异步电动机的工作原理、分类用途及基本结构

　　异步电动机是一种将转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获得一个转动力矩，因而转子转动的装置。它是一种交流电机，主要作为电动机用。本文为大家介绍一下异步电动机的工作原理、分类用途及基本结构，希望可以为大家做以参考。

      异步电动机的工作原理

　　1、异步电动机的结构

　　异步电动机由固定不变的定子和旋转的转子两个基本单元构成。定子部分主要包括定子铁芯、定子绕组、基座，转子部分主要包括转轴、转子铁芯、转子绕组（闭合导体），在定子铁芯的内圆和转子铁芯的外圆有均匀分布的槽，其作用是嵌放绕组，如图所示。

异步电动机结构图

　　2、异步电动机旋转磁场的产生

　　以三相异步电动机为例，图1将定子铁芯径向两个线端连接在一起组成一相，例如始端A和终端X连接作为一相，始端B和终端Y连接作为一相，始端C与终端Z连接作为一相，这样就构成了三相电机，向定子三相绕组通三相对称的交流电，即幅值大小相等，频率相等，相位相差，如图所示。

三相对称的交流电

　　三相定子绕组中便通过三相对称电流，在空间产生旋转磁场，如图所示。

异步电动机旋转磁场的形成

当交流电相位θ=00 时，IA=0，IB为负值，IC为正值，此时，线端A、X没有电流，绕组BY电流从Y流进B流出，绕组CZ电流从C流进Z流出，由安培右手螺旋定则得到图（a）中的磁感线的方向（如虚线箭头所示）。

　　当交流电相位θ=1200时，IB=0，IA为正，IC为负值，此时，线端B、Y没有电流，绕组AX电流从A流进X流出，绕组CZ电流从Z流进C流出，由安培右手螺旋定则得到图（b）中磁感线的方向（如虚线箭头所示）。

　　当交流电相位θ=2400时，IC=0，IA为负，IB为正，此时，线端C、Z没有电流，绕组AX电流从X流进A流出，绕组BY电流从B流进Y流出，由安培右手螺旋定则得到图（c）中磁感线方向（如虚线箭头所示）。

　　当交流电相位时和图（a）状态一样，重复前面的过程，可以看出，定子绕组中三相交流电变化一个周期，空间的合成磁场也随着交流电的相序变化一周，随着交流电的不断变化，空间合成磁场不停旋转，于是形成旋转磁场。旋转磁场的方向由接入定子的交流电相序决定，只要改变交流电的接入相序（比如接入的A相改为接入B相）旋转磁场的相序随着变化。

　　3、异步电动机的工作原理

　　由于旋转磁场不断切割转子中的闭合导体，产生感应电动势和感应电流，再由转子中的感应电流和旋转磁场的相互作用产生电磁转矩，使得转子随着旋转磁场的方向同向运转。比如笼型异步电动机，由于旋转磁场顺时针切割转子导体，相当于导体逆时针转动，运用右手定则，让磁感线垂直穿过手心，拇指指向导体的运动方向，四指的方向就是感应电流的方向（如图所示笼型异步电动机转子绕组电流的方向），然后应用左手定则，磁感线穿过手心，四指指向电流运动方向，大拇指方向即为转子受到电磁力的方向（如图所示电磁转矩矩T方向），在电磁力的作用下形成电磁转矩，拖动转子顺着旋转磁场的方向转动。

笼型异步电动机截面图

       在异步电动机中，为保持旋转磁场始终切割转子导体产生感应电流，转子转速小于旋转磁场的速度。

　　异步电动机的主要分类用途

　　异步电动机是工农业中用得最多的一种电动机，其容量从几十瓦到几千千瓦，在国民经济的各行各业应用极为广泛。

　　例如，在工业方面：中小型的轧钢设备、各种金属切割机床、轻工机械、矿山上的卷扬机和通风机等，都用异步电动机来拖动。

　　在农业方面：水泵、脱粒机、粉碎机和其他农副产品加工机械，也都用异步电动机拖动。

　　此外，在人民日常生活中，异步电动机也用得很多，例如，电扇、冷冻机、多种医疗机械等等。总之，异步电动机应用范围广、需要量大，随着电气化自动化的发展，它在工农业生产和人民生活中占着很重要的地位。

　　异步电动机也可以作为发电机使用，但一般只在特殊情况下才应用。

　　异步电动机之所以用得这么普遍，主要是由于它的结构简单、制造容易、价格低廉、坚固耐用，并且还有较高的效率和适用的工作特性。

　　但是，异步电动机也有其缺点，异步电动机必须从电网吸收落后的无功功率，因此它的功率因数总是小于1。由于在电网的负载中，异步电动机最多，它们所需要落后的无功功率对电网来说，是一个沉重的负担，既增加了输电过程的损耗，也妨碍了有功功率的输出。当负载需要的电动机单机容量较大，而电网功率因数又比较低时。最好还是采用同步电动机来拖动。

　　异步电动机按定子绕组的相数分：有单相异步电动机和三相异步电动机。在没有三相电源或者所需的功率很小时，应采用单相电动机，单相电动机的功率一般不超过3～4千瓦，在日常生活中，用得较多。在工农业生产中，绝大多数用的是三相异步电动机。

　　三相异步电动机有两种基本类型。一种是鼠笼式异步电动机，这种电动机的转子绕组形状像一个笼子。

　　在鼠笼式异步电动机中，又分为单鼠笼、双鼠笼和深槽式几种；另一种就是绕线式异步电动机，它的转子绕组和定子绕组基本上一样，也是三相绕组，可以联成星形或三角形。

　　异步电动机的基本结构

　　1、单相异步电动机的基本结构

　　单相异步电动机就是只需单相交流电源供电的电动机。单相异步电动机由定子、转子、轴承、机壳、端盖等构成。定子由机座和带绕组的铁心组成。铁心由硅钢片冲槽叠压而成，槽内嵌装两套空间互隔90°电角度的主绕组（也称运行绕组）和辅绕组（也称起动绕组成副绕组）。主绕组接交流电源，辅绕组串接离心开关S或起动电容、运行电容等之后，再接入电源。转子为笼型铸铝转子，它是将铁心叠压后用铝铸入铁心的槽中，并一起铸出端环，使转子导条短路成鼠笼型。

　　单相异步电动机又分为单相电阻起动异步电动机，单相电容起动异步电动机、单相电容运转异步电动机和单相双值电容异步电动机。

　　2、三相异步电动机的基本结构

　　三相异步电动机主要有由定子和转子，轴承组成 。定子主要由铁心，三相绕组，机座，端盖组成。定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。三相绕组由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。其作用是通入三相交流电，产生旋转磁场。机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件，其作用是固定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。端盖主要起固定转子，支撑和防护作用。转子主要由铁心和绕组组成。转子铁心所用材料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上，大、中型异步电动机（转子直径在300~400毫米以上）的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。

　　转子绕组分为鼠笼式转子和绕线式转子。

　　（1）鼠笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。鼠笼转子分为：阻抗型转子、单鼠笼型转子、双鼠笼型转子、深槽式转子几种，起动转矩等特性各有不同。

　　（2）绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。

　　异步电动机的应用与测量

　　异步电动机具有结构简单、制造容易、价格低廉，运行可靠、维护方便、与变频器配套使用调速方便等优点，因而被广泛应用于金属切削机床、起重机、传送带、功率不大的水泵、通风机等生产机械的驱动。

　　由于异步电动机运行过程中必须从电网吸收感性无功功率，空载试验时，输出机械功率很小，电机输入电流主要用于建立励磁，功率因数较低，因此，必须采用在低功率因数下仍然能够准确执行测量任务的测试仪器，湖南银河电气有限公司在多年从事各类电机试验台的设计、生产、安装、调试的基础上，针对三相异步电动机试验需求专门设计WP4000高精度功率分析仪等标准化产品，实现了在0.05~1功率因数范围内的高准确度测量。

　　看了上文对异步电动机的介绍之后，大家应该对它的用途分类，工作原理都有了一些了解。异步电动机运行时，在气隙中的旋转磁场与转子绕组之间存在相对运动，依靠电磁感应作用使转子绕组中感应电流，产生电磁转矩，从而实现机电能量的转换。由于转子的转速与旋转磁场的转速不相等，所以称它为异步电动机。又因它的转子电流是靠电磁感应作用产生的，所以异步电动机也称为感应电机。