异步机是什么意思，异步主机的区别是什么

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本文目录导读：

1. 异步机的含义
2. 异步机的工作原理
3. 异步机与其他主机（以同步机为例）的区别

《深入探究异步机：异步机的含义、原理及与其他主机的区别》

异步机的含义

异步机，全称为异步电动机，是一种交流电机，它基于电磁感应原理工作，其转子的转速与定子旋转磁场的转速不同步，这也是“异步”名称的由来。

（一）定子部分

异步机的定子主要由定子铁芯、定子绕组和机座等组成，定子铁芯通常由硅钢片叠压而成，其作用是提供磁路，定子绕组则是由绝缘导线绕制而成的线圈，当三相交流电通入定子绕组时，会在定子铁芯内产生一个旋转磁场，这个旋转磁场的转速（同步转速）与电源频率和电机的磁极对数有关，其计算公式为：\(n_1 = \frac{60f}{p}\)，(n_1\)为同步转速（单位：转/分钟），\(f\)为电源频率（单位：赫兹），\(p\)为磁极对数。

（二）转子部分

转子是异步机的另一个重要组成部分，常见的转子类型有鼠笼型转子和绕线型转子。

1、鼠笼型转子

- 鼠笼型转子由转子铁芯和嵌在铁芯槽内的导条组成，导条两端分别用短路环连接起来，形成一个类似鼠笼的结构，当定子旋转磁场切割转子导条时，根据电磁感应定律，转子导条中会产生感应电动势，由于导条是闭合的，所以会产生感应电流，这个感应电流又与定子旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，使转子转动。

2、绕线型转子

- 绕线型转子的绕组与定子绕组相似，也是由绝缘导线绕制而成，绕线型转子的绕组通过滑环和电刷与外部电路相连，可以外接电阻来改善电机的启动性能和调速性能。

异步机的工作原理

1、电磁感应产生转矩

- 当定子绕组通入三相交流电后，产生的旋转磁场以同步转速\(n_1\)旋转，这个旋转磁场切割转子绕组（对于鼠笼型转子，切割转子导条），根据电磁感应定律\(e = -N\frac{d\varPhi}{dt}\)（(e\)为感应电动势，\(N\)为绕组匝数，\(\varPhi\)为磁通量），在转子绕组中产生感应电动势，由于转子绕组是闭合的，所以产生感应电流。

- 根据安培力公式\(F = BIL\)（(F\)为安培力，\(B\)为磁场强度，\(I\)为电流，\(L\)为导线长度），感应电流在定子旋转磁场中受到电磁力的作用，这个电磁力对转子产生电磁转矩，驱动转子转动。

2、转速关系

- 由于转子转动的方向与定子旋转磁场的方向相同，但转子的转速\(n\)总是小于定子旋转磁场的转速\(n_1\)，如果转子转速等于同步转速，那么转子绕组与定子旋转磁场之间就没有相对运动，也就不会产生感应电动势和感应电流，电机就无法产生转矩继续转动，两者转速之差与同步转速的比值称为转差率\(s\)，即\(s=\frac{n_1 - n}{n_1}\)，转差率是异步机的一个重要参数，它反映了转子与定子旋转磁场之间的相对运动程度，在正常运行时，转差率的值通常在0.01 - 0.06之间。

异步机与其他主机（以同步机为例）的区别

（一）转速特性

1、异步机

- 如前所述，异步机的转子转速\(n\)与同步转速\(n_1\)不同步，存在转差率，在负载变化时，转差率会发生变化，从而导致转子转速也会有一定的变化，当负载增大时，电机的电磁转矩需要增大来平衡负载转矩，此时转差率会增大，转子转速会略微降低。

2、同步机

- 同步机的转子转速与定子旋转磁场的转速严格保持同步，这是因为同步机的转子是由直流励磁或者永磁体产生磁场，定子旋转磁场与转子磁场之间存在着固定的磁拉力，使得转子紧紧跟随定子旋转磁场同步旋转，无论负载如何变化，只要电机处于同步运行状态，其转速就保持不变。

（二）结构差异

1、异步机

- 异步机的结构相对简单，特别是鼠笼型异步机，其转子结构简单、坚固，制造工艺相对容易，定子绕组和转子之间没有直接的电气连接（对于鼠笼型转子），减少了故障发生的概率。

2、同步机

- 同步机的结构相对复杂，同步机的转子需要直流励磁系统（对于电励磁同步机），这就需要额外的直流电源、滑环和电刷装置等，而且同步机的转子制造精度要求较高，因为要保证转子磁场与定子旋转磁场之间的准确同步关系。

（三）启动性能

1、异步机

- 鼠笼型异步机直接启动时，启动电流较大，通常可以达到额定电流的4 - 7倍，这是因为在启动瞬间，转子转速为零，定子旋转磁场以较高的速度切割转子绕组，产生很大的感应电动势和感应电流，不过，异步机的启动转矩相对较小，尤其是对于大容量的异步机，启动时可能需要采取一些特殊的启动方法，如降压启动等，以减小启动电流对电网的冲击。

2、同步机

- 同步机一般不能直接启动，因为同步机在启动时，如果直接施加三相交流电，由于转子的惯性，转子磁场不能立即与定子旋转磁场同步，会产生很大的冲击电流，甚至可能损坏电机，同步机通常需要采用专门的启动方法，如异步启动法（在转子上加装鼠笼型启动绕组）或者变频启动法等。

（四）效率和功率因数

1、异步机

- 在轻载运行时，异步机的效率和功率因数都比较低，这是因为异步机的磁场建立需要从电网吸收无功功率，而且在轻载时，电机的铜损、铁损等相对负载来说占比较大，随着负载的增加，异步机的效率和功率因数会逐渐提高，在接近额定负载时达到较高的值，但总体上异步机的功率因数通常低于同步机。

2、同步机

- 同步机可以通过调节励磁电流来控制功率因数，可以使功率因数达到较高的值，甚至可以实现功率因数为1的运行状态，同步机在正常运行时，由于其转子磁场与定子旋转磁场同步，其效率相对较高，尤其是在大型发电设备中，同步发电机被广泛应用。

（五）应用领域

1、异步机

- 异步机由于其结构简单、价格相对较低、可靠性高，在工业、农业、民用等领域得到广泛应用，在工厂中的各种机床、风机、水泵等设备，大多数采用异步电动机作为动力源，在家庭中，像空调、洗衣机等电器设备中的电机也多为异步机。

2、同步机

- 同步机主要应用于需要精确转速控制、对功率因数要求较高以及大容量的发电和电动设备中，在发电厂中，同步发电机是将机械能转化为电能的核心设备，在一些大型的工业驱动设备，如轧钢机、大型压缩机等，当需要高精度的转速控制时，也会采用同步电动机。

异步机和其他主机（如同步机）在多个方面存在明显的区别，这些区别使得它们各自适用于不同的应用场景，在工业和社会发展中都发挥着不可或缺的作用。