感应(异步)电机知识概述

3、感应（异步）电机

3.1概念

感应电动机又称异步电动机”，即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。异步电机是一种交流电机，其负载时的转速与所接电网的频率之比不是恒定关系。还随着负载的大小发生变化。负载转矩越大，转子的转速越低。其转子的转速必须小于定子旋转磁场的转速，两个转速不能同步，故称异步”。

转子是可转动的导体，通常多呈鼠笼状。定子是电动机中不转动的部分，主要任务是产

生一个旋转磁场。旋转磁场并不是用机械方法来实现。而是以交流电通于数对电磁铁中，使

其磁极性质循环改变，故相当于一个旋转的磁场。这种电动机并不像直流电动机有电刷或集电环，依据所用交流电的种类有单相电动机和三相电动机，单相电动机用在如洗衣机，电风

扇等；三相电动机则作为工厂的动力设备。普通异步电机的定子绕组接交流电网，转子绕组

不需与其他电源连接。

3.2工作原理

当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生「

个旋转磁场（其转速为同步转速n1），该旋转磁场与转子绕组产生相对运动，转子绕组切割

磁感线产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产

生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁

场方向相同。故异步电动机又称为感应电动机。由于当转子转速逐渐接近同步转速时，感应

电流逐渐减小，所产生的电磁转矩也相应减小，当异步电动机工作在电动机状态时，转子转

速小于同步转速。为了描述转子转速n与同步转速n1之间的差别，引入转差率（slip），其

定义为。

工作原理图

3.3三相异步电机本体结构

定子部分：1）定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成一导磁部分；2）定子绕组：放在定子铁

心内圆槽内一导电部分；机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。

转子部分：1)转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分；2)转子绕组：a鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组；b绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。

气隙：异步电动机的气隙是均匀的，大小为机械条件所能允许达到的旳小值。

3.3.1鼠笼式

鼠笼式转子用铜条安装在转子铁芯槽内，两端用端环焊接，形状像鼠笼。中小型转子

般采用铸铝方式。

图表1 三相异步电动机本体主要部件拆分图(鼠笼)

3.3.2绕线式

绕线式转子的特点：

(1)可通过滑环和电刷在转子回路中引入附加电阻，以改善电机的启动和调速性能。

(2)转子绕组结构复杂，价格昂贵，运行可靠性差。

绕线式转子的绕组和定子绕组相似， 三相绕组连接成星形，三根端线连接到装在转轴上

的三个铜滑环上，通过一组电刷与外电路相连接。

绕线式转子的结构

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电潮一

图2绕线式三相异步电机接线结构图

3.321绕线式异步电动机转子电压

绕线式异步电动机转子电压，它是指电动机定子接额定电压，而转子开路时的电压，这

时转子并未旋转，电动机相当于一个感应变压器，转子电压来源于电磁感应，也就是从定子

感应而来；

转子电压的大小取决于转子与定子匝数比（相当于变压器的变比或原副边的匝数比）与定子

电压的乘积，转子电压可以高于定子电压，也可以低于定子电压。

3.3.3鼠笼与绕线式的优缺点

绕线式电动机有滑环；电刷有火花，有火灾、爆炸危险；高速不结固；软特性，可小范围调速；最大的优点就是启动转矩大，可以达到最大转矩，启动电流小，所以使用在启动转矩要求较高的场合。适用调速软特性的场合比如冶金、起重等，启动原理为改变转差率调速

起动。

鼠笼式电动机结构简单；结固；安全；价格低；机械硬特性，即恒速，适用恒速要求硬特性的场合；启动电流大，转矩小；启动原理为减压启动；没有特殊要求的场合都可以使用，我们平时看到的电机，大部分都是鼠笼式电动机。

鼠笼式电机的转子电阻只与它自身的材料大小，截面积等有关，其转子造好后，转子的

电阻就定了，它不可以像绕线式那样串电阻，还有调速的方法等等，所以绕线式具有一定优

越性。

3.4气隙

和其它电机一样，异步电动机的定子和转子之间必须有一气隙，由于气隙的存在，异步

电机磁路的磁阻远比变压器大，因而异步电机的激磁电流也比变压器的大的多。

激磁电流中大部分是无功电流，因而激磁电流过大是异步电动机功率因数较低的主要原

因，减小激磁电流最有效的方法是缩短气隙的长度，但是气隙过小，将使装配困难和运行不

可靠，因此，采用的最小气隙为机械条件所能容许达到的最大数值，一般为0.2-1.5mm。

气隙长度影响着空载电流及永磁发电机的功率及功率因数，原则上应尽量小些为宜。但

又不能太小，太小会影响机械可靠性以及影响永磁发电机的启动性，还会增加附加损耗，增

大磁噪声。