异步电动机的基本工作原理及运行状态
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把异步电机的定子接到三相电源时，定子中会有三相电流流过，定子电流产生一系列的气隙旋转磁密。其中起主要作用的是以同步速、顺着绕组相序旋转的基波气隙旋转磁密。同步速的大小决定子电网的频率和绕组极对数，即
图1（a）是一台二极异步电机的示意图，n1箭头表示气隙磁密的旋转方向，最里边的那个大圆圈代表转子，其中两个小圆圈代表转子绕组的导体，先考虑转子还没有转起来的情况。气隙旋转磁密形象地用N，S极表示，在图中所示的瞬间，N极在上面，S极在下面。 于是，转子导体切割气隙旋转磁密而感应电势，它的方向如图1中的［图片］和⊙所示。因为转子绕组是短路的，在转子绕组中会有电流，图1所示瞬间，导体中电流的方向假设与感应电势同相。 根据气隙旋转磁密的极性和电流方向，利用左手定则可以看出，会产生一个与气隙旋转磁密同方向的电磁转矩作用在转子上。如果这个电磁转矩能克服加在转子上的负载转矩，转子就能旋转起来，并加速旋转。只要转子的转速低于同步转速，转子导体中的感应电势和电流方向不变，电磁转矩的方向也不变，是驱动性质的转矩。
（a）电动机；（b）发电机；（c）电磁制动 图1 异步电机的三种运行状态 如果转子的转速加速到等于同步转速n1时，转子绕组和气隙旋转磁密之间就没有相对运动，当然转子绕组也就不再感应电势了，电流和电磁转矩统统都等于零。这就是说，这种情况不可能维持下去。 但是，只要n＜n1，转子绕组和气隙旋转磁密之间就有相对运动，转子绕组里就会有电流，也就有电磁转矩作用在转子上。当电磁转矩等于负载转矩时，转子就以恒速运行。这种情况下，定子方面从电源吸收有功功率。这就是异步电动机简单的运行原理。可见，异步电动机转子的转速n不可能达到同步转速n1，一般总是略小于n1，异步二字就是由此而来的。 通常把同步转速、和电动机转子转速二者之差与同步转速的比值叫做转差率（也叫转差或滑差），用s表示。转差率的定义为：
s是一个没有单位的量，它的大小能反映电动机转子的转速。例如，n＝0时，s＝1；n＝n1时，s＝0；n＞n1时，s为负；电动机转子的转向与气隙旋转磁密相反时，s＞1。 如果用另一台原动机拖动电动机，使它的转速高于同步转速n1运行，即n＞n1，这时导体中电势、电流的方向以及产生的电磁转矩的方向也反了，如图1（b）所示。这种情况下，电磁转矩对原动机来说，是一个制动转矩。要保持电机转子继续转动，原动机必须给电机输入机械功率。 于是，异步电机的定子方面由从电网吸收电功率，改变为向电网发出电功率，即处于发电机运行状态。 如果用其他机械拖动电机转子向着气隙旋转磁密相反的方向转动，即，s＞1，如图1（c）。这时转子中电势、电流的方向仍然与电动机工作状态时一样，作用在转子上的电磁转矩方向仍然与气隙旋转磁密的方向一致，但是。与转子的实际转向却相反了。可见，这时的电磁转矩与拖动机械加在电机转子上的转矩的方向相反，互相平衡，而电磁转矩为制动转矩。我们把这种情况叫做电机处于电磁制动运行状态。 电机除了吸收拖动机械的机械功率外，还从电网吸收了电功率。这两部分功率在电机内部都以损耗的方式最终转化为热能散发出来。 |
