异步电机的基本工作原理

发布时间：

2020-12-11

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将分三个不同的转速范围来进行讨论。

当异步电机定子绕组接到三相电源上时，定子绕组中将流过三相对称电流，气隙中将建立基波旋转磁动势，从而产生基波旋转磁场，其同步转速决定于电网频率和绕组的极对数这个基波旋转磁场在短路的转子绕组中感应电动势并在转子绕组中产生相应的电流，该电流与气隙中的旋转磁场相互作用而产生电磁转矩。由于这种电磁转矩的性质与转速大小相关，下面将分三个不同的转速范围来进行讨论。

为了描述转速，引入参数转差率。转差率为同步转速n₁，与转子转速n之差（n₁-n）对同步转速n₁之比值，以s表示。

当异步电机的负载发生变化时，转子的转差率随之变化，使得转子导体的电势、电流和电磁转矩发生相应的变化，因此异步电机转速随负载的变化而变动。按转差率的正负、大小，异步电机可分为电动机、发电机、电磁制动三种运行状态。

1.电动机状态

当0＜n＜n₁，即0＜s＜1时，转子中导体以与n相反的方向切割旋转磁场，导体中将产生感应电动势和感应电流。由右手定则和左手定则，该电流与气隙磁场相互作用将产生一个与转子转向同方向的拖动力矩。该力矩能克服负载制动力矩而拖动转子旋转，从轴上输出机械功率。根据功率平衡，该电机一定从电网吸收有功电功率。

如果转子被加速到n₁，此时转子导体与旋转磁场同步旋转，它们之间无相对切割，因而导体中无感应电动势，也没有电流，电磁转矩为零。因此在电动机状态，转速n不可能达到同步转速n₁。

2.发电机状态

用原动机拖动异步电机，使其转速高于旋转磁场的同步转速，即n＞n₁、s＜0，转子上导体切割旋转磁场的方向与电动机状态时相反，从而导体上感应电动势、电流的方向与电动机状态相反。电磁转矩的方向与转子转向相反，电磁转矩为制动性质。此时异步电机由转轴从原动机输入机械功率，克服电磁转矩，通过电磁感应由定子向电网输出电功率（因导体中电流方向与电动机状态相反），电机处于发电机状态。

3.电磁制动状态

由于机械负载或其它外因，转子逆着旋转磁场的方向旋转，即n＜0、s＞1，此时转子导体中的感应电动势、电流与电动机状态下的相同，转子转向与旋转磁场方向相反，电磁转矩表现为制动转矩。此时电机运行于电磁制动状态，即由转轴从原动机输入机械功率的同时又从电网吸收电功率（因导体中电流方向与电动机状态相同），两者都变成了电机内部的损耗。

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