异步电机原理

异步电动机又称感应电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。三相异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。 结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高并具有适用的工作特性。异步电动机按照转子结构分为两种形式:有鼠笼式(鼠笼式异步电机)、绕线式异步电动机。作电动机运行的异步电机。因其转子绕组电流是感应产生的，又称感应电动机。异步电动机是各类电动机中应用最广、需要量最大的一种。各国的以电为动力的机械中，约有90%左右为异步电动机，其中小型异步电动机约占70%以上。在电力系统的总负荷中，异步电动机的用电量占相当大的比重。在中国，异步电动机的用电量约占总负荷的60%多。异步电机是一种交流电机，其负载时的转速与所接电网频率之比不是恒定值。感应电机(Induction motor)是一种仅有一套绕组联接电源的异步电机。在不致引起误解和混淆的情况下，一般可称感应电动机为异步电动机。IEC标准中指出：“感应电机”一词，在许多国家中实际上是作为“异步电机”的同义词使用，而其他一些国家则只使用“异步电机”一词来表示这两种概念。

异步电机在1885年由意大利物理学家和电气工程师费拉里斯发明。1888年，提出实验报告，对旋转磁场作了严格的科学描述，为以后开发异步电动机、自起动电动机奠定了基础。费拉里斯相信他所提出的旋转磁场理论以及他所开发的新产品在科学上的价值远远超过物质上的价值，因此他有意不为自己的发明申请专利，而是在实验室向公众演示这些最新成果。他还倡导使用交流电系统。同年，尼古拉·特斯拉在美国取得了感应电机的专利。一年之后，Mikhail Dolivo-Dobrovolsky发明笼型异步电机。异步电机的发展迅速，对于相同大小的异步电机，额定功率由1897年的5.5kW发展到1976年的74.6kW。鼠笼型异步电机是使用最广泛的异步电机。

电机的转速(转子转速)小于旋转磁场的转速，从而叫为异步电机。它和感应电机基本上是相同的。$\text{s=(n_s-n)/n_s}$。s为转差率，$n_s$为磁场转速，n为转子转速。

三相异步电动机定子绕组加对称电压后，产生一个旋转气隙磁场，转子绕组导体切割该磁场产生感应电势。由于转子绕组处于短路状态会产生一个转子电流。转子电流与气隙磁场相互作用就产生电磁转矩，从而驱动转子旋转。电动机的转速一定低于磁场同步转速，因为只有这样转子导体才可以感应电势从而产生转子电流和电磁转矩。所以该电机被称为异步机，也叫感应电机。

小型轻量化。

易实现转速超过10 000r/min 的高速旋转。

高速低转矩时运转效率高。

低速时有高转矩，以及有宽泛的速度控制范围。

高可靠性(坚固)。

制造成本低。

控制装置的简单化。

异步电动机的基本特点是，转子绕组不需与其他电源相连，其定子电流直接取自交流电力系统;与其他电机相比，异步电动机的结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠性高，重量轻，成本低。以三相异步电动机为例，与同功率、同转速的直流电动机相比，前者重量只及后者的二分之一，成本仅为三分之一。异步电动机还容易按不同环境条件的要求，派生出各种系列产品。它还具有接近恒速的负载特性，能满足大多数工农业生产机械拖动的要求。其局限性是，它的转速与其旋转磁场的同步转速有固定的转差率(见异步电机)，因而调速性能较差，在要求有较宽广的平滑调速范围的使用场合(如传动轧机、卷扬机、大型机床等)，不如直流电动机经济、方便。此外,异步电动机运行时,从电力系统吸取无功功率以励磁，这会导致电力系统的功率因数变坏。因此，在大功率、低转速场合(如拖动球磨机、压缩机等)不如用同步电动机合理。由于异步电动机生产量大,使用面广,要求其必须有繁多的品种、规格与各种机械配套。因此，异步电动机的设计、生产特别要注意标准化、系列化、通用化。在各类系列产品中，以产量最大、使用最广的三相异步电动机系列为基本系列;此外还有若干派生系列(在基本系列基础上作部分改变导出的系列)、专用系列(为特殊需要设计的具有特殊结构的系列)。