一，什么是感應電動機

感應電動機，又稱為異步電動機，是交流電動機的一種，其工作原理基于電磁感應現象。在感應電動機中，電流通過定子（電動機的靜止部分）產生旋轉磁場，轉子（電動機的旋轉部分）則因感應到旋轉磁場中的變化而產生電流（渦流），進而受到電磁力的作用而旋轉。這種工作方式使得感應電動機能夠將電能有效地轉化為機械能，從而驅動各種設備和機械進行工作。

具體來說，感應電動機的定子由三組繞組（或更多組）組成，每組繞組都與交流電源的一個相位相連。當電源通電時，三組繞組中的電流會產生一個旋轉磁場，這個磁場的旋轉速度（同步速度）與電源的頻率和電動機的極數有關。

轉子通常是一個圓柱形的鐵心，表面覆蓋有導電材料（如銅或鋁），這些導電材料被切割成多個部分（如條形或籠形），以便在感應到旋轉磁場時能夠形成渦流。當轉子處于定子產生的旋轉磁場中時，由于電磁感應現象，轉子中的導體會產生渦流。這些渦流與旋轉磁場相互作用，產生電磁力，推動轉子旋轉。

感應電動機的啟動方式通常包括直接啟動、降壓啟動和軟啟動等。在啟動過程中，電動機需要克服負載的靜摩擦力和慣性力，因此啟動電流通常較大。為了減小啟動電流對電網的沖擊，可以采用一些特殊的啟動方法，如星-三角啟動、自耦變壓器啟動等。

感應電動機具有結構簡單、運行可靠、維護方便、成本較低等優點，因此被廣泛應用于工業、農業、交通、國防和日常生活等領域。同時，隨著電力電子技術的發展和新型控制技術的應用，感應電動機的性能和效率得到了進一步提高，使其在現代工業中扮演著越來越重要的角色。

二、感應電動機的工作方式

感應電動機，又稱異步電動機，是現代工業和家用電氣中廣泛應用的一種交流電動機。它的工作方式主要包括啟動階段和穩定運行階段，這兩個階段共同構成了感應電動機從靜止到穩定輸出的完整過程。

1、啟動階段

在啟動階段，感應電動機的定子繞組首先通過外部電源提供三相交流電，從而在定子繞組中形成旋轉磁場。這個旋轉磁場的頻率等于電源的頻率，其產生是基于電磁感應現象和磁場相互作用的原理。當交流電流通過定子繞組時，產生的電流會在定子繞組中形成旋轉磁場，這個磁場是電動機工作的關鍵。

在旋轉磁場的作用下，轉子中的導體（通常為鋁或銅制成，且表面有導電棒插入）開始感受到變化的磁場。根據電磁感應定律，當導體（轉子）處于變化的磁場中時，會感應出電流。這種在轉子中感應出的電流稱為渦流，渦流也會形成一個相對于定子旋轉的磁場。

接下來，轉子上的渦流產生的磁場與定子的旋轉磁場相互作用，產生一個電磁力。這個電磁力使轉子開始旋轉，并逐漸增加電動機的轉速。值得注意的是，由于轉子轉速逐漸接近同步轉速時，感應電流逐漸減小，所產生的電磁轉矩也相應減小，這使得感應電動機在啟動階段能夠平穩地過渡到穩定運行階段。

2、穩定運行階段

當轉子開始旋轉后，感應電動機進入穩定運行階段。在這個階段，定子的旋轉磁場將持續感應出轉子上的渦流，并產生一個相對于定子旋轉的磁場。這個磁場與定子的磁場相互作用，繼續產生一個旋轉力矩，驅動轉子繼續旋轉。

穩定運行階段的關鍵在于定子和轉子之間的磁場相互作用。定子繞組中的交流電流不斷產生旋轉磁場，而轉子中的渦流則與這個旋轉磁場相互作用，產生持續的電磁力，使轉子保持穩定的旋轉狀態。這種相互作用不僅保證了電動機的穩定運行，還使得電動機能夠將電能高效地轉化為機械能，輸出給負載。

此外，隨著微型計算機控制技術的迅猛發展，電子式軟起動控制器等先進技術被廣泛應用于電動機的起動過程中。這些技術能夠有效地控制電動機的起動電流和起動時間，減少對電網的沖擊和機械設備的損耗，提高電動機的起動性能和可靠性。

感應電動機的工作方式基于電磁感應現象和磁場相互作用原理。通過定子繞組中的交流電流產生旋轉磁場，進而感應轉子中的電流，產生電磁力使轉子旋轉，并將電能轉化為機械能輸出給負載。其啟動階段和穩定運行階段共同構成了電動機從靜止到穩定輸出的完整過程。隨著技術的不斷發展，感應電動機的性能和可靠性得到了不斷提高，在工業和家庭電氣中得到了廣泛應用。

三、感應電動機的啟動方法

我們知道感應電動機是自啟動的，即當向電動機供電時，它無需任何外部幫助即可開始旋轉。當感應電動機在初始沒有電阻的情況下（即在啟動過程中）啟動時，轉子電路中可能會流過巨大的電流，這可能會永久損壞電路。為了克服這個問題，已經引入了各種方法來限制啟動電流。其中一些方法是

1. 星三角起動機
2. 自耦變壓器啟動器
3. 反應堆啟動器
4. 飽和電抗器啟動器
5. 部分繞組啟動器
6. 交流電壓控制器啟動器
7. 轉子電阻起動器用于繞線轉子電動機的起動。

感應電機驅動器通常設計為在三角形連接上運行，但在啟動期間由星形連接提供電源，因為這樣啟動器電壓和電流比三角形連接減少 1/√3 倍。當電機達到穩態速度時，連接從星形連接變為三角形連接。

感應電動機的另一種啟動方法是自耦變壓器啟動。因為我們知道扭矩與電壓的平方成正比。

在自耦變壓器中，降低啟動電壓和電流以克服由于電流非常大而導致的過熱問題。

在啟動過程中，變壓器變比的設置應保證啟動電流不超過安全限值。一旦感應電機開始運行并達到穩態值，自耦變壓器就會與電源斷開。此處給出了電路圖。

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

現在啟動時電抗平滑減小，啟動電流增大，轉矩也無級變化。在這種方法中，電機啟動時沒有任何沖擊，并且加速平穩，這就是為什么它被稱為軟星。

軟啟動的不平衡啟動方案是另一種類型的啟動方法，其中僅在一個電源相位中引入阻抗。啟動時阻抗保持很高，使電機作為單相電機運行，此時的速度-扭矩特性類似于圖中的曲線A。

當速度達到穩態值時，阻抗完全消除，此時曲線類似于B，這是機器的自然特性。這種啟動方式也沒有任何的頓挫感，操作非常平穩。

部分繞組啟動方式是鼠籠式感應電機所特有的。在這種方法中，兩個或多個起動器繞組并聯。最初，僅連接一個繞組，從而增加啟動器阻抗并減少啟動電流。一旦電機達到穩定速度，兩個繞組就連接起來。

特別是對于繞線轉子電機，使用轉子電阻啟動器。該方法是在轉子電路中使用外部電阻來限制啟動電流。的最大值選擇電阻將零速時的電流限制在安全值內。

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