感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作原理 淺談感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和異步電機(jī)的區(qū)別

　　本文主要是關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的相關(guān)介紹，并著重對感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和異步電機(jī)的區(qū)別進(jìn)行了詳盡的區(qū)分。

　　感應(yīng)電動(dòng)機(jī)

　　感應(yīng)電動(dòng)機(jī) ［1］ ，又稱“異步電動(dòng)機(jī)”，是將轉(zhuǎn)子置于旋轉(zhuǎn)磁場中，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，獲得一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，因而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。轉(zhuǎn)子是可轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)體，通常多呈鼠籠狀。由電氣工程師尼古拉·特斯拉于1887年發(fā)明。詞條介紹了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的概念、發(fā)明者、工作原理、基本結(jié)構(gòu)、工作方式、制動(dòng)方式、異步特征、規(guī)格以及故障檢查。

　　感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又稱“異步電動(dòng)機(jī)（asynchronousmotor）”，即轉(zhuǎn)子置于旋轉(zhuǎn)磁場中，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，獲得一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，因而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　轉(zhuǎn)子是可轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)體，通常多呈鼠籠狀。定子是電動(dòng)機(jī)中不轉(zhuǎn)動(dòng)的部分，主要任務(wù)是產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場并不是用機(jī)械方法來實(shí)現(xiàn)。而是以交流電通于數(shù)對電磁鐵中，使其磁極性質(zhì)循環(huán)改變，故相當(dāng)于一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場。這種電動(dòng)機(jī)并不像直流電動(dòng)機(jī)有電刷或集電環(huán)，依據(jù)所用交流電的種類有單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)，單相電動(dòng)機(jī)用在如洗衣機(jī)，電風(fēng)扇等；三相電動(dòng)機(jī)則作為工廠的動(dòng)力設(shè)備。

　　基本結(jié)構(gòu)

　　單相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

　　單相異步電動(dòng)機(jī)就是只需單相交流電源供電的電動(dòng)機(jī) ［2］ 。單相異步電動(dòng)機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、軸承、機(jī)殼、端蓋等構(gòu)成。定子由機(jī)座和帶繞組的鐵心組成。鐵心由硅鋼片沖槽疊壓而成，槽內(nèi)嵌裝兩套空間互隔90°電角度的主繞組（也稱運(yùn)行繞組）和輔繞組（也稱起動(dòng)繞組成副繞組）。主繞組接交流電源，輔繞組串接離心開關(guān)S或起動(dòng)電容、運(yùn)行電容等之后，再接入電源。轉(zhuǎn)子為籠型鑄鋁轉(zhuǎn)子，它是將鐵心疊壓后用鋁鑄入鐵心的槽中，并一起鑄出端環(huán)，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條短路成鼠籠型。

　　單相異步電動(dòng)機(jī)又分為單相電阻起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)、單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)和單相雙值電容異步電動(dòng)機(jī)。

　　三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

　　三相異步電動(dòng)機(jī)主要有由定子和轉(zhuǎn)子，軸承組成 ［3］ 。定子主要由鐵心，三相繞組，機(jī)座，端蓋組成。定子鐵心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。三相繞組由三個(gè)在空間互隔120°電角度、隊(duì)稱排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個(gè)線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。其作用是通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。機(jī)座通常為鑄鐵件，大型異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座一般用鋼板焊成，微型電動(dòng)機(jī)的機(jī)座采用鑄鋁件，其作用是固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護(hù)、散熱等作用。封閉式電機(jī)的機(jī)座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護(hù)式電機(jī)的機(jī)座兩端端蓋開有通風(fēng)孔，使電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的空氣可直接對流，以利于散熱。端蓋主要起固定轉(zhuǎn)子，支撐和防護(hù)作用。轉(zhuǎn)子主要由鐵心和繞組組成。轉(zhuǎn)子鐵心所用材料與定子一樣，由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來安置轉(zhuǎn)子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來沖制轉(zhuǎn)子鐵心。一般小型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上，大、中型異步電動(dòng)機(jī)（轉(zhuǎn)子直徑在300~400毫米以上）的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子繞組分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。 （1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個(gè)環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個(gè)繞組的外形像一個(gè)鼠籠，故稱籠型繞組。小型籠型電動(dòng)機(jī)采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組，對于100KW以上的電動(dòng)機(jī)采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。鼠籠轉(zhuǎn)子分為：阻抗型轉(zhuǎn)子、單鼠籠型轉(zhuǎn)子、雙鼠籠型轉(zhuǎn)子、深槽式轉(zhuǎn)子幾種，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等特性各有不同。 （2）繞線式轉(zhuǎn)子：繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是一個(gè)對稱的三相繞組，一般接成星形，三個(gè)出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個(gè)集流環(huán)上，再通過電刷與外電路聯(lián)接。

　　工作方式

　　1 異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式

　　1.1 軟起動(dòng)

　　隨著微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，在相關(guān)的控制工程領(lǐng)域中先后研制成功了一批電子式軟起動(dòng)控制器，廣泛應(yīng)用在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程，降壓啟動(dòng)器隨之被替代。當(dāng)前電子式的軟起動(dòng)設(shè)施都使用的是晶閘管的調(diào)壓電路，其電路構(gòu)成如下所描述：晶閘管六只，兩兩反并聯(lián)后串聯(lián)至三相電源上，待系統(tǒng)發(fā)送起動(dòng)信號(hào)后，微機(jī)控制起動(dòng)器系統(tǒng)立即進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，令晶閘管輸送觸發(fā)信號(hào)，使晶閘管的導(dǎo)通角得到控制，根據(jù)給定的輸出，調(diào)節(jié)輸出電壓，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的控制。該起動(dòng)方式適合各種功率值的三相交流異步電動(dòng)機(jī)包括六根和三根連接方式的起動(dòng)控制。

　　1.2 直接起動(dòng)

　　此種起動(dòng)方式是電機(jī)起動(dòng)方式中最基礎(chǔ)最簡單的，首先借助用刀開關(guān)使電動(dòng)機(jī)與電網(wǎng)進(jìn)行連接，此時(shí)在額定電壓下電動(dòng)機(jī)起動(dòng)并運(yùn)行起來，該方式特點(diǎn)為：投資少，設(shè)備簡單、數(shù)量少，雖然起動(dòng)時(shí)間短，但起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩較小，電流較大，比較適合應(yīng)用在容量小的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。

　　1.3 降壓起動(dòng)

　　由于直接起動(dòng)存在較大的缺點(diǎn)，降壓起動(dòng)隨之產(chǎn)生。這種起動(dòng)方式適用的起動(dòng)環(huán)境為空載和輕載這兩種情況，由于降壓起動(dòng)方式是在同時(shí)實(shí)現(xiàn)了限制起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流的，因此起動(dòng)工作結(jié)束后需要使工作的電路恢復(fù)到額定狀態(tài)。

　　感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作原理

　　通過定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場（其轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速n1）與轉(zhuǎn)子繞組的相對運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，從而使轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流與磁場作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速逐漸接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，感應(yīng)電流逐漸減小，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)減小，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速。為了描述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與同步轉(zhuǎn)速n1之間的差別，引入轉(zhuǎn)差率（slip）。

　　感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和異步電機(jī)的區(qū)別

　　「異步電動(dòng)機(jī)」和「感應(yīng)電動(dòng)機(jī)」這兩個(gè)詞在電機(jī)專業(yè)課本中非常常見，并且經(jīng)常換用。那么這兩個(gè)詞到底有沒有區(qū)別呢？

　　1、辭海

　　辭海收錄了「異步電動(dòng)機(jī)」詞條（鏈接），其解釋為：

　　異步電動(dòng)機(jī)，又稱「感應(yīng)電動(dòng)機(jī)」。利用定子與轉(zhuǎn)子間氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用的一種交流電動(dòng)機(jī)。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速。電力傳動(dòng)機(jī)械中有90%左右由其驅(qū)動(dòng)。

　　可見，辭海認(rèn)為「異步電動(dòng)機(jī)」和「感應(yīng)電動(dòng)機(jī)」這兩個(gè)詞是等價(jià)的。

　　2、維基百科

　　維基百科「異步電動(dòng)機(jī)」詞條（鏈接）中給出了異步電動(dòng)機(jī)和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的區(qū)別：

　　異步電動(dòng)機(jī)是一種交流電動(dòng)機(jī)，其負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)頻率之比不是恒定值。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（InducTIon motor）是一種僅有一套繞組連接電源的異步電動(dòng)機(jī)。在不致引起誤解和混淆的情況下，一般可稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為異步電動(dòng)機(jī)。IEC標(biāo)準(zhǔn)中指出：「感應(yīng)電動(dòng)機(jī)」一詞，在許多國家中實(shí)際上是作為「異步電動(dòng)機(jī)」的同義詞使用，而其他一些國家則只使用「異步電動(dòng)機(jī)」一詞來表示這兩種概念。

　　按照維基百科的解釋，「感應(yīng)電動(dòng)機(jī)」僅僅是「異步電動(dòng)機(jī)」的一個(gè)子類。

　　3、教材慣例

　　在陳伯時(shí)的教材「電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)」一書中，陳老先生明確在書中指出（第4版，第113頁）：

　　交流電動(dòng)機(jī)有異步電動(dòng)機(jī)（即感應(yīng)電動(dòng)機(jī)）和同步電動(dòng)機(jī)兩大類……

　　在辜承林老師的「電機(jī)學(xué)」異步電機(jī)章節(jié)的開篇中，作者就提出

　　異步電機(jī)是一種交流電機(jī)，也叫感應(yīng)電機(jī)，主要作電動(dòng)機(jī)使用……

　　可見，陳伯時(shí)和辜承林都認(rèn)為異步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)是一回事。

　　感應(yīng)電機(jī)和普通電機(jī)的區(qū)別

　　一般是將感應(yīng)式電機(jī)跟可逆式電機(jī)做對比：

　　感應(yīng)式電機(jī)特征：

　　1、感應(yīng)馬達(dá)指的是感應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)型馬達(dá)。在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)中都使用輔助線圈和電容。其結(jié)構(gòu)簡單，信賴度高，效率也頗大。

　　2、可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，隨負(fù)荷的增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速也會(huì)改變。適用于不需要速度控制的用途上。有單相感應(yīng)電機(jī)和三相感應(yīng)電機(jī)兩種。

　　3、馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生于轉(zhuǎn)速方向逆方向的轉(zhuǎn)矩，因此不可能在短時(shí)間內(nèi)改變方向。

　　可逆式電機(jī)特征

　　1、可逆馬達(dá)為電容運(yùn)轉(zhuǎn)型感應(yīng)馬達(dá)。（又稱阻尼馬達(dá)）常使用與頻繁正反轉(zhuǎn)的用途。

　　2、可以瞬間正逆運(yùn)轉(zhuǎn)。裝上簡便的制動(dòng)裝置，能在短時(shí)間之內(nèi)正逆旋轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)定子線圈的主線圈和副線圈相同，使得正逆運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)擁有相同的特征。

　　3、為了提升短時(shí)間內(nèi)的正、逆轉(zhuǎn)的瞬間可逆性，把啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩加大。

　　4、為了防止超運(yùn)轉(zhuǎn)，利用簡便的阻尼裝置來取代若干維持力。停止時(shí)間能阻止超運(yùn)轉(zhuǎn)，瞬間能力非常好。

　　5、使用轉(zhuǎn)換按鈕，以簡易和快速的方式轉(zhuǎn)換馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向。

　　注意：可逆式馬達(dá)具有短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)正逆運(yùn)轉(zhuǎn)的特性，因頻繁正逆運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成較大的能量損失，其溫度上升較快，因此運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間定為30分鐘。

　　結(jié)語

　　關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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