電機工作原理之：異步電動機

一般電動機的旋轉(zhuǎn)原理都是轉(zhuǎn)子作為帶電導(dǎo)體處在定子產(chǎn)生的磁場中，轉(zhuǎn)子因此受到電磁力的作用而旋轉(zhuǎn)。異步電動機也不例外。但是異步電動機的轉(zhuǎn)子是不通電的，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上的電是通過電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生的。

    為了說明異步電動機的基本原理，先作一個簡單的實驗。旋轉(zhuǎn)磁場拖動籠型轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)如圖I一13所示。一個裝有手柄的馬蹄形磁鐵，在它的兩極間放著一個可以自由轉(zhuǎn)動的，由許多銅條組成的導(dǎo)體。銅條兩端分別用金屬環(huán)短接，與籠形相似，稱為籠型轉(zhuǎn)子，磁鐵和轉(zhuǎn)子之間沒有機械聯(lián)系，當(dāng)用手搖手柄使馬蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時，籠型轉(zhuǎn)子就會跟著它一起旋轉(zhuǎn)。這是什么道理呢?根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)體和磁場之間有相對運動時，即導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運動時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在圖I一13中，當(dāng)馬蹄形磁鐵沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)時(從左向右看)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與磁場就有相對運動.也相當(dāng)于磁鐵不動，轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn)動，于是導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由于導(dǎo)體兩端被金屬環(huán)短接而形成閉合回路，在導(dǎo)體中就會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。感應(yīng)電流的方向可按右手法則判定，旋轉(zhuǎn)磁場拖動籠型轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)原理分析如圖1一14所示。當(dāng)導(dǎo)體在N極范圍內(nèi)時，感應(yīng)電流的方向是由外向里進人紙內(nèi)，用“x”表示。在S極范圍內(nèi)的導(dǎo)體，感應(yīng)電流的方向是由里向外由紙面流向讀者，用“·”表示。載流導(dǎo)體在磁場中會受到電磁力的作用，電磁力的方向可按左手法則判定。在圖I一14旋轉(zhuǎn)磁場拖動籠型轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)原理分析中，N極范圍內(nèi)導(dǎo)體的受力方向是向左，而S極范圍內(nèi)導(dǎo)體的受力方向則向右。這一對力形成逆時針方向的力矩，于是轉(zhuǎn)子同旋轉(zhuǎn)磁鐵一樣也按逆時針方向旋轉(zhuǎn)起來了。若旋轉(zhuǎn)磁鐵按順時針方向旋轉(zhuǎn)，同理轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也會改為順時針。可見轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向相同。

從上述實驗可知，由于有了旋轉(zhuǎn)磁鐵(即旋轉(zhuǎn)磁場)，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，而載流導(dǎo)體(就是轉(zhuǎn)子導(dǎo)體)在磁場中又受到電磁力的作用，于是使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，這就是異步電動機旋轉(zhuǎn)的基本原理。因為轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電流是靠電磁感應(yīng)產(chǎn)生的，所以又叫做感應(yīng)電動機。