感应电动机工作原理

1. 气隙旋转磁场和感应电动势

感应电动机工作时，由定子转子共同建立气隙基波磁场，并与转子绕组的感应电流相互作用产生电磁力，从而形成电磁转矩。电磁转矩克服负载转矩输出机械能，因此感应电动机实现了电能到机械能的能量转换。感应电动机能够正常工作必须满足两个基本条件：电动机的定子、转子基波磁动势必须能合成并在气隙内建立旋转磁场；转子转速必须小于气隙旋转磁场的转速，并且两者保持一定的差值，以保证转子与旋转磁场之间存在相对运行。气隙基波旋转磁场也就是主磁场，其旋转速度与电源频率的关系为：

式中， n1——同步转速，r/min；

f——定子电源频率，Hz；

p——定子绕组的磁极对数。

特别指出，感应电动机的空载气隙磁场是由定子绕组的交流磁动势建立的。

给感应电动机通入对称的三相交流电时，将会产生一个旋转的气隙磁场，其中通过气隙到达转子的基波磁场称为主磁场，只铰链定子绕组就形成闭合回路，未能到达转子的磁场称为定子漏磁场，该旋转磁场会同时切割定转子绕组，这样在两个绕组内会产生相应的感应电动势。由此可见，在这种情况下，整个气隙磁场全部是由定子绕组内的三相对称电流产生，为此，定子磁动势又称为励磁磁动势，定子电流也称为励磁电流。由于定子绕组的三相交流电是完全对称的，在此仅以A相为例来进行分析，当A相电流达到最大值时，它所对应的磁动势也达到最大，转子不转的感应电动机，相当于一台副边开路的三相变压器，其中定子绕组是原边绕组，转子绕组是副边绕组，只是在磁路中，感应电动机定子转子铁芯中多了一个气隙磁路。三相交流电与旋转磁场的对应关系如图2-13所示。

图2-13 三相交流电与旋转磁场的对应关系

2. 工作原理分析

感应电动机定子绕组接通三相交流电源后，电机内便形成圆形旋转磁动势以及圆形旋转磁密，设其方向为逆时针，如图2-14所示。若转子不转，鼠笼转子导条与旋转磁密有相对运动，导条中有感应电动势 Ee，方向由右手定则确定。由于转子导条彼此在端部短路，于是导条中有电流，不考虑电动势与电流的相位差时，电流方向与电动势方向相同。这样，导条就在磁场中受力f，用左手定则确定受力方向，由图2-14可知为逆时针旋转方向。

图2-14 感应电动机工作原理

转子受力，产生转矩Tem ，为电磁转矩，方向与旋转磁动势同方向，转子便在该方向上旋转起来。转子旋转后，转速为n，只要n n＜1（ 1n为旋转磁动势同步转速），转子导条与磁场仍有相对运动，产生与转子不转时相同方向的电动势、电流及受力，电磁转矩Tem仍旧为顺时针方向，转子继续旋转，稳定运行在 =Tem TL的情况下。

由感应电动机的工作原理可知，感应电动机稳定运行时，转子转速n不能等于旋转磁场的同步转速 1n，其转差转速Δn=n1-n，转差转速 nΔ 与同步转速之比为感应电动机的转差率，用s表示，即

转差率是感应电动机的一个重要参数，正常运行时感应电动机转子转速接近于同步转速1n，转差率s一般为0.01～0.05。