一，什么是感應(yīng)電動機(jī)

感應(yīng)電動機(jī)，又稱為異步電動機(jī)，是交流電動機(jī)的一種，其工作原理基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在感應(yīng)電動機(jī)中，電流通過定子（電動機(jī)的靜止部分）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子（電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分）則因感應(yīng)到旋轉(zhuǎn)磁場中的變化而產(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)電動機(jī)能夠?qū)㈦娔苡行У剞D(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而驅(qū)動各種設(shè)備和機(jī)械進(jìn)行工作。

具體來說，感應(yīng)電動機(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相位相連。當(dāng)電源通電時，三組繞組中的電流會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，這個磁場的旋轉(zhuǎn)速度（同步速度）與電源的頻率和電動機(jī)的極數(shù)有關(guān)。

轉(zhuǎn)子通常是一個圓柱形的鐵心，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部分（如條形或籠形），以便在感應(yīng)到旋轉(zhuǎn)磁場時能夠形成渦流。當(dāng)轉(zhuǎn)子處于定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場中時，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)體會產(chǎn)生渦流。這些渦流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生電磁力，推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

感應(yīng)電動機(jī)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(jī)需要克服負(fù)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(wǎng)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(yīng)電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、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、國防和日常生活等領(lǐng)域。同時，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)中扮演著越來越重要的角色。

二、感應(yīng)電動機(jī)的工作方式

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

1、啟動階段

在啟動階段，感應(yīng)電動機(jī)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(zhuǎn)磁場。這個旋轉(zhuǎn)磁場的頻率等于電源的頻率，其產(chǎn)生是基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象和磁場相互作用的原理。當(dāng)交流電流通過定子繞組時，產(chǎn)生的電流會在定子繞組中形成旋轉(zhuǎn)磁場，這個磁場是電動機(jī)工作的關(guān)鍵。

在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，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）開始感受到變化的磁場。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)體（轉(zhuǎn)子）處于變化的磁場中時，會感應(yīng)出電流。這種在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出的電流稱為渦流，渦流也會形成一個相對于定子旋轉(zhuǎn)的磁場。

接下來，轉(zhuǎn)子上的渦流產(chǎn)生的磁場與定子的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生一個電磁力。這個電磁力使轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)，并逐漸增加電動機(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，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)電動機(jī)在啟動階段能夠平穩(wěn)地過渡到穩(wěn)定運(yùn)行階段。

2、穩(wěn)定運(yùn)行階段

當(dāng)轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)后，感應(yīng)電動機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。在這個階段，定子的旋轉(zhuǎn)磁場將持續(xù)感應(yīng)出轉(zhuǎn)子上的渦流，并產(chǎn)生一個相對于定子旋轉(zhuǎn)的磁場。這個磁場與定子的磁場相互作用，繼續(xù)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)力矩，驅(qū)動轉(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)子之間的磁場相互作用。定子繞組中的交流電流不斷產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而轉(zhuǎn)子中的渦流則與這個旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，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機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，還使得電動機(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，電子式軟起動控制器等先進(jìn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電動機(jī)的起動過程中。這些技術(shù)能夠有效地控制電動機(jī)的起動電流和起動時間，減少對電網(wǎng)的沖擊和機(jī)械設(shè)備的損耗，提高電動機(jī)的起動性能和可靠性。

感應(yīng)電動機(jī)的工作方式基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象和磁場相互作用原理。通過定子繞組中的交流電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，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。其啟動階段和穩(wěn)定運(yùn)行階段共同構(gòu)成了電動機(jī)從靜止到穩(wěn)定輸出的完整過程。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，感應(yīng)電動機(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)電動機(jī)的啟動方法

我們知道感應(yīng)電動機(jī)是自啟動的，即當(dāng)向電動機(jī)供電時，它無需任何外部幫助即可開始旋轉(zhuǎn)。當(dāng)感應(yīng)電動機(jī)在初始沒有電阻的情況下（即在啟動過程中）啟動時，轉(zhuǎn)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(jīng)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(jī)
2. 自耦變壓器啟動器
3. 反應(yīng)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(zhuǎn)子電阻起動器用于繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的起動。

感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動器通常設(shè)計(jì)為在三角形連接上運(yùn)行，但在啟動期間由星形連接提供電源，因?yàn)檫@樣啟動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，連接從星形連接變?yōu)槿切芜B接。

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

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

在啟動過程中，變壓器變比的設(shè)置應(yīng)保證啟動電流不超過安全限值。一旦感應(yīng)電機(jī)開始運(yùn)行并達(dá)到穩(wěn)態(tài)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(qū)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(xiàn)在啟動時電抗平滑減小，啟動電流增大，轉(zhuǎn)矩也無級變化。在這種方法中，電機(jī)啟動時沒有任何沖擊，并且加速平穩(wěn)，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(jī)作為單相電機(jī)運(yùn)行，此時的速度-扭矩特性類似于圖中的曲線A。

當(dāng)速度達(dá)到穩(wěn)態(tài)值時，阻抗完全消除，此時曲線類似于B，這是機(jī)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(wěn)。

部分繞組啟動方式是鼠籠式感應(yīng)電機(jī)所特有的。在這種方法中，兩個或多個起動器繞組并聯(lián)。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(jī)達(dá)到穩(wěn)定速度，兩個繞組就連接起來。

特別是對于繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)，使用轉(zhuǎn)子電阻啟動器。該方法是在轉(zhuǎn)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(nèi)。

隨著轉(zhuǎn)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(jìn)行頻繁的重載啟動和停止啟動。