感應電動機，又稱為異步電動機，是一種常見的電動機類型。它主要由定子和轉子兩部分組成，通過定子產生的旋轉磁場來驅動轉子旋轉。本文將介紹感應電動機的旋轉磁場是如何形成的。

1. 旋轉磁場的基本概念

旋轉磁場是指在空間中以一定速度旋轉的磁場。在感應電動機中，旋轉磁場是由定子產生的，其方向和大小隨時間變化，形成一個旋轉的磁場。旋轉磁場的產生是感應電動機工作的基礎。

2. 定子的結構和原理

定子是感應電動機的一個重要組成部分，它由定子鐵芯和定子繞組組成。定子鐵芯通常由硅鋼片疊壓而成，以減小渦流損耗。定子繞組則由多匝導線繞制而成，分為三相繞組，分別稱為U相、V相和W相。

定子繞組的工作原理是利用三相交流電產生旋轉磁場。當三相交流電通過定子繞組時，由于電流的變化，會在定子鐵芯中產生交變磁通。這個交變磁通在空間中形成旋轉磁場。

3. 旋轉磁場的形成過程

旋轉磁場的形成過程可以分為以下幾個步驟：

3.1 三相交流電的產生

感應電動機的電源通常為三相交流電，其相位相差120度。三相交流電通過定子繞組，產生三相電流。

3.2 電流在定子繞組中產生磁場

當三相電流通過定子繞組時，會在定子鐵芯中產生磁場。由于電流的方向和大小隨時間變化，因此產生的磁場也是交變的。

3.3 交變磁場的合成

由于三相電流的相位相差120度，它們在空間中產生的磁場也會相互疊加。經過合成，形成一個旋轉的磁場。

3.4 旋轉磁場的旋轉速度

旋轉磁場的旋轉速度與電源頻率和磁極對數有關。公式為：n = 60f / p，其中n為旋轉速度，f為電源頻率，p為磁極對數。

4. 旋轉磁場與轉子的相互作用

當旋轉磁場在定子中形成后，它會與轉子產生相互作用。感應電動機的轉子通常為鼠籠式轉子，由導體條和兩端環組成。

4.1 旋轉磁場在轉子中產生感應電流

當旋轉磁場通過轉子時，會在轉子中的導體條中產生感應電動勢，從而產生感應電流。

4.2 感應電流與旋轉磁場的相互作用

感應電流在旋轉磁場中會受到洛倫茲力的作用，使其受到一個力矩，使轉子旋轉。

4.3 轉子的旋轉速度與旋轉磁場的旋轉速度

由于轉子中的感應電流受到的力矩與旋轉磁場的旋轉速度有關，因此轉子的旋轉速度會略低于旋轉磁場的旋轉速度，這就是為什么感應電動機被稱為異步電動機的原因。

5. 感應電動機的啟動和運行

5.1 啟動過程

在感應電動機啟動時，由于轉子尚未旋轉，轉子中的感應電流較大，受到的力矩也較大，使電動機能夠啟動。

5.2 運行過程

在感應電動機運行過程中，轉子的旋轉速度會逐漸接近旋轉磁場的旋轉速度，但始終有一定的差距。這個差距稱為滑差，滑差的大小與負載有關。

5.3 負載變化對感應電動機的影響

當負載增加時，轉子的旋轉速度會降低，滑差增大，感應電流增加，從而增加電動機的輸出力矩。相反，當負載減小時，轉子的旋轉速度會增加，滑差減小，感應電流減小，電動機的輸出力矩也會減小。

6. 感應電動機的優點和應用

6.1 優點

感應電動機具有結構簡單、運行可靠、維護方便、成本低等優點，因此在工業生產中得到了廣泛應用。

6.2 應用

感應電動機廣泛應用于各種機械設備中，如風機、泵、壓縮機、輸送帶等。此外，感應電動機還可以用于家用電器，如空調、冰箱、洗衣機等。

7. 結論

感應電動機的旋轉磁場是由定子產生的，通過三相交流電在定子繞組中產生交變磁場，經過合成形成一個旋轉的磁場。旋轉磁場與轉子中的感應電流相互作用，使轉子旋轉。感應電動機具有結構簡單、運行可靠等優點，在工業生產和家用電器中得到了廣泛應用。