異步電機的基本工作原理
發布時間：
2020-12-11
來源：
將分三個不同的轉速范圍來進行討論。
當異步電機定子繞組接到三相電源上時，定子繞組中將流過三相對稱電流，氣隙中將建立基波旋轉磁動勢，從而產生基波旋轉磁場，其同步轉速決定于電網頻率和繞組的極對數
這個基波旋轉磁場在短路的轉子繞組中感應電動勢并在轉子繞組中產生相應的電流，該電流與氣隙中的旋轉磁場相互作用而產生電磁轉矩。由于這種電磁轉矩的性質與轉速大小相關，下面將分三個不同的轉速范圍來進行討論。
為了描述轉速，引入參數轉差率。轉差率為同步轉速n1，與轉子轉速n之差（n1-n）對同步轉速n1之比值，以s表示。
當異步電機的負載發生變化時，轉子的轉差率隨之變化，使得轉子導體的電勢、電流和電磁轉矩發生相應的變化，因此異步電機轉速隨負載的變化而變動。按轉差率的正負、大小，異步電機可分為電動機、發電機、電磁制動三種運行狀態。
1.電動機狀態
當0＜n＜n1，即0＜s＜1時，轉子中導體以與n相反的方向切割旋轉磁場，導體中將產生感應電動勢和感應電流。由右手定則和左手定則，該電流與氣隙磁場相互作用將產生一個與轉子轉向同方向的拖動力矩。該力矩能克服負載制動力矩而拖動轉子旋轉，從軸上輸出機械功率。根據功率平衡，該電機一定從電網吸收有功電功率。
如果轉子被加速到n1，此時轉子導體與旋轉磁場同步旋轉，它們之間無相對切割，因而導體中無感應電動勢，也沒有電流，電磁轉矩為零。因此在電動機狀態，轉速n不可能達到同步轉速n1。
2.發電機狀態
用原動機拖動異步電機，使其轉速高于旋轉磁場的同步轉速，即n＞n1、s＜0，轉子上導體切割旋轉磁場的方向與電動機狀態時相反，從而導體上感應電動勢、電流的方向與電動機狀態相反。電磁轉矩的方向與轉子轉向相反，電磁轉矩為制動性質。此時異步電機由轉軸從原動機輸入機械功率，克服電磁轉矩，通過電磁感應由定子向電網輸出電功率（因導體中電流方向與電動機狀態相反），電機處于發電機狀態。
3.電磁制動狀態
由于機械負載或其它外因，轉子逆著旋轉磁場的方向旋轉，即n＜0、s＞1，此時轉子導體中的感應電動勢、電流與電動機狀態下的相同，轉子轉向與旋轉磁場方向相反，電磁轉矩表現為制動轉矩。此時電機運行于電磁制動狀態，即由轉軸從原動機輸入機械功率的同時又從電網吸收電功率（因導體中電流方向與電動機狀態相同），兩者都變成了電機內部的損耗。
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