感应电动机是将电能转换成机械能的交流电机。感应电动机广泛应用于从基本家用电器到重工业的各种应用。该机器具有许多难以计数的应用，您可以通过了解感应电动机本身消耗的全球发电量中几乎有30％来想象秤的规模。这台惊人的机器是伟大的科学家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）发明的，这项发明永久改变了人类文明的进程。
这是我们在日常生活中发现的单相和三相感应电动机的几种应用。
单相感应电动机的应用：
- 家里的电风扇
- 钻孔机
- 水泵
- 磨床
- 玩具
- 吸尘器
- 排气扇
- 压缩机和电动剃须刀
三相感应电动机的应用：
- 小型，中型和大型行业。
- 升降机
- 吊车
- 驾驶车床
- 榨油厂
- 机械臂
- 输送带系统
- 重型破碎机
该感应电动机在许多大小和具有相特性和电气额定值形状。它们的大小从几厘米到几米不等，额定功率从0.5Hp到10000Hp。用户可以从模型中选择最合适的一种，以满足他/她的需求。
在上一篇文章中，我们已经讨论了汽车基础知识及其工作原理。在这里，我们将详细讨论感应电动机的构造和工作。
感应电动机的工作原理
为了理解感应电动机的工作原理，让我们首先考虑如图所示的简单设置。
这里，
- 取两个相等大小的铁芯或铁氧体芯，并以一定距离悬挂在空气中。
- 如图所示，将漆包铜线缠绕在顶芯上，然后将底端的一端和另一端拉到一侧。
- 在此，芯部充当用于承载和集中在运行期间由线圈产生的磁通量的介质。
现在，如果我们在铜的两端连接交流电压源，我们将得到类似下面的内容。
在交流的正周期内：
在此，在前半个周期中，点“ A”处的正电压将逐渐从零变为最大，然后又回到零。在此期间，绕组中的电流可以表示为。
这里，
- 在交流电源的正周期内，两个绕组中的电流从零逐渐增加到最大值，然后从最大值逐渐返回到零。这是因为根据欧姆定律，导体中的电流与端子电压成正比，因此我们在前几篇文章中对此进行了多次讨论。
- 绕组的缠绕方式使两个绕组中的电流沿相同方向流动，我们可以在图中看到相同的形状。
现在，让我们记住在前进之前就研究过的称为伦茨定律的定律。根据伦茨定律，“ 载有电流的导体将在其表面产生磁场”，
如果在上述示例中应用该定律，则两个线圈中的每个回路都会产生磁场。如果我们加上整个线圈产生的磁通量，那么它将获得可观的价值。当线圈缠绕在芯体上时，整个磁通量将出现在铁芯上。
为了方便起见，如果我们绘制集中在两端铁芯上的磁通线，那么我们将得到类似下面的内容。
在这里，您可以看到磁力线集中在铁芯上，并通过气隙移动。
该磁通强度与缠绕在两个铁体上的线圈中流动的电流成正比。因此，在正半周期内，通量从零变到最大值，然后从最大变小到零。一旦正周期完成，气隙处的场强也将达到零，此后，我们将得到一个负周期。
在交流的负周期内：
在此正弦电压的负周期内，“ B”点的正电压将逐渐从零变到最大值，然后又回到零。像往常一样，由于该电压，将有电流流过，我们可以在下图中看到此电流在绕组中的流向。
由于电流与电压成线性比例关系，因此在两个绕组中电流的大小都从零逐渐增大到最大值，然后从最大值减小到零。
如果我们考虑伦茨定律，则由于电流的流动类似于正周期中研究的情况，线圈周围将出现磁场。如图所示，该场将集中在铁氧体磁心的中心。由于通量强度与缠绕在两个铁体上的线圈中流动的电流成正比，因此该通量还将从零变到最大值，然后根据电流的大小从最大变小到零。尽管这类似于正周期，但存在差异，那就是磁场线的方向。您可以在图表上观察到磁通方向的这种差异。
在他的负周期之后，出现一个正周期，接着是另一个负周期，并且这种过程一直持续到交流正弦电压消除。而且由于这种交变的电压周期，铁芯中心的磁场在大小和方向上都不断变化。
最后，使用此设置，
- 我们在铁芯的中心区域形成了一个磁场集中区域。
- 气隙处的磁场强度在大小和方向上都不断变化。
- 磁场遵循交流正弦电压波形。
法拉第电磁感应定律
到目前为止，我们已经讨论过的这种设置最适合实现法拉第电磁感应定律。这是因为不断变化的磁场是电磁感应的最基本和最重要的要求。
我们在这里研究该定律是因为感应电动机是根据法拉第电磁感应定律原理工作的。
现在研究电磁感应现象，让我们考虑以下设置。
- 取出导体并将其成形为正方形，两端均短路。
- 将一根金属棒固定在导体方形的中心，该导体用作设置的轴。
- 现在，导体平方可以沿轴自由旋转，称为转子。
- 转子放置在气隙的中心，因此导体回路可以承受转子线圈产生的最大磁场。
根据法拉第电磁感应定律，我们知道，“ 当变化的磁场切割金属导体时，导体中就会感应出EMF或电压” 。
现在，让我们应用此定律来了解感应电动机的工作原理：
- 根据此电磁感应定律，由于其所遇到的磁场变化，应该在位于中心的转子导体中感应出EMF。
- 由于该感应电动势和导体短路，如图所示，电流在整个回路中流动。
- 这是感应电动机工作的关键。我们知道，根据伦茨定律，载流导体会在其周围产生磁场，其强度与电流的大小成正比。
- 由于该定律是通用的，因此转子的导体回路还必须产生磁场，因为电流由于电磁感应而流过该磁场。
- 如果我们将定子绕组和铁芯设置产生的磁场称为主磁通或定子磁通。然后，我们可以将由转子的导体回路产生的磁场称为转子磁通。
- 由于主磁通量与转子磁通量之间的相互作用，转子承受了一个力。该力试图通过调节转子的位置来抵抗电动势感应进入转子。因此，此时我们将经历轴位置的移动。
- 现在，由于交流电压的作用，磁场不断变化，力也不断不断地调整转子位置，而不会停止。
- 因此转子由于交流电压而保持旋转，因此我们在转子的轴或轴线上具有机械输出。
这样，我们已经看到由于转子中的电磁感应，我们如何在轴上产生机械输出。因此，此设置的名称称为感应电动机。
到目前为止，我们所讨论的是感应电动机的工作原理，但请记住，理论和实践都是不同的。对于感应电动机的工作，还需要其他设置，我们将在下面讨论。
单相感应电动机
使用单相交流电源的感应电动机称为单相感应电动机。
在家中可以使用的电源线是240V / 50Hz交流单相电源线，我们在日常生活中使用的感应电动机称为单相感应电动机。
为了更好地理解单相感应电动机的工作原理，让我们研究一下单相感应电动机的结构。
这里，
- 如图所示，我们将采用多根导线并将它们安装在自由旋转的轴上。
- 同样，我们将用金属环将所有导体的末端短路，从而创建多个导体环，这是我们之前研究的。
- 在仔细观察时，这种转子设置看起来像是鼠笼，因此它被称为鼠笼感应电动机。在这里，让我们看一下鼠笼式转子的3D结构。
- 被认为是完整铁片的定子实际上是一组堆叠在一起的薄铁片。它们如此紧密地压在一起，它们之间几乎没有空气。出于减少铁损的目的，我们在电源变压器中使用轧制铁皮的原因相同，因此我们使用铁皮堆叠而不是单个铁皮。通过使用堆叠方法，我们将在保持性能不变的同时，大大降低功耗。
该设置的工作方式与用于解释感应电动机的工作原理的设置类似。
- 首先，我们将提供交流电压，由于该电压，电流流过缠绕在顶部和底部两个部分上的定子绕组。
- 由于电流的作用，顶部和底部绕组都会产生磁场。
- 大部分铁片充当核心介质，用于承载线圈产生的磁场。
- 由于有意的结构设计，铁芯携带的交变磁场集中在中央气隙处。
- 现在，由于将转子放置在该气隙中，固定在转子上的短路导体也将经历此交变磁场。
- 由于磁场，在转子的导体中感应出电流。
- 由于电流流过转子导体，因此也会在转子周围产生磁场。
- 在所产生的转子磁场和定子磁场之间相互作用时，转子会承受力。
- 该力使转子沿轴线移动，从而使我们产生旋转运动。
- 由于电压不断变化的正弦电压，转子也保持沿其轴连续旋转。因此，对于给定的单相输入电压，我们将获得连续的机械输出。
尽管我们假设转子在单相电动机通电后会自动旋转，但实际情况并非如此。由于单相感应电动机产生的磁场是交变磁场而不是旋转磁场。因此，在启动电动机时，转子会锁定在其位置上，因为由于底部线圈和顶部线圈而受到的力的大小相同，方向相反。因此，一开始，转子承受的净力为零。为避免这种情况，我们将对感应电动机使用辅助绕组，使其成为自启动电动机。该辅助绕组将提供必要的磁场，以使转子在启动时运动。这种情况的例子是我们在日常生活中看到的电风扇，这是一个电容器启动，并运行一个感应电动机，该电动机的辅助绕组与电容器串联。
三相感应电动机
使用三相交流电的感应电动机称为三相感应电动机。通常，三相感应电动机用于工业中，并且不适合家庭应用。
工业上可用的电源线是400V / 50Hz三相四线AC电源，在工业上使用该电源工作的感应电动机称为三相感应电动机。
为了更好地理解三相感应电动机的工作原理，让我们研究一下三相感应电动机的结构。
这里，
- 如图所示，A相绕组从顶部开始，然后是底部。
- 对于相的两端，绕组1连接到三相电源的A相电源线，而另一端连接到相同的三相四线电源的中性线。这是可能的，因为在三相四线电源中，我们的前三条线承载三个线电压，而第四条线为中性线。
- 其他两相绕组遵循与A相相同的模式。在B相绕组的两端，一端连接到三相电源的B相电源线，另一端连接到同一三相的中性线四线电源。
- 转子的结构类似于鼠笼，并且是与单相感应电动机中使用的转子相同类型的转子。
现在，如果我们向定子的三相绕组提供电力，那么电流将开始在所有三个绕组中流动。由于该电流，线圈将产生磁场，并且该磁场将流过由叠片铁芯提供的磁阻系数较小的路径。在此，电动机的结构被设计成使得由铁芯承载的磁场集中在转子放置中心处的气隙上。因此，由铁心集中在中心间隙处的磁场会影响转子中的导体，从而在导体中感应出电流。
在存在导体电流的情况下，转子还会产生一个在任何给定时间与定子磁场相互作用的磁场。并且由于这种相互作用，转子承受了导致电动机旋转的力。
在这里，由于三相功率，定子产生的磁场为旋转型，这与我们在单相电动机中讨论的交流型不同。并且由于该旋转磁场，即使没有初始推动，转子也开始自行旋转。这使三相电动机成为自启动类型，并且对于这种类型的电动机，我们不需要任何辅助绕组。