異步電機是一種交流電機,，主要作為電動機用,。異步電機運行時,，在氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組之間存在相對運動，依靠電磁感應(yīng)作用使轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,，從而實現(xiàn)機電能量的轉(zhuǎn)換,。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速不相等，所以稱它為異步電機,。又因它的轉(zhuǎn)子電流是靠電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生的,，因此，異步電機也稱為感應(yīng)電機,。

　　從電磁關(guān)系上來看,，異步電機和變壓器很相似。異步電機的定子繞組相當(dāng)于變壓器的一次繞組,，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的二次繞組,。所以在學(xué)習(xí)了變壓器的基礎(chǔ)上來學(xué)習(xí)異步電機是比較容易的。

　　一,、主要用途與分類

　　異步電動機是工農(nóng)業(yè)中用得最多的一種電動機,，其容量從幾十瓦到幾千千瓦，在國民經(jīng)濟的各行各業(yè)應(yīng)用極為廣泛,。

　　例如,，在工業(yè)方面：中小型的軋鋼設(shè)備、各種金屬切割機床,、輕工機械,、礦山上的卷揚機和通風(fēng)機等，都用異步電機來拖動,。

　　在農(nóng)業(yè)方面：水泵,、脫粒機,、粉碎機和其他農(nóng)副產(chǎn)品加工機械,，也都用異步電動機拖動。

　　此外,，在人民日常生活中,，異步電動機也用得很多，例如,，電扇,、冷凍機、多種醫(yī)療機械等等,?？傊惒诫妱訖C應(yīng)用范圍廣,、需要量大,，隨著電氣化自動化的發(fā)展，它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活中占著很重要的地位,。

　　異步電動機也可以作為發(fā)電機使用,，但一般只在特殊情況下才應(yīng)用,。

　　異步電動機之所以用得這么普遍，主要是由于它的結(jié)構(gòu)簡單,、制造容易,、價格低廉、堅固耐用,，并且還有較高的效率和適用的工作特性,。

　　但是，異步電機也有其缺點,，異步電機必須從電網(wǎng)吸收落后的無功功率,，因此它的功率因數(shù)總是小于1。由于在電網(wǎng)的負(fù)載中,，異步電機最多,，它們所需要落后的無功功率對電網(wǎng)來說，是一個沉重的負(fù)擔(dān),，既增加了輸電過程的損耗,，也妨礙了有功功率的輸出。當(dāng)負(fù)載需要的電動機單機容量較大,，而電網(wǎng)功率因數(shù)又比較低時,。最好還是采用同步電動機來拖動。

　　異步電動機按定子繞組的相數(shù)分：有單相異步電動機和三相異步電動機,。在沒有三相電源或者所需的功率很小時,，應(yīng)采用單相電動機，單相電動機的功率一般不超過3～4千瓦,，在日常生活中,，用得較多。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,，絕大多數(shù)用的是三相異步電動機,。

　　三相異步電動機有兩種基本類型。一種是鼠籠式異步電動機,，這種電動機的轉(zhuǎn)子繞組形狀像一個籠子,。

　　在鼠籠式異步電動機中，又分為單鼠籠,、雙鼠籠和深槽式幾種,；另一種就是繞線式異步電動機，它的轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組基本上一樣,，也是三相繞組,，可以聯(lián)成星形或三角形。

　　二、基本工作原理及運行狀態(tài)

　　把異步電機的定子接到三相電源時,，定子中會有三相電流流過,，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)的頻率和繞組極對數(shù)，即,。

　　圖5-1（a）是一臺二極異步電機的示意圖,，n1箭頭表示氣隙磁密的旋轉(zhuǎn)方向，最里邊的那個大圓圈代表轉(zhuǎn)子,，其中兩個小圓圈代表轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體,，先考慮轉(zhuǎn)子還沒有轉(zhuǎn)起來的情況。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,，它的方向如圖5-1中的［圖片］和⊙所示,。因為轉(zhuǎn)子繞組是短路的，在轉(zhuǎn)子繞組中會有電流,，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,，會產(chǎn)生一個與氣隙旋轉(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,，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)電勢和電流方向不變，電磁轉(zhuǎn)矩的方向也不變,，是驅(qū)動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩,。

　如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速加速到等于同步轉(zhuǎn)速n1時，轉(zhuǎn)子繞組和氣隙旋轉(zhuǎn)磁密之間就沒有相對運動,，當(dāng)然轉(zhuǎn)子繞組也就不再感應(yīng)電勢了,，電流和電磁轉(zhuǎn)矩統(tǒng)統(tǒng)都等于零。這就是說，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)磁密之間就有相對運動,，轉(zhuǎn)子繞組里就會有電流,，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,，轉(zhuǎn)子就以恒速運行,。這種情況下，定子方面從電源吸收有功功率,。這就是異步電動機簡單的運行原理,。可見,，異步電動機轉(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的,。

　　通常把同步轉(zhuǎn)速,、和電動機轉(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是一個沒有單位的量,，它的大小能反映電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。例如,，n=0時,，s=1；n=n1時,，s=0,；n＞n1時，s為負(fù),；電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與氣隙旋轉(zhuǎn)磁密相反時,，s＞1。

　　如果用另一臺原動機拖動電動機,，使它的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速n1運行,，即n＞n1，這時導(dǎo)體中電勢,、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)矩對原動機來說,，是一個制動轉(zhuǎn)矩,。要保持電機轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，原動機必須給電機輸入機械功率,。

　　于是,，異步電機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)電機運行狀態(tài),。

　　如果用其他機械拖動電機轉(zhuǎn)子向著氣隙旋轉(zhuǎn)磁密相反的方向轉(zhuǎn)動，即,，s＞1,，如圖5-1（c）。這時轉(zhuǎn)子中電勢,、電流的方向仍然與電動機工作狀態(tài)時一樣,，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)子的實際轉(zhuǎn)向卻相反了,。可見,，這時的電磁轉(zhuǎn)矩與拖動機械加在電機轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩的方向相反,，互相平衡，而電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩,。我們把這種情況叫做電機處于電磁制動運行狀態(tài),。

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

　　三、結(jié)構(gòu)

　　異步電動機的主要結(jié)構(gòu)是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成,，定,、轉(zhuǎn)子中間是空氣隙。此外,，還有端蓋,、軸承,、機座等部件，圖5-2是三相鼠籠式異步電動機的結(jié)構(gòu)圖,。

　　圖5-2　三相鼠籠式異步電動機的結(jié)構(gòu)圖

　　1.定子

　　定子是異步電動機固定不動的部分,。由機座,、定子鐵芯和定子繞組組成,。

　　機座是電動機的外殼,，起著支撐電機的作用，通常用鑄鐵鑄成,。大機座也有用鋼板拼焊起來的,。

　　定子鐵芯是電動機磁路的一部分，裝在機座內(nèi)部,。它是一個中空圓柱體,，外壁與機座配合，內(nèi)壁開槽,，槽內(nèi)放定子繞組,。為了減少鐵芯中的損耗，定子鐵芯用0.5mm厚的硅鋼片疊成,。

　　三相異步電機的定子繞組并不是都按星形接法聯(lián)接,，只有在大容量高電壓時，才按星形接法聯(lián)接,。一般中,、小容量低電壓的異步電機，通常把三相繞組的六根線頭引出來,，在外面根據(jù)需要把它接成三角形或星形接法,。這樣，既可以使電機適用于兩種不同等級的電源電壓,，例如星形接法用于380V電源,；三角接法就可以用于220V電源上，又能滿足起動的要求,，即設(shè)計成在三角接法時,，用于380V電源，起動時,，改成星形接法,，達(dá)到降壓起動的目的。

　　定子繞組用絕緣的銅導(dǎo)線繞成,，嵌在定子槽內(nèi),，繞組與槽壁間用絕緣材料隔開。

　　2.氣隙

　　異步電機的氣隙比同容量直流電機的氣隙要小得多,，在中,、小型異步電機中，一般為0.2～1.0mm,。這是因為異步電機的勵磁電流是由電網(wǎng)供給的,，氣隙大時，勵磁電流也就大,，從而降低了電機的功率因數(shù),。為了提高功率因數(shù)，應(yīng)盡量把氣隙做得小些,。但是氣隙過小時,，將使裝配困難,，運行不可靠，高次諧波磁場增強,，從而使附加損耗增加,。

　　3.轉(zhuǎn)子

　　電動機的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成的,。轉(zhuǎn)子鐵芯也是磁路的一部分,，一般由硅鋼片疊成，鐵芯固定在轉(zhuǎn)軸上,。

　　轉(zhuǎn)子繞組如果是繞線式的,，它可以聯(lián)成星形或三角形。一般小容量的接成三角形,；中,、大容量的都接成星形。繞組的三根引出線接到三個集電環(huán)（集電環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上）,，用一套電刷引出來,，如圖5-3所示。

　　這就可以把外接電阻連聯(lián)到轉(zhuǎn)子繞組回路里去,。串電阻的目的是為了改善電動機的特性或者是為了調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,。

　　鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)與定子繞組大不相同，在轉(zhuǎn)子鐵芯上也有槽,，各槽里都有一根導(dǎo)條,。在鐵芯的兩端有兩個瑞環(huán)，分別把所有導(dǎo)條伸出槽外的部分都聯(lián)接起來,，形成了短接的回路,。如果拿掉轉(zhuǎn)子鐵芯，繞組的形狀就像一個老鼠籠子,，如圖5-4（a）所示,。導(dǎo)條的材料有用銅的，有用鋁的,。如果是用銅的,，就是把事先做好的裸銅條插入轉(zhuǎn)子鐵芯槽中，再用銅環(huán)套在兩端銅條的頭上,，并焊接在一起,；如果是用鋁做繞組時，是用熔化了的鋁液直接澆鑄在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi),，連同瑞環(huán)和風(fēng)扇葉一次鑄成,，如圖5-4（b）所示。

　圖5-3　繞線式異步電機定,、轉(zhuǎn)子繞組接線圖

　　圖5-4鼠籠型轉(zhuǎn)子繞組

　　四,、額定值

　　異步電動機的額定值通常會在銘牌上標(biāo)出,，包含下列內(nèi)容：

　　（1）額定功率PN：指電動機在額定運行時轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率,，單位是干瓦,。

　?。?）額定電壓UN：指額定運行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓,，單位為伏。

　?。?）額定電流IN：指電動機在定子繞組上加額定電壓,，軸上輸出額定功率時，定了繞組中的線電流,，單位為安,。

　　（4）額定額率f：我國規(guī)定工業(yè)用電的頻率為50赫茲,。

　?。?）額定轉(zhuǎn)速nN：指電動機定子加額定頻率的額定電壓，且軸上輸出額定功率時電動機的轉(zhuǎn)速,，單位為轉(zhuǎn)／分,。

　　（6）額定功率因數(shù)cosφN：指電動機在額定負(fù)載時定子邊的功率因數(shù),。

　?。?）絕緣等級與溫升。