第五章：感应电机的稳态分析
主要内容：三相感应电机的结构原理，及磁势，磁场。感应电机的基本方程式，等效电路。工作特性，及启动调速问题，最后介绍单相感应电机。
5-1 感应电动机的结构，原理和运行状态
为了更好的理解感应电动机的工作原理，首先介绍结构。
一、感应电动机的结构
主要由静止的定子和转动的转子两大部分组成，定、转子之间有一很小的气隙。
定子：由定子铁心，定子绕组和机座三部分组成
定子铁心：是主磁路的一部分，为了减少磁滞损耗和涡流损耗，铁芯由0.5mm的硅钢片叠成。在定子铁心内圆上均匀的冲有一定槽形的槽，用来嵌放定子绕组
槽形分：半闭口，半开口，开口
从提高效率和功率因数来看，半闭口槽最好，因为它可以减少气隙磁阻，使产生一定数量的旋转磁场所需的励磁电流最少。但绕组的绝缘和嵌线工艺比较复杂，因此只用于低压中小型异步电动机中。
对于中型异步电动机通常采用半开口槽。（500伏以下）
对于高压中型和大型异步机，一般采用开口槽，以便于嵌线。
定子绕组：定子铁心槽内对称的放置三相绕组，当三相绕组中通入对称三相交流电流时产生旋转磁场。
机座：用来支撑整个电机。
转子：由转子铁心，转子绕组，和转轴组成。
转子铁心：也是主磁路的一部分，由厚0.5mm的硅钢片叠成，在铁心外缘冲有一圈开口槽，外表面成圆柱形。
转子绕组：分笼型：一般采用铸铝，结构简单，制造方便。应用广泛。
绕线形：转子槽内嵌有三相绕组，通过集电环和电刷与外电路接通。这样可以在转子绕组中接入外加电阻，改善启动和调速性能。此种结构较笼型复杂，只用于启动性能要求较高和需调速的场合。
气隙：
在定、转子之间有一气隙，气隙大小对异步机的性能有很大的影响。气隙大磁阻大，要产生同样大小的旋转磁场就需较大的励磁电流，由于激磁电流基本上是无功电流，所以为了降低电机的空载电流，提高功率因数，气隙应尽量减少。一般气隙长度应为机械条件所容许达到的最小值。中小型电机气隙一般为0.2-0.7
二、异步电动机的工作原理。（感应电动机的工作原理）
前已讲过，当对称三相绕组中通入对称三相电流后，在空气隙中产生旋转磁场，当该磁场切割转子导体时根据电磁感应定律，导体内会
产生电势。
感应电势的方向：由右手定则判定。
如图所示（由相对运动，切割与ns相反）
由e产生电流方向与e相同（不考虑电势与
电流的相位差）根据电磁力定律：载流导体
在磁场受力的方向：由左手定则判定，如图示
在电磁力F的作用下，转子顺旋转磁场方向
旋转，转速为n。
三、异步机的运行状态。（感应电机的运行状态）
一般情况下异步机的转速n总是小于ns。
异步机之所以能够转动，关键在于转子导条与磁场之间存在相对运动，而感应电势产生电流，从而产生电磁力。如n=ns，不存在磁场与转子之间的相对运动，在转子导条中就不感应电势，不产生转矩，电机就不能转动，所以n总是与ns异步的旋转，所以我们也称感应电动机为异步电动机。
我们定义相对速度（n-ns）与同步速ns之比为转差率s
转差率是异步电机的一个主要参数，根据s的正负和大小可以判断电机的运行状态。
1、作为电动机的运行状态。
当转子的转向与ns相同且小于ns时（即1>s>0）为电动机运行状态，由下图知此时电磁转矩的方向与n相同，它拖动转子旋转。
2、作为发电机的运行状态。
如用一原动机拖动异步机，使异步机n>ns(即s<0)磁场切割转子导条的方向与电动机状态相反，电磁转矩方向与n相反，此时原动机的驱动转矩必须克服制动的电磁转矩使n>ns,这时转子从原动机输入机械功率，通过电磁感应由定子输出电功率，电机处于发电机状态。
3、电磁制动的运行状态
如果由于外力的作用使转子逆着ns旋转，（即s>1）此时转子导条中电势电流方向仍与电动状态一样，电磁转矩的方向与n相反，所以电磁转矩为制动性质的，称为电磁制动状态。
在这种情况下，从转子输入机械功率，从定子输入电功率，两部分功率一起变为电机内部的损耗。例6-1见p175
四、额定值
1、额定功率pN:指额定运行时输出的机械功率。
2、额定电压u1N:指额定运行状态下，定子绕组应加的线电压。
3、额定电流I1N:指额定运行状态下，输出额定功率时，钉子绕组中的线电流
4、额定功率fN:工频规定为50HZ
5、额定转速nN:指电机在额定运行时的转速。
除此以外，有时还标明功率因数，效率，温升，定额接法绝缘等级等，对绕线式电机，还标出转子电压和转子额定电流等数据
6、主要系列
Y—112M—4 极数
机座长度（份L, M, S ）
中心高
异步电机
五、异步电动机的分类
从定子相数分类： 单相，三相
从转子结构上分： 鼠笼（普通鼠笼、深槽鼠笼、双鼠笼），
绕线
按机壳的不同防护方式分：开启式、防漏式、封闭式，防暴式。
按电机的容量分： 小型（0.6-100千瓦）中型（100-1000千瓦）大型（1000千瓦以上）微电机。
5-2．三相感应电动机的磁动势和磁场
空载运行时的磁动势和磁场
u1→I10→F1→Fm→Φm→E1
Φ1σ→E1σ
当定子接入对称三相电压u1后，定子中便流过对称三相电流I10(空载电流)产生一基波合成旋转磁场F1
因空载运行时，n=ns, 所以E2=0, I2=0，所以空载运行时定子磁动势F1基本上为产生气隙主磁场的激磁磁动势Fm，空载时电流就近似等于激磁电流Im，考虑铁心损耗时，Im超前Bm铁心损耗角αFe，见p20页
当气隙中主磁场以同步转速旋转时，Φm将在定子绕组中感应电势E1, 因在相位上E1滞后Φm 90度，所以用向量表示有：，Φm为主磁通。
与变压器分析一样，把E1作为电压降来处理，引入Zm,
Zm激磁阻抗，表征铁心磁化特性和铁耗的一个综合参数
Xm激磁电抗，表征气隙主磁通的电抗
Rm激磁电阻，表征铁耗的一个等效电阻
Xm正比于磁导，所以气隙越小，越大，在同一定子电压下，激磁电流就越小。
除产生Φm 外，定子电流还产生仅与定子绕组铰链的；漏磁通， 将在定子绕组中感应漏电势，，（与变压器一样，作为电压降处理）
I 1：定子电流 X1σ：定子漏电抗
根据磁通通过的路径和性质的不同，将磁通分为两大类，主磁通和漏磁通。
主磁通：由基波旋转磁动势产生的通过气隙并与定子绕组和转子绕组同时交链的磁通为主磁通。它是电机进行机电转换的媒介
路径：从定子轭经定子齿，空气隙到转子齿，转子轭，再经过转子齿，空气隙，定子齿回到定子轭，形成闭和磁路。主磁路是一个非线性磁路，受磁路饱和影响较大。
漏磁通： 定子三相电流除产生主磁通Φm 外，还产生仅与定子绕组交链不与转子绕组交链的磁通，这部分磁通成为漏磁通 ，这部分磁通不能转换能量。包括三部分：槽漏磁通，端漏磁通，谐波漏磁通。
漏磁通主要通过空气而闭和，受饱和影响较小。需指出的是：谐波漏磁通与前两种漏磁通不同，它实际上通过空气隙与转子绕组交链。这些谐波漏磁通与基波一样在定、转子绕组中感应电势，在定子绕组中感应电势的频率为 , 所以电动势和基波电动势可以相加，将影响到定子电流。
在转子绕组中感应电动势的频率为 而基波磁动势在转子绕组中感应电动势的频率为 ，
感应电动势不能相加，也就不影响转子电流，从而对转子不产生有用转矩。
由此可见 谐波磁场仅影响定子电动势，所以把谐波磁场作用漏磁场来处理。
二、负载运行时的磁动势和磁场
当负载运行后 出现 下面分析转子磁势F2的性质以及它对气隙主磁场Fm影响。
F2也为旋转磁势。若定子旋转磁场正向旋转，则转子感应电动势的相序为正序，转子电流也为正序，也产生正向旋转的磁动势F2， 即F2与F1转向相同如定子旋转磁场的转速为nS，转子转速为n，此时定子旋转磁场以 的速度切割转子，所以在转子中感应电动势的频率
转子电流产生的磁势F2相对于转子的转速为 而转子本身有以n的速度旋转，
所以转子磁势相对于定子的转速为
即无论转子的实际转速为多少，转子磁势F2和定子磁势F1在空间的转速总是等于ns，它们之间没有相对运动。
由于F1与F2相对静止，就可以把F1和F2合成起来，所以异步机负载时在气隙内产生的旋转磁场是定、转子合成磁势即
转子反应：负载时感应电动机的转子磁势对气隙磁场的影响称为转子反应。
其作用：1）使气隙磁场的大小和空间相位发生变化
2）转子磁势与主磁场相互作应，产生所需电磁转距。
由可知定子磁势F1包含两个分量，一个是产生主磁通的磁势，另一个是抵消转子磁势作用的分量，因Fm基本不变，当负载增加即F2增加时，F1也相应的增加以补偿F2（吉负载变化对钉子的影响是通过F2起作用的）
, . 对应的
负载后定子电流中除Im外，还有一个补偿转子磁动势的负载分量
x2σ=0时转子磁势与气隙磁场在空间的相对位置
x2σ≠0时转子磁势与气隙磁场在空间的相对位置
首先绘出气隙磁场波形，然后确定转子绕组感应电势e2 的方向。如 ，则 i2 的方向与e2相同，则由i2 确定的F2的波形。此时气隙磁场与转子磁动势之间的夹角 如 ，，则
i2 滞后e2 角，则
对笼型转子见列5-2见P153页
首先绘出气隙磁场的波形B，转子导条某一瞬间所处的磁场位置不同，感应电势大小也不同。也按正弦波分布，如 则电流波形与电势波形相同如上图所示，如 则转子导条中电流将滞后电势一 角如下图所示，F2由转子电流产生为一阶梯波近似为正旋波。上图为笼型转子处于二极气隙磁场的情况，笼型转子的极数与产生它的定子磁场的极数总是相同的，但定转子磁势波始终保持相对静止。图6-12表示一台感应电动机负载时的磁场分布。
6-3三相感应电动机的磁动势，电动势方程及等效电路
首先分析三相感应电动机的电磁关系。
与定转子绕组交链，分别在定转子绕组中感应电势
E1和E2σS在相位上均滞后 ，定转子电流分别定转子漏磁通 这些漏磁通在各自的绕组中感应漏电势
另外，定转子绕组中有电阻存在，产生电压降，负载时电磁关系如下图
磁势方程式
F1+F2=Fm
而，，代入得，。与比较可见
电压方程
仿照变压器中物理量正方向的规定得
。和分析变压器相同，
把作为电压降处理
，
定子漏抗 转子漏抗
注意：下标S表示转子转动时的参数，与频率有关的转子量均标下标S
当n=0 s=1 表示转子不动
将代入方程组得
如用复数形式表示得：
感应电动机定、转子耦合电路示意图
等效电路
由上图可见，两个电路只有磁的耦合，没有电的联系且定转子的相数、匝数、绕组系数不同，且两电路频率不同，因此需要拆算，把一个电路拆算到另一个电路中去，得出所谓的等效电路。
1、频率归算：
频率归算是指在保持整个电磁系统的电磁性能不变的前提下，把一种频率的参数及物理量换算成另一种频率的参数及有关物理量。
对转子电压平衡方程式
（1）
两端同乘得： （2）
注意上式频率已由 变为 ，既由f2变为f1，且与幅值相同，所以保证了F2磁势不变。
为使f2=f1 则 s=1， 既n=0既由一个静止的转子去代替实际旋转的的转子，式1）和2）比较初看起来，好象是一种数学变换，其实它们具有不同的物理意义，前者代表转子转动时的实际情况，其频率为 f2 = sf1，后者代表转子静止时的物理情况，频率为f1 ，与频率有关的物理量下注都没有s了，只是电阻有R2变为，也就是串入一个附加电阻.
这项电阻在实际运行中并不存在，但有机械功率输出，而在归算后转子的电路中，因转子不动，并没有机械功率输出，却有电功率，实际上恰好模拟了机械功率，也就是说经过以上转换，可以通过对电功率的计算，间接的求出机械功率。
下图表示频率归算后，异步机定转子电路图
2、绕组归算
对异步机进行了频率归算后，固定转子频率不同而发生的问题是解决了，但是还不能把定转子电路联系起来，因，所以还要像变压器的处理方法一样，进行绕组归算，才能得出两个电路有电的联系的等效电路。所谓绕组的归算，就是人为的用一个相数，匝数以及绕组系数和定子一样的绕组去代替原来的转子绕组，在折算中必须保证归算前后转子的电磁效应不变。
由转子磁势不变
得出归算后转子电流,()
由电势与匝数和绕组系数成正比
电压变比
即
所以E1 和是等电位点，就可以将定转子电路连接起来。
由转子铜耗和漏磁场储能不变
结论；经绕组归算后，转子电势和电压应乘以Ke ，转子电流应除以Ki ，转子电阻和电抗应乘以Ki K e ，归算后的量斜上方打“、”，则转子电路电压方程为
3、等效电路和相量图
经过频率和绕组的归算，就可将两个电路合并为一个电路来研究，有上面已推出，可得异步机等效电路
归算后的定转子电压方程为
等效电路是分析和计算感应电动机性能的有力工具。在给定参数和电源电压的情况下，若已知S ，则电机的转速、电流、转矩、损耗和功率均可用等效电路算出。
由等效电路直接求解可得
将I1代入上式整理
根据基本方程式可画出相应的向量图，借助相图我们可以更清楚的知道异步电动机的电磁量在数值上和相位上的关系。由基本方程式画出相量图。
上述异步机的等效电路以电路形式综合了异步机的电磁过程，因而它必然反映异步机的运行情况。
4、近似等效电路
“T”型等效电路是一个复联电路，计算和分析都比较复杂。因此在实际应用是可简化计算
由
则
对应以上方程，得出“Γ”型等效电路
与“T”型等效电路比较，转子电路电流相同，励磁电流和定子电流较用“T”型算出的偏大。
5-4感应电动机的功率方程，转矩方程和能量转换
本节推出功率方程和转矩方程
功率转换过程
异步机从电源输入的 电功率P1 扣除定子绕组的铜损耗PCUI定子铁损耗PFe，就是电磁功率Pe,电磁功率，借助气隙磁场由定子传送到转子，扣除pcu2，转子铁耗忽略不计（固S很小，即气隙磁场与转子铁心相对运动小）。得到总机械功率, 扣除机械损耗 和杂散损耗 即为电机轴上输出的功率。
须加说明：当S较大时，应考虑转子铁损耗。 与气隙大小及一些制造工艺等因素有关，难准确计算。
对小型电机 对大型电机
功率方程式
根据上述功率变换过程，可建立功率方程式如下：
上组方程表明，电磁功率Pe 中，一部分变为转子铜耗sPe 一部分转换为机械功率(1-s)p e , spe为转差功率。
三、转矩方程式
5-5 笼型转子的极数、相数和参数的归算
在第三节中已经说明了绕线型异步电动机转子的频率，绕组归算，并导出了等效电路，上述结果对笼型转子与绕线型转子同样适用。但由于笼型转子与绕线型转子结构不同所以其极数、相数和参数的归算具有自己的特点，本节对其进行研究。
笼型转子的极数和相数
1、笼型转子的极数
任何电机的定子和转子应有相同的极数，鼠笼转子绕组本身没有固定的极数，它的极数取决于感生转子电流的气隙磁场的极数。
下图为一笼型转子处于两极气隙磁场的情况
x2σ=0时转子磁势与气隙磁场在空间的相对位置
x2σ≠0时转子磁势与气隙磁场在空间的相对位置
笼型转子导条中感应电势，电流及磁场的分布
由上图可见，由于转子导条中电流的分布取决于气隙主磁场的极数，所以笼型转子的极数与产生它的定子磁场的极数总是相等的。
2、笼型转子的相数，匝数及绕组系数
笼型转子的相数取决于转子导条感应电势的相位
当笼型转子导条“切割”气隙磁场后，导体中的感应电势随时间正弦变化，相邻导条中的感应电势相量之间互差角。
: 转子导条数。
若为整数：则一对极下（3600）的所有导条的电势相量组成一个均匀分布的电动势星形，这表明笼型绕组是一个对称多相绕组，其中每对极下的每一根导条构成一相。即：转子相数
如Q2=18 P=2 则
各对极下处于相同的位置的导条可看作属于一相的并联导体，即每相有P根并联导体，上例中每相有P=2根并联导体。
若为分数：表示对极中共有相，并联导条数为1。
由于每对极下每相仅有一根导条，而一根导条为半匝，所以每相串联匝数为N=1/2
由于每相仅有一根导体，不存在分布和短路的问题，所以=1
结论：
二、笼型转子参数的归算
分两步：1）求出转子每相的R2和，即
2）将折算到定子。
1、求出转子每相的
右图为笼型转子电路，部分电路及电流相量图
：导条阻抗 ： 端环阻抗
每对极下每相的阻抗由一根导条的阻抗和两端的阻抗2组成
因流过各导条的电流幅值相等，相邻两段端环的电流互差电角度
由节电定律：
2、然后将R2 和X2σ 归算到定子边得：
5-6三相感应电动机参数的测定
和变压器一样,异步电动机也有两种参数。一为激磁参数Zm ,Rm ,Xm ，一为短路参数。这两种参数可由空载和短路实验测取。
空载实验及激磁参数的测定
1、空载实验
实验目的：测取和分离.
空载运行指 轴上不带负载运行.
作空载实验时,先将电机空载运行一段时间(30分钟)使其机械消耗达到稳定值.然后调节电压从(1.1-1.2)U1N降到0.3U1N左右,作7-9组,记录
绘制空载特性曲线I10 ,
2、铁耗与机械耗的分离
空载时I2=0 ， 输入功率用来补偿
,,,而与无关，所以把不同电压下的与端电压平方绘成曲线即
3、激磁参数的确定
空载时，，转子呈开路状态
R1可实测
（X1σ由短路实验确定）
二、短路实验及短路参数的测定
1、短路实验
短路实验也称堵转实验,即在n=0, s=1的情况下进行,堵转时 T型等效电路中的附加电阻
堵转时因电流过大,引起电机发热, 所以应降低电源电压进行,一般从0.4U1N开始,逐点降低(小型电机如条件具备可以0.9U1N做起)记录U1,I1K,P1K绘制短路特性曲线I1K,P1K=f(u1)
2、短路参数的确定
堵转时s=1,
若不计铁耗则
于是
若则则
由上组方程第二式两端同乘
由上式得：
将上式带入上组方程第一式得；
（1） 由
若
（2）
对于大型感应电动机，由于 很大，即，可将激磁支路去掉，则
注意：在正常工作范围内基本为一常数，但当电流较额定值高出很多时（如启动时）。则漏磁磁路的铁磁部分将达到饱和，使漏磁阻变大，漏抗变小，所以在进行堵转实验时
除测处数据外，用该数据计算工作特性
测处数据， 用该数据计算启动特性
测 处数据，用该数据计算最大转矩特性
分别算出不同饱和程度的漏抗值，使计算结果接近实际情况。
6-7感应电动机的转矩-转差率曲线
感应电动机的输出主要表现在转矩和转速上，即电机发出多大的转矩以什么转速带动负载，在电源电压额定的情况电磁转矩与转差率之间的关系 ，就称为转矩转差率曲线，或曲线。该曲线是电机的最主要特性。
转矩——转差率特性
由异步机等效电路可知
上式为异步机机械特性的参数表达式。当电源电压恒定且参数已知，给出不同的S，即可计算出一组Te数据，从而绘制出Te -S曲线
由Te -S 方程可见，为二次方程，该曲线有一最大值，令，即可求出产生最大转矩的临界转差率
将 带入Te -S方程得：
注：式中正号对应电动机状态，负号对应发电机状态
最大转矩与额定转矩之比称为过载能力既
是电机所能产生的最大的转矩，如负载转矩，电机将停转，所以为保证电机不因短路过载而停转，要求电机具有一定的过载能力。
通常
是异步机的重要参数，它反映了电机短路时过载的极限
将代入Te -S方程，得异步启动转矩
若增大 ，可增加启动转矩，对绕线式转子异步机，在转子电路中串附加电阻，可以改变起动转矩。如串如一适当电阻，使（既在启动时产生最大转矩）
此时转子回路总电阻为
对绕线式转子异步机可在转子回路中串阻，从而改善启动性能。
对笼型转子异步机，不能用串阻方法改变， 的 比称为启动转矩倍数
是笼型转子异步机的参数，它表明了电机的启动能力，可由产品目录中查到，对一般笼型异步机
上图绘出负载的机械特性或 与
二、归一化转矩——转差率曲线（机械特性实用表示式）
上述曲线是由电源电压和参数表示通常称为参数表达试，进行某些理论分析非常有用。因这些参数在产品目录中查不到的，因此用参数表示式绘制机械特性或进行计算十分方便，为此推出较为实用的表达式
由代入上式整理得：
上式既为归一化转差率曲线，或称为机械特性实用表达式。式中 可由产品目录查到，也可用下述方法计算
求出后，实用表达试中就只有两个未知数，给出一系列S ，可求出相应的Te，并绘出曲线。是计算机械特性的简单可行方法
例6-5 例6-6。见199页
5-8感应电动机的工作特性
异步电机的工作特性： 当，时n , I , cosΦ,Te,η=f(P2)
与直流机相比，要多考虑，
因交流对电网需考虑功率因数，另外单边励磁励磁电流和负载电流共存于定子绕组中，因此要注意定子电流I。标志感应电动机工作性能的主要指标有：过载能力。
一、工作特性的分析
以下就五个特性分别加以分析
1、转速特性
因n=ns(1-s)所以可讨论转差率与输出功率的关系
（Pcu2较Pe增加的快）
当P2=0 S=0 n=ns
当P2↑→↑→Pcu2↑→S↑→n↓
因感应电动机中是很小的，所以在额定负载时
S=（2-5）%，相应地n=ns(1-s)=(0.98-0.95)ns
所以转速特性曲线为一条略微倾斜的曲线，特性较硬。
2 、电流特性
U1=U1N f=fN I1=f（P2） I1=Im+（-）
当P2=0 ≈0 I1=Im P2↑→↑→I1↑定子电流I1，几乎随P2按正比例增加
3 、功率因数特性
U1=U1N f=fN cosφ=f(P2)
由于异步电机等值电路求得的总阻抗是电感性的，所以它对电源来说相当于一个感性阻抗。因而其功率因数总是滞后的，它必须从电网吸取感性无功功率。P2=0时I1=Im主要用于无功激磁。很低。P2上升时，转子电流有功分量增加，定子电流有功分量随之增加，使φ下降从而使上升。
从空载到满载范围内，S很小，变化也很小。所以=基本不变，在此范围内基本是上升的。当负载继续增大，S较大，Φ2增大，使下降，因而下降。所以有一最大功率因数。
4、转矩特性
U1=U1N f=fN Te=f（P2）
Te=T2+T0=
从负载至满载范围内转速几乎不变，且T0认为基本不变。所以可近似认为是一条斜率为的直线
效率特性
U1=U1N f=fN 从空载到满载运行，由于主磁通和转速变化很小，所以和基本不变，可视为不变损耗。而Pcu1,Pcu2,P⊿随负载变化而变化，称为可变损耗。
P2=0,η=0当P2开始增加时，可变损耗增加较慢。η上升很快。当时η最大，当负载继续加大时，可变损耗增加很快，η反而下降。最大效率一般发生在（0.7-1.1）PN这一范围内异步机的额定效率一般约为74%-94%之间
注：因感应电动机的效率和功率因数都在额定负载附近达到最大值。因此选用电动机时应使电动机的容量与负载匹配。使电动机经济，合理和安全地利用。避免“大马拉小车”的情况。
二、用直接负载法求取工作特性
先由空载实验测出，用电桥测R1
再做负载实验： 改变负载，分别记录下不同负载时的
然后计算出不同负载下的（如右测功机可直接读取Te）
如由于条件所限，不能做负载实验。可利用等效电路计算工作特性。
因从空载到满载气隙磁场几乎不变，所以激磁阻抗认为是常数。且漏抗也为常数，这样等效电路中的参数在额定电压及额定频率下基本不变。再给出了
对于不同的转差率，分别求出 即可。
用等效电路计算，则 计算出了，。计算同上。
三、由参数算出感应电动机的主要运行数据
在参数已知的情下（根据实验），给定S可根据等效电路图间接计算工作特性。（前述）
在分析感应电动机性能时，通常应计算出以下主要数据：
?额定点的全部数据。
最大转矩值。
3、启动电流和启动转矩。
计算稳定点的数据时，应用计算。
先假设，代入等效电路计算，看计算的输出功率是否等于PN，如不等，修正值。（利用近似等于S）从新计算，直至相等为止。
在计算Tmax和Tst时，为得到较为准确的值式中的漏抗应当用对应于S=Sm，和S=1时的漏抗值代入。
5-9节感应电动机的启动及深槽和双笼电机
标志启动性能的主要技术指标是启动转矩倍数和启动电流倍数。常常希望启动转矩大，启动电流小，另外启动设备应尽量简单，便于操作和维修。
一、笼型感应电动机的启动方法
分直接启动和降压启动两种方法
1、? 直接启动
也就是全压启动，是一种最简单的启动方法。启动时将全压加入定子绕组。显然这时启动电流较大
启动时电机的电磁转矩必须大于负载制动转矩。电机才能启动起来。且在整个启动过程中，转速达到稳定，启动过程结束。
2、降压启动
用降低电动机端电压的方法来减少启动电流。因启动转矩与电压的平方成正比，所以采用此方法，启动转矩减少，所以仅用于对启动转矩要求不高的场合。下面介绍几种降压启动方法。
（1）星三角启动
此法只适用于正常运行时定子绕组为D连接的电机。
启动时，定子绕组为Y连接
各相电压为线电压的
待转速上升到接近稳定值时，采用D接
每相电压为U，每相电流为
线电流为
（由于电压降低了倍，所以转矩降低了1/3倍）
可见采用Y/D启动，电流减少了3倍而启动转矩也降低到原来的1/3（因为电压降低了倍）
优点：设备简单，体积小，价格低廉，运行可靠，维修方便。
缺点：启动电压只能降到---，不能调节。故可用于轻载下启动。
3、 自耦变压器启动法
利用自耦变压器降低家到电动机帝子绕组的电压以减少启动电流。
下图为 自耦变压器的降压原理图
可见利用自耦变压器后：
电压降低到 电网负担的启动电流降低到 启动转矩将为
为满足不同负载要求，自耦变压器的副绕组一般有三个抽头，分别为电源电压的40%，60%，和80%（或55%，64%，73%）供选择使用。
优点：电压抽头可供不同负载启动时选择，不受绕组接线方式的限制。
缺点：体积大，间隔高，需维护检修。
例：一笼型转子异步电动机PN=12瓦，KI=5.4 I1N=12.7安TN=61.3牛.米，Kst=1.91 三角形连接电源容量200KVA。如带额定负载启动，试问应采用什么方法启动，并计算启动电流和启动转矩
解（1）全压启动
二、绕线型感应电动机的启动
绕线型感应电动机的特点是，转子中可串入外加电阻。这样不仅减小了启动电流，而且增加了启动转矩。（因串阻后可提高转子电路的功率因数）。所以启动性能好，是理想的启动方法。
1、转子串接电阻启动
转子串接电阻启动，可达到减小启动电流，加大启动转矩的目的。转子经集电环和电刷接入启动电阻。
电机启动时，应将电刷放下Rst调至最大，然后加入U1，随n的增加，减小Rst直至Rst=0启动结束。将集电环短接。电刷举起，这样可减少电刷摩擦损耗。电机停转后，应将集电环开路，电刷放下，Rst调至最大，为下次启动作准备。
如要使启动时产生最大的转矩，只要使Sm=1，Sm=
需串入的电阻为
此种方法具有较好的启动性能，用于启动性能要求较高的场合，如铲土机，起重机，卷扬机等。
缺点：电机结构较复杂（与笼型相比），价格高。
优点：减小启动电流，增大了启动转矩，启动电路简单。
2、转子串频敏变阻器启动。
串阻启动，当功率大时，转子电流很大，电阻逐段变化时，转矩变化较大，对机械冲击大。控制设备也较庞大，操作维修不方便。采用频敏变阻器的特点是：其电阻值随转速上升而自动减小，使电机能平滑的启动。
其结构及等效电路如上图： 当绕组内通入交流电流，铁心中产生交变磁通，铁芯内产生损耗，Rm是反映铁耗的等效电阻。R1为线圈电阻，Xm为对应铁芯线圈电抗。铁芯用厚钢板叠成，铁芯涡流损耗大，Rm也越大，因此Rm在等效电路中是比较大的。因采用较粗的导线绕成线圈，R1很小。另外，铁芯设计极为饱和→磁阻↑→磁导↓→Xm↓。
当电机启动时，转子绕组中的三相交流电通过频敏变阻器。
n=0→f2↑→则涡流损耗↑（与f2成正比）→Rm↑（随着转速的下降）→f2↓→涡流损耗↓→Rm↓→电机启动平滑，启动结束后，将集电环短接，电刷举起，为下一次启动作准备。
优点：是一种无触点变阻器，结构简单，无冲击转矩，寿命长，目前以获得大量推广和应用。
缺点：电机结构复杂（与笼型相比），价格高。
例6-7见P211 P162例5-8
三、 深槽和双笼感应电动机
感应电动机在启动时，若转子电阻较大，可以增大启动转矩，减小启动电流，在正常运行时希望转子电阻要小，这样转子铜耗小，使电机效率高。
对于绕线式异步电机，可在启动时串入电阻，运行时将电阻切除。而对于笼型转子，无法接入外加电阻。为改善笼型电机的启动性能，同时又保留其结构特点，设计出深槽转子异步机和双笼型转子异步机。利用转子导条的集肤效应，达到启动时转子电阻自动增大，运行时转子电阻变小的目的。
1、深槽式感应电机
这种电机的转子槽形窄而深，槽深h与槽宽b之比h/b=10~12，由于磁力线走磁阻最小的路径，所以漏磁通经槽底铁芯成闭和回路，可见槽口上方磁通少，漏抗小，槽口下方磁通多，说明磁阻小，磁导大，漏抗大。从而使槽中电流分布不均匀，在启动时f2较高，漏抗大，成为漏阻抗中主要部分，槽中电流密度自上而下逐渐减小，这种现象称为“集肤效应”，f2越高，集肤效应越明显。该效应的结果，相当于导条的有效截面积减小，使R2大大增加，从而增加了启动转矩。限制了启动电流。
“集肤效应”的强弱与转子的频率和槽形有关，频率越高，槽形越深，效应越显著。
理论证明：启动时（f2=50Hz），对铜制导条，拖h>1.5cm，由集肤效应引起的导条电阻增大系数Kr=h，如右上图所示。
当启动完毕，f2仅为1~3赫，集肤效应基本消失，槽内电流分布均匀，R2自动减小，到额定工作状态时，就与普通转子的电阻差不多了。
双笼型感应电动机
这种电机的转子上有两套导条，分上、下笼。上笼中导体通常用电阻系数较大的黄铜或铝、青铜组成，且导体截面积小，因而电阻大，而上笼所链磁通少，故漏抗小。
下笼中导体用紫铜等电阻系数较小的材料组成，且截面积大，所以电阻小，但所链磁通多，漏抗大。
启动时，f2高，集肤效应显著，漏抗起主要作用，电流多被挤到上笼，而上笼电阻大，可产生较大启动转矩，所以上笼又称为启动笼，机械特性对应上图中Te上所示。
正常运行时，f2小，漏抗成分甚微，电阻起主要作用。转子电流流入电阻小的下笼，所以下笼又称工作笼，机械特性对应Te下
Te上与Te下叠加得合成机械特性Te，可见双笼型转子异步机具有较好的启动特性。双笼型电动机等效电路可仿照一般笼型电动机的等效电路导出，特点是转子边有两个绕组。所以等效电路中有两个并联的转子回路。另外上下笼之间有互漏磁通交链，所以在转子电路中有一串联互漏电抗X’2σ
上述两种感应电动机与普通异步机相比因槽深，槽漏磁通增多，转子漏抗大，使功率因数及最大转矩降低，且用铜量大，制造工艺复杂，价格高，一般用于要求启动转矩较高的生产机械。
5-10感应电动机的调速
由异步机转速表达式
可见需要调节异步机转速可以从以下三个参数入手
改变定子绕组极对数P
改变供电电源的频率f1
改变电动机的转差率s
本节分别介绍上述三种方法
一、变极调速
改变定子极对数，通常采用改变定子绕组接线的方法，使一套定子绕组具备两种极对数而得到两个同步转速达到调速的目的。
这种电机一般采用笼型转子，因笼型转子的极对数能自动的与定子极对数相对应。
变极原理，
设每相有两组线圈A1X1和A2X2，若两线圈串联如图所示2p=4,
若两线圈并联2p=2
可见改变定子绕组接线，使每相的绕组中有一半绕组反向，即可变极。
为了实现半相绕组中电流反向，常用的三相绕组改接方法由YY/Y和YY/D
缺点：双速电机尺寸较同容量普通感应电机稍大，电机出线端较多，并要装设换接开关。
优点：是一种较经济的调速方法，常用于不需要平滑调速的场合，如洗衣机电机洗涤和甩干。
变极后电机的气隙磁密，转矩和功率都发生变化。
二、变频调速
采用改变电源频率f 1的调速方法，可以得到很大的调速范围，很好的调速性能（无极调速，足够的硬度）
由公式，变频可平滑的变ns
在应用变频调速时，通常希望电机的主磁通保持不变，因增大将引起磁路过饱和，激磁电流将大大增大，导致功率因数降低，而减小，所能提供的输出功率将随之下降，电机容量得不到充分利用。
忽略定子漏阻抗压降时
可满足磁通不变
由此可见在恒功率调速时，如能保证。电机的过载能力也保持定值，但因不满足，所以最大矩阵将随频率的上升而下降。
变频调速具有优异的性能，调速范围大，平滑变频时， U 1按不同规律变化，可实现恒转矩或恒功率调速以适应不同的负载要求。是异步机调速中最有发展前途的一种，其缺点是必须有专用变频电源。目前随变流技术的发展，可用价格合理的变频装置来实现感应电机的调速。
三、改变转差率的调速
下面介绍几种改变转差率的调速方法。
1、改变定子电压调速
下图绘出改变异步机定子电压的人为特性，因转速低于nm 的机械特性部分，对于恒转矩负载不能稳定运行，如点4。因此调速范围小，但若负载为通风机性质，如红线所示，则当转速低于nm时也能稳定运行，调速范围明显扩大了。
此种方法主要用于拖动风扇负载的小型笼型电动机上。
2、转子串电阻调速（仅适用饶线式感应电机）
串入
优点：方法简单，初期投资小，调速范围广
缺点：串阻越大，倾斜越大，动态精度差，且转速越低
主要用于起重机。
3、串极调速
串极调速的特点在于，既可调速，又可获得较大的效率。串极调速的原理就是在异步机转子电路内引入一附加感应电势，以达到调速的目的。
前述的调压调速和转子串阻调速都是改变S的调速方法，存在转差功率损耗大，效率低的缺点，是很大的浪费。而串极调速的基本思想是将转子中的转差功率SPe 通过变换装置加以利用，以提高设备效率。（使SPe转换成机械能或送回电网）
上图为一直流电动机接在转子电路中，转子感应电势经调整后供给直流电动机电枢，直流电动机与感应电动机同轴连接，共同拖动负载，从而使这部分电能转换成机械能加以利用。调节直流电机的励磁，可调直流电机反电势的大小。反电势越大，转子电流越小。转速越低，从而达到调速的目的。这种系统通常称为克拉姆系统。可利用逆变器代替直流电流，右上图为转子带逆变器的调速系统。
整流器将转差频率的电流整为直流，再经逆变器将直流变为工频交流，将电能送回电网，获得较高的效率。
逆变器的电压即为加在转子电路中的反电势，控制逆变器的逆变角，可改变逆变器的电压，从而达到调速的目的。
串极调速具有调速平滑，损耗小，效率高等优点。便于向大容量发展，已广泛用于风机泵类。
四、双馈电机
双馈电机也属于改变转差率的调速方法之一，在串极调速中转子外接的是幅值可调的直流电动势，在双馈调速方式中，外接电源为频率，幅值，相位和相序均可调的三相交流电源。
图5-56为一绕线式转子电动机。定子由三相交流电源供电，转子由三相交流电源经变压器降压后，再经交一交变频器把工频变为转差频率，然后接到转子，这种定子、转子双边均由交流电源供电的电机，称为双馈电机。
当n <ns时，双馈电机工作情况与普通感应电动机相同，只是转差功率经变频器回馈给电源。
当调节变频器的输出频率时，
即调节f2 时，可调速，
当
当调节变频器输出电压的大小和相位时，可调功率因数。
当改变变频器的输出相序
相当于同相引入附加电势
5-11谐波磁场对转矩——转差率曲线的影响
前面分析的异步电机中的电磁转矩是由气隙的基波磁场与由它感应的转子电流相互作用而产生的。实际上，气隙中除了基波磁场外，还存在一系列高次谐波磁场，从而还要产生一系列谐波转矩。这种谐波转矩可能对电动机的起动产生严重影响，如不能起动或在低速下爬行，而不能达到额定转速。
产生高次谐波磁场的原因主要有两方面
1）气隙磁场在空间为非正弦分布；2）定、转子表面有齿槽存在引起。
高次谐波磁场所产生的寄生转矩可分为两类，即异步转矩和同步转矩两类。
异步寄生转矩
和基波磁场的情况一样，定子建立的每个高次谐波磁场都与由它感应的转子电流相互作用而产生转矩。这种转矩称为异步寄生转矩。从定、转子磁场相互作用产生转矩的观点来看，异步附加转矩是由某一极对数的谐波磁场与由它感应于转子中的电流所建立的同一极对数的谐波磁场相互作用而产生的。正因为如此，这两个磁场之间有直接依赖关系，转子磁场是由定子磁场感应产生的，所以这两个磁场在任何转速下都能保持同步旋转而相对静止，并产生一定的平均转矩。（在任何转速下均产生转矩）
在第五章中已说明，除基波外，定子三相绕组所产生的磁动势中还有一系列高次谐波，归纳起来
为一转速为nS/ν的正向旋转磁势
为一转速为nS/ν的反向旋转磁势
定子谐波磁场将切割转子导条，并感应相应的转子电流，该转子电流产生的转子磁动势与感应它的定子磁场，极数相同（对笼形转子），转速相同，因而在任何转速下均产生转矩。
二、同步寄生转矩
由定子某一谐波磁场感应于转子中的电流，除产生该次谐波磁场外，还产生一系列其它的谐波磁场，若其中有一μ1次谐波磁场与定子的另一个非感生它的ν2 次谐波磁场次数相等，即μ1=ν2 ，在某一转速下，这两个磁场在空间具有相同的转速，并产生平均转矩，类似于同步电机的情况，这种转矩称为同步寄生转矩。
同步寄生转矩的特点是：
产生转矩的两个定，转子磁场之间彼此独立，没有依赖关系，只在某一特定转速下，它们才能同步运转，其它转速下失去同步。
同步寄生转矩迭加在电动机的异步转矩上，使电机转矩特性曲线发生畸变，影响电机起动性能。其中由定子齿谐波和转子齿谐波相互作用所产生的同步寄生转矩最显著，严重影响电机的起动性能。
三、削弱寄生转矩的方法
由上述分析可见，寄生转矩可对电机起动产生严重影响要削弱寄予生转矩，主要从减小谐波磁场入手，通常可采用以下四种方法。
1、采用短矩的方法
通常选 来削弱5次和7次谐波，这对削弱异步寄生转矩很有效。
2、转子采用斜槽
采用斜槽可削弱齿谐波磁场的作用，通常将转子槽斜过一个定子齿距，起到相当于分布绕阻的作用，使绕组系数减小。可使定子齿谐波磁场几乎不在转子导条中感生电动势和电流，从而大大削弱齿谐波所产生的寄生转矩。
3、在小型电动机中，定子采用半闭口槽，转子采用闭口槽,以减小齿谐波磁场。
4、适当选择定、转子的槽配合，使定子的谐波次数ν2 与转子谐波次数μ1没有相等机会，从而消除同步寄生转矩。
应避免
5-12单相感应电动机
由单相电源供电的电动机既为单相感应电动机，由于使用方便，所以在家用电器和医疗器械中得到广泛用应。与同容量的三相感应电动机相比，单相感应电动机的体积较大，运行性能稍差，因此只做成几十到几百瓦的小容量电机。单相感应电动机的基本原理是建立在三相感应电动机的基础上，但在结构和性能上有不少差别。
一、结构特点
单相感应电动机的定子铁心与普通三相感应电动机相同。（罩极电机除外）
定子上通常装有两个绕组，一个为工作绕组，另一个为启动绕组，启动绕组一般只在启动时接入，当转速接近正常转速时，离心开关或继电器触点就将启动绕组从电源断开，所以正常工作时，只有工作绕组接在电源上。
工作绕组和启动绕组在空间互差900，转子与三相电机相同为普通笼型转子。
二、工作原理和等效电路
1、工作原理
在第五章已阐明单相交流电所建立的磁势为一脉振磁势，其基波分量表达式为：
上式表明一个脉振磁势可分解为两个旋转磁势，这两个磁势幅值相等为脉振磁势幅值的一半，转向相反，转速相同 。
两旋转磁势分别产生正，反转旋转磁场，并同时在转子绕组中分别感应产生相应的电势和电流，从而产生正，反转电磁转矩。
对于正反旋转磁场 和三相感应电动机相同。
对于反向旋转磁场
合成电磁转矩。如红线所示。由曲线可以看出单相异步电动机有两个特性
(1) 电机不转时即无起动电矩，
(2) 若用外力拖动电机转动，去掉外力，电机会被加速到接近同步速。且转向取决于外力的方向。
从以上分析可知，单相异步电动机一经转动以后由于出现交轴磁势由脉振磁势变为旋转磁势，且随n增加，Fq增加，合成磁势接近圆形旋转磁势，所以一经转动后，单相异步机和三相异步机一样能够产生电磁转矩，使电机继续转动。
2、等效电路
对正向和反向磁场分别引用类似于三相感应电动机的分析方法，可得出单相感应电动机的等效电路。
单相异步机运行的物理情况与三相异步电动机在不对称电压下运行时很相似都是气隙中存在正，反转两个旋转磁场。
由于存在正，反两个磁场它的功率因数，效率和过载能力均比同容量三相异步机低。
R1,X 1σ为定子绕组的电阻和漏抗。Ef和Eb为气隙中正向和反向磁场分别在定子绕组中感应的电势，由于定子正转和反转磁势的幅值分别等于脉振磁动势的1/2，故在对应的正转和反转电路中，激磁阻抗各为0.5Zm转子电阻和漏抗的归算值各为转子回路总的等效电阻分别为
从等效电路可知
正向和反向转子回路完全相同，Ef和Eb=1/2E
当，正向和反向旋转磁场的作用互不相同
气隙中正向旋转磁场增大
随着 n的上升，正向电磁转矩大于反向电磁转矩，使合成转矩为正值，如Te=f(s)曲线所示 ，正常运行时s很小，反向电磁转矩很小，合成磁场近于圆形旋转磁场。
由等效电路可算出定，转子电流为
由于单相感应电动机始终存在一个反向转矩，因此这种电机的性能次于三相感应电动机。最大转矩倍数较小功率和功率因数较低。
三、启动方法
由上述分析单相感应电动机的特性可见，如何解决起动问题是单相电机的关键问题。
根据起动方法及相应结构上的不同，常用的单相异步机有两种类型。
1、分相式电动机（裂相起动）
定子上除装设主绕组外，还装一起动绕组，两绕组空间互差90度电角度。并且两绕组所产生的电流不同相，从而获得空间相差90度，时间上相差一定角度的两个脉振磁势从而形成旋转磁场，产生起动转矩。起动绕组一般按短时运行状态设计的。当电机起动后，转速达到一定值时，由离心开关将辅助绕组从电源切断，这种单相电机称为分相式单相感应电动机。
分相式又可分为电阻分相和电容分相两种
（1） 电阻分相电动机
电阻分相电动机的起动绕组用较细的导线制成，或接入特殊的电阻元件，使其阻值较大，电流超前于主绕组电流。产生旋转磁场。但由于采用电阻分相，其相位差远小于90度，使气隙磁场的椭圆度较大，所以产生的起动转矩小。
(2) 电容分相电动机
在起动绕组中串入电容，如电容选的恰当，使起动绕组中电流超前主绕组电流90度，使建立一椭圆度较小的旋转磁场，并产生较大的起动转矩。由于起动绕组串入电容后，不仅解决起动问题，而且运行时还能改善功率因数，这样辅助绕组投入后，就成为一台两相电动机，这种电机称为电容电动机。
如起动完毕后，起动绕组不断开，一直串着电容运行，这种电机称为电容运行电动机。
2、罩极式电动机（罩极起动）
罩极电动机定子铁芯多做成凸极式在磁极靴的一边开一小槽，用短路钢环把部分磁极罩起来。
当通入单相交流电后，产生脉振磁通，其中部分磁通不通过短路环，另一部分磁通通过短路环。
在短路环中感应电势EK，产生IK，IK滞后EK一角度，IK产生，磁极被罩部分磁通
由于短路环的作用使与在空间分布和时间上都有一定的相位差，于是便产生椭圆形旋转磁场，因椭圆度较大，所以起动转矩小。
但因结构简单，多用于小型电扇，电唱机和录音机中。（功率几十瓦以下）
单相电机虽然功率因数，效率和过载能力比同容量三相电机低，体积大。但因仅需单相供电，所以在家用电器，医疗器械中广泛应用，功率小的用罩极式，功率较大的用分相式，如空调，电冰箱，洗衣机等。（功率几百瓦）
5-13感应发电机和直线感应电机
本节介绍感应发电机和直线感应电动机的工作原理。
一．感应发电机
1、工作原理
异步机作为电动机运行时，n<ns若用一原动机将转子顺磁场方向带动到n>ns，则旋转磁场与转子相对运动的方向相反。
E2和I2与电动运行时相反，此时Te变为制动转矩。
从输入端看：因I2变负，所以I1变负，所以电机向电网送出有功功率。
从输出端看：因总的输出功率为负，所以输出负机械功率相当于输入正的机械功率。
由异步电机转子电流公式
即此时有功电流的方向与电动运行时相反，而无功电流的方向与电动时相同。
而I1的无功分量方向与电动运行时相同，所以，异步电动作为发电机运行时，它继续从电网中吸取作为电动机工作时同样的激磁电流，即主磁场和漏磁场所需的无功功率仍由电网提供。
因为I1Q滞后U190度，即从电网吸取滞后的感性无功电流，就相当于向电网发出一超前的容性电流
所以异步电机作为发电机运行有两种运行方式
1）接在电网上运行：此时，异步发电机所需的激磁无功电流由电网电压提供。（从电网吸取滞后的感性无功）
单机运行时：在定子端点并联一组对称三相电容，即感应发电机的自激。
（向电网发出一超前的容性电流）
2、电机的自激
自激过程：首先，转子中要有一定的剩磁，当原动机带动转子转动后，转子剩磁磁通切割定子绕组在其中感应电势E1，并向电容送出容性电流，该电流流过定子绕组产生于剩磁方向一致的定子磁动势，使气隙磁场得到加强，使发电机的电压逐步建立起来。
由剩磁感应的电势ES滞后90度，而由ES产生Ic的超前ES90度，即与 同相，恰好使磁通得到加强。
由转子剩磁，即空载曲线和电容线的交点A。
因自激发电机的频率，即取决于转子的转速。
单机负载运行时，感应发电机的电压和频率将随负载的变化而变化，为保持电压和频率恒定，必须相应地调节原动机的驱动转矩和电容的大小。
感应电动机结构简单，运行可靠，但与电网并联时会降低电网的因数。单机运行时需加装电容，所以自激发电动机只用于小容量情况下，因容量大，所需电容容量大，价格贵且笨重，一般用于农村小型电站中及发电站中。
二、直线感应电机
直线感应电机就是可作直线运动的感应电动机。直线电动机是在与旋转电机相同的电磁理论基础上，结合直线运动的特点发展起来的。它可看成是由旋转电机演变而来的一种电动机。因此直线感应电动机也和旋转的感应电动机一样，具有结构简单，使用方便，运行可靠等优点，目前已有不少场合应用。以下仅就工作原理及结构特点做简要介绍。
1、工作原理。
可设想一种直径很大的感应电动机。如沿气隙圆弧取一端来观察，则异步机转子的运动的轨迹可视为直线运动。这仅是设想，这种直线运动是不可能实现的。
实际直线感应电动机应设想为感应电动机在任意半径上切开展成一个平面，就成为一台可作直线运动的感应电动机了。
装有三相绕组并与电与相接的一侧成为原边，另一侧称为副边。当原边通入对称三相交流电以后，建立三相交流电合成磁势，产生气隙磁场，此磁场不是旋转的，而是沿A，B，C相序做直线运动的一种磁场，这种磁场称为行波磁场，显然行波磁场的速度与旋转磁场的速度相同均为ns，线速度为
行波磁场切割拉直的转子，将在其中感应电势及电流产生转矩，使转子跟随行波磁场做直线运动，其速度为V，则转速率S=(VS-V)/ VS
从上述分析可知直线感应电动机的工作原理与旋转电机无本质区别，只是运动方式不同而已。
2、结构特点
因旋转运动是一种周而复始的相对运动，而直线运动是一种有始有终的相对运动，如将直线电动机静止部分与固定部分做的一样长，则移动部件必然离固定部分远去，以致两者失去耦合作用，使移动部件停止运动，所以两者不能一样长，所以固定部件和移动部件做成长短不等。使长的部件有足够长度保证所需行程范围内，原、副边有不变的耦合性。
显然采用长副边，短原边成本低（因原边装设绕组）
旋转电机定子绕组沿定子铁芯是连续的而直线异步电动机原边是断开的。绕组无法从一端连到另一端，所以必须增加槽数，以嵌放下层边，出现有几个槽只放一层绕组。
由旋转电机演变成的直线电机仅有一个付边，如上图称为单边型。当原边励磁，产生旋转磁场后，必然会出现纵向磁拉力。这是直线电动机在电磁本质上的一个特点。如用于行车上这种纵向磁拉力可以很好的被利用。它可以抵消一部分负荷重力，而减小前进中的摩擦力，但大多数场合不希望这种拉力存在，如在副边两侧都装上原边，如图5-71（b），则两边磁拉力互相抵消，此种称为双边型。
主要用途
直线电动机可用于高速地面运输系统及各种直线传动设备。与用旋转电机拖动相比，省去了由旋转运动变为直线运动的传动装置。主要用途为：
起重吊车，传送带，门阀，开关自动开闭装置，电动门，铁路上的自动扳道岔的执行器，生产自动线上的机械手，冲床，高速列车。
