螂娋W(wǎng)發(fā)出電功率，即處于發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

如果用其他機(jī)械拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子向著氣隙旋轉(zhuǎn)磁密相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，即，s＞1，如圖5－1（c）。這時(shí)轉(zhuǎn)子中電勢(shì)、電流的方向仍然與電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)時(shí)一樣，作用在轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩方向仍然與氣隙旋轉(zhuǎn)磁密的方向一致，但是。與轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)向卻相反了?？梢?jiàn)，這時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩與拖動(dòng)機(jī)械加在電機(jī)轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩的方向相反，互相平衡，而電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。我們把這種情況叫做電機(jī)處于電磁制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。

電機(jī)除了吸收拖動(dòng)機(jī)械的機(jī)械功率外，還從電網(wǎng)吸收了電功率。這兩部分功率在電機(jī)內(nèi)部都以損耗的方式最終轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)出來(lái)。