原标题：异步电动机工作原理

异步电动机又称感应电动机，是工业和日常生活中应用最为广泛的电动机之一，以下从其结构、工作原理、运行特性等方面进行详细介绍：

电机结构

异步电动机主要由定子和转子两大部分组成：

• 定子

• 铁芯：由硅钢片叠压而成，用于减少磁滞损耗和涡流损耗，为磁通提供通路。

• 绕组：通常为三相绕组，均匀分布在定子铁芯内圆上，空间互差120°电角度。当通入三相交流电时，会产生旋转磁场。

• 转子

• 笼型转子：转子铁芯同样由硅钢片叠压而成，转子槽内放置铜条或铝条，两端用端环短接，形成一个闭合的多相绕组，因其形状类似鼠笼而得名。笼型转子结构简单、制造方便、运行可靠。

• 绕线型转子：转子绕组为三相绕组，通过滑环和电刷与外部变阻器相连。绕线型转子可以在转子回路中串入电阻，以改善电机的启动性能和调速性能。

工作原理

旋转磁场产生

当向异步电动机定子的三相绕组中通入三相交流电时，各相绕组会产生一个按正弦规律变化的脉振磁场。由于三相绕组在空间上互差120°电角度，这三个脉振磁场会相互叠加，形成一个旋转磁场。旋转磁场的转速称为同步转速n0，其计算公式为：
n0=p60f
其中，f为电源频率，单位为Hz；p为电机的极对数。例如，当电源频率f=50Hz，极对数p=2时，同步转速n0=260×50=1500r/min。

转子导体切割磁力线产生感应电动势和电流

旋转磁场以同步转速n0旋转时，转子导体与旋转磁场之间存在相对运动，从而切割磁力线。根据电磁感应定律，转子导体中会产生感应电动势。由于转子导体是一个闭合回路，感应电动势会在导体中产生感应电流。

电磁转矩产生

载有感应电流的转子导体在旋转磁场中会受到电磁力的作用，电磁力的方向可根据左手定则确定。所有转子导体受到的电磁力会形成一个电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场的方向旋转。

转差率与转子转速

• 转差率：由于转子导体中存在感应电流，会产生阻碍转子导体与旋转磁场相对运动的电磁转矩，因此转子的转速n总是低于同步转速n0。转差率s是描述转子转速与同步转速之间差异的一个重要参数，其计算公式为：
  s=n0n0−n×100%

• 转子转速：由转差率公式可得转子转速n=(1−s)n0。例如，当同步转速n0=1500r/min，转差率s=0.02时，转子转速n=(1−0.02)×1500=1470r/min。

运行特性

启动特性

• 笼型异步电动机：启动时，转子电流很大，启动转矩相对较小，启动电流一般为额定电流的4 - 7倍。对于一些负载较大的设备，笼型异步电动机可能无法直接启动，需要采用降压启动等方法来限制启动电流。

• 绕线型异步电动机：可以在转子回路中串入电阻，随着转速的升高，逐步减小串入的电阻，从而提高启动转矩，降低启动电流，实现平滑启动。

调速特性

• 变极调速：通过改变定子绕组的连接方式来改变电机的极对数，从而实现调速。但变极调速是有级调速，调速范围较窄。

• 变频调速：改变电源频率f来改变同步转速n0，从而实现无级调速。变频调速具有调速范围宽、调速精度高、效率高等优点，是目前应用最为广泛的调速方法。

• 变转差率调速：对于绕线型异步电动机，可以通过在转子回路中串入电阻来改变转差率，实现调速。但变转差率调速会使电机的效率降低。

机械特性

异步电动机的机械特性是指电磁转矩T与转子转速n之间的关系。在稳定运行区域，异步电动机的机械特性近似为一条硬特性，即转速随负载转矩的变化较小，能够保证电机在负载变化时保持相对稳定的转速。

特点与应用

特点

• 结构简单、制造方便、运行可靠：异步电动机没有电刷和换向器等易损部件，维护工作量小，使用寿命长。

• 价格低廉：由于其结构简单、制造工艺成熟，异步电动机的成本相对较低，具有较高的性价比。

• 启动和调速性能相对较差：与直流电动机和同步电动机相比，异步电动机的启动转矩较小，启动电流较大，调速性能也不够理想。

应用

• 工业领域：广泛应用于各种机床、风机、泵类等设备中，作为驱动电机。

• 日常生活：在洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中也有大量应用。

• 交通运输：在一些电动汽车和轨道交通车辆中，异步电动机也作为牵引电机使用。