一，什么是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，又稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)，是交流電動(dòng)機(jī)的一種，其工作原理基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，電流通過(guò)定子（電動(dòng)機(jī)的靜止部分）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子（電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分）則因感應(yīng)到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的變化而產(chǎn)生電流（渦流），進(jìn)而受到電磁力的作用而旋轉(zhuǎn)。這種工作方式使得感應(yīng)電動(dòng)機(jī)能夠?qū)㈦娔苡行У剞D(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)各種設(shè)備和機(jī)械進(jìn)行工作。

具體來(lái)說(shuō)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子由三組繞組（或更多組）組成，每組繞組都與交流電源的一個(gè)相位相連。當(dāng)電源通電時(shí)，三組繞組中的電流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度（同步速度）與電源的頻率和電動(dòng)機(jī)的極數(shù)有關(guān)。

轉(zhuǎn)子通常是一個(gè)圓柱形的鐵心，表面覆蓋有導(dǎo)電材料（如銅或鋁），這些導(dǎo)電材料被切割成多個(gè)部分（如條形或籠形），以便在感應(yīng)到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)能夠形成渦流。當(dāng)轉(zhuǎn)子處于定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中時(shí)，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生渦流。這些渦流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁力，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式通常包括直接啟動(dòng)、降壓?jiǎn)?dòng)和軟啟動(dòng)等。在啟動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)需要克服負(fù)載的靜摩擦力和慣性力，因此啟動(dòng)電流通常較大。為了減小啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，可以采用一些特殊的啟動(dòng)方法，如星-三角啟動(dòng)、自耦變壓器啟動(dòng)等。

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、國(guó)防和日常生活等領(lǐng)域。同時(shí)，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和新型控制技術(shù)的應(yīng)用，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的性能和效率得到了進(jìn)一步提高，使其在現(xiàn)代工業(yè)中扮演著越來(lái)越重要的角色。

二、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作方式

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，又稱(chēng)異步電動(dòng)機(jī)，是現(xiàn)代工業(yè)和家用電氣中廣泛應(yīng)用的一種交流電動(dòng)機(jī)。它的工作方式主要包括啟動(dòng)階段和穩(wěn)定運(yùn)行階段，這兩個(gè)階段共同構(gòu)成了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)從靜止到穩(wěn)定輸出的完整過(guò)程。

1、啟動(dòng)階段

在啟動(dòng)階段，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子繞組首先通過(guò)外部電源提供三相交流電，從而在定子繞組中形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率等于電源的頻率，其產(chǎn)生是基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象和磁場(chǎng)相互作用的原理。當(dāng)交流電流通過(guò)定子繞組時(shí)，產(chǎn)生的電流會(huì)在定子繞組中形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)是電動(dòng)機(jī)工作的關(guān)鍵。

在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)體（通常為鋁或銅制成，且表面有導(dǎo)電棒插入）開(kāi)始感受到變化的磁場(chǎng)。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)體（轉(zhuǎn)子）處于變化的磁場(chǎng)中時(shí)，會(huì)感應(yīng)出電流。這種在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出的電流稱(chēng)為渦流，渦流也會(huì)形成一個(gè)相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。

接下來(lái)，轉(zhuǎn)子上的渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生一個(gè)電磁力。這個(gè)電磁力使轉(zhuǎn)子開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，并逐漸增加電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。值得注意的是，由于轉(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，這使得感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)階段能夠平穩(wěn)地過(guò)渡到穩(wěn)定運(yùn)行階段。

2、穩(wěn)定運(yùn)行階段

當(dāng)轉(zhuǎn)子開(kāi)始旋轉(zhuǎn)后，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。在這個(gè)階段，定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將持續(xù)感應(yīng)出轉(zhuǎn)子上的渦流，并產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)與定子的磁場(chǎng)相互作用，繼續(xù)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)力矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。

穩(wěn)定運(yùn)行階段的關(guān)鍵在于定子和轉(zhuǎn)子之間的磁場(chǎng)相互作用。定子繞組中的交流電流不斷產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，而轉(zhuǎn)子中的渦流則與這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生持續(xù)的電磁力，使轉(zhuǎn)子保持穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。這種相互作用不僅保證了電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，還使得電動(dòng)機(jī)能夠?qū)㈦娔芨咝У剞D(zhuǎn)化為機(jī)械能，輸出給負(fù)載。

此外，隨著微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子式軟起動(dòng)控制器等先進(jìn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中。這些技術(shù)能夠有效地控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和起動(dòng)時(shí)間，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊和機(jī)械設(shè)備的損耗，提高電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和可靠性。

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作方式基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象和磁場(chǎng)相互作用原理。通過(guò)定子繞組中的交流電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，進(jìn)而感應(yīng)轉(zhuǎn)子中的電流，產(chǎn)生電磁力使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出給負(fù)載。其啟動(dòng)階段和穩(wěn)定運(yùn)行階段共同構(gòu)成了電動(dòng)機(jī)從靜止到穩(wěn)定輸出的完整過(guò)程。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的性能和可靠性得到了不斷提高，在工業(yè)和家庭電氣中得到了廣泛應(yīng)用。

三、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法

我們知道感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是自啟動(dòng)的，即當(dāng)向電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，它無(wú)需任何外部幫助即可開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在初始沒(méi)有電阻的情況下（即在啟動(dòng)過(guò)程中）啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電路中可能會(huì)流過(guò)巨大的電流，這可能會(huì)永久損壞電路。為了克服這個(gè)問(wèn)題，已經(jīng)引入了各種方法來(lái)限制啟動(dòng)電流。其中一些方法是

1. 星三角起動(dòng)機(jī)
2. 自耦變壓器啟動(dòng)器
3. 反應(yīng)堆啟動(dòng)器
4. 飽和電抗器啟動(dòng)器
5. 部分繞組啟動(dòng)器
6. 交流電壓控制器啟動(dòng)器
7. 轉(zhuǎn)子電阻起動(dòng)器用于繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。

感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通常設(shè)計(jì)為在三角形連接上運(yùn)行，但在啟動(dòng)期間由星形連接提供電源，因?yàn)檫@樣啟動(dòng)器電壓和電流比三角形連接減少 1/√3 倍。當(dāng)電機(jī)達(dá)到穩(wěn)態(tài)速度時(shí)，連接從星形連接變?yōu)槿切芜B接。

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的另一種啟動(dòng)方法是自耦變壓器啟動(dòng)。因?yàn)槲覀冎琅ぞ嘏c電壓的平方成正比。

在自耦變壓器中，降低啟動(dòng)電壓和電流以克服由于電流非常大而導(dǎo)致的過(guò)熱問(wèn)題。

在啟動(dòng)過(guò)程中，變壓器變比的設(shè)置應(yīng)保證啟動(dòng)電流不超過(guò)安全限值。一旦感應(yīng)電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行并達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，自耦變壓器就會(huì)與電源斷開(kāi)。此處給出了電路圖。

另一種啟動(dòng)方法是使用飽和電抗器驅(qū)動(dòng)器的軟啟動(dòng)。在這種方法中，在電路中引入高電抗，使得啟動(dòng)扭矩接近于零。

現(xiàn)在啟動(dòng)時(shí)電抗平滑減小，啟動(dòng)電流增大，轉(zhuǎn)矩也無(wú)級(jí)變化。在這種方法中，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)沒(méi)有任何沖擊，并且加速平穩(wěn)，這就是為什么它被稱(chēng)為軟星。

軟啟動(dòng)的不平衡啟動(dòng)方案是另一種類(lèi)型的啟動(dòng)方法，其中僅在一個(gè)電源相位中引入阻抗。啟動(dòng)時(shí)阻抗保持很高，使電機(jī)作為單相電機(jī)運(yùn)行，此時(shí)的速度-扭矩特性類(lèi)似于圖中的曲線(xiàn)A。

當(dāng)速度達(dá)到穩(wěn)態(tài)值時(shí)，阻抗完全消除，此時(shí)曲線(xiàn)類(lèi)似于B，這是機(jī)器的自然特性。這種啟動(dòng)方式也沒(méi)有任何的頓挫感，操作非常平穩(wěn)。

部分繞組啟動(dòng)方式是鼠籠式感應(yīng)電機(jī)所特有的。在這種方法中，兩個(gè)或多個(gè)起動(dòng)器繞組并聯(lián)。最初，僅連接一個(gè)繞組，從而增加啟動(dòng)器阻抗并減少啟動(dòng)電流。一旦電機(jī)達(dá)到穩(wěn)定速度，兩個(gè)繞組就連接起來(lái)。

特別是對(duì)于繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子電機(jī)，使用轉(zhuǎn)子電阻啟動(dòng)器。該方法是在轉(zhuǎn)子電路中使用外部電阻來(lái)限制啟動(dòng)電流。的最大值選擇電阻將零速時(shí)的電流限制在安全值內(nèi)。

隨著轉(zhuǎn)速的增加，截面電阻溫升比其他高加速啟動(dòng)方式要低，這種啟動(dòng)方式可以進(jìn)行頻繁的重載啟動(dòng)和停止啟動(dòng)。