淺談異步電動(dòng)機(jī)的異同點(diǎn)及其教學(xué)

張瑞芹

摘 要：異步電動(dòng)機(jī)有單相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)，它們既有相同點(diǎn)，又有不同點(diǎn)。本文主要就異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、應(yīng)用等方面進(jìn)行了闡述，以及教學(xué)時(shí)就可以采用類比的教學(xué)方法，來掌握兩種電機(jī)的異同點(diǎn)。下面結(jié)合我多年來在教學(xué)中的教學(xué)體會(huì)，對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的異同點(diǎn)及其教學(xué)進(jìn)行分析和探討。

關(guān)鍵詞：異步電動(dòng)機(jī)；異同點(diǎn)；旋轉(zhuǎn)磁場；繞組展開圖

異步電動(dòng)機(jī)主要有單相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)、工作原理等方面既有相同點(diǎn)又有不同點(diǎn)。

1 單相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)的相同點(diǎn)

1、同為異步電動(dòng)機(jī)其結(jié)構(gòu)上大致相同的，分為定子和轉(zhuǎn)子，定子即靜止部分，不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分，其上有定子繞組，其主要作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；轉(zhuǎn)子上有閉合的導(dǎo)條，主要作用是產(chǎn)生感生電流和電磁力。

2、其結(jié)構(gòu)上的相同點(diǎn)決定了相同的工作原理。定子繞組在符合一定條件下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場所具有的轉(zhuǎn)速即為同步轉(zhuǎn)速，n=60f/p，f為電源頻率，我國電源頻率為50赫茲，p為磁極對(duì)數(shù)，而轉(zhuǎn)子上有閉合導(dǎo)條，與旋轉(zhuǎn)磁場有相對(duì)切割從而產(chǎn)生感生電流，閉合導(dǎo)條中有感生電流且仍然位于磁場中所以受到電磁力，電磁力推動(dòng)轉(zhuǎn)子以異步轉(zhuǎn)速運(yùn)行，異步轉(zhuǎn)速略小于同步轉(zhuǎn)速并和同步轉(zhuǎn)速同方向。

3、定子繞組重繞后判斷首尾端的方法相同（用一節(jié)干電池和一個(gè)檢流計(jì)，一套繞組接（碰）干電池，另一套繞組接檢流計(jì)，檢流計(jì)正偏，則接電源正極的一端和接檢流計(jì)的負(fù)極的一端是同名端；檢流計(jì)反偏，則接電源正極的一端與接檢流計(jì)正極的一端為同名端），一般用兩種方法判斷，以免失誤。接線時(shí)按接線方法把首尾端標(biāo)清楚，再用上述方法判斷無誤則正確。

2 單相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)的不同點(diǎn)

2.1 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的兩個(gè)條件不同

三相異步電動(dòng)機(jī)則要求對(duì)稱的三相繞組中通入對(duì)稱的三相電流，對(duì)稱的三相繞組即結(jié)構(gòu)完全相同且三相首互差120度電角度，三相尾互差120度電角度；而我們所用的三相電就是對(duì)稱的三相電流（互差120度相位），所以對(duì)稱的三相繞組進(jìn)行星型接法或三角形接法后直接接三相電源即可。前者條件其實(shí)就是電機(jī)定子繞組重繞。

單相異步電動(dòng)機(jī)則要求兩套繞組首互差90度電角度，尾互差90度電角度；并在這兩套繞組中通入相位互差90度相位的電流。前者條件在單相電機(jī)定子繞組重繞時(shí)實(shí)現(xiàn)；而第二個(gè)條件則一般是利用電容來實(shí)現(xiàn)，啟動(dòng)繞組串電容后與工作繞組并接到電源上。因?yàn)橥ㄟ^電容的電流超前電壓90度相位。那么，啟動(dòng)繞組中的電流比工作繞組中的電流超前90度相位。

2.2 定子繞組不同

一般三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組有三套，其結(jié)構(gòu)相同，線徑、匝數(shù)、線圈個(gè)數(shù)、連接方式完全相同；而單相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組有兩套并不一定相同，如排風(fēng)扇電機(jī)兩套繞組不相同，而洗衣機(jī)電機(jī)的兩套繞組則完全相同。

2.3 所接電源及接線方式的不同

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組是星型接法或三角形接法，然后接三相電（三根火線）。如下圖所示：

單相異步電動(dòng)機(jī)則是啟動(dòng)繞組串電容后與工作繞組并接在單相電源（一根火線一根零線）上（以洗衣機(jī)電機(jī)為例）。如下圖所示：

2.4 正反轉(zhuǎn)措施不同

單相電機(jī)是接電源的任一相的首尾互換，三相電機(jī)則是接電源的三根線中的任意兩根對(duì)換。

3 異步電動(dòng)機(jī)的教學(xué)方法

針對(duì)以上單相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)的異同點(diǎn)，在教學(xué)中可采取以下幾種方法。

3.1 教學(xué)內(nèi)容上，由簡到繁

一般先補(bǔ)充講解左右手定則，再講解電機(jī)的結(jié)構(gòu)，并讓學(xué)生實(shí)習(xí)進(jìn)行拆裝電機(jī)完全理解電機(jī)的結(jié)構(gòu)后，再講解異步電機(jī)的工作原理，（相同點(diǎn)）。一體化教學(xué)時(shí)先單相電機(jī)后三相電機(jī)，因?yàn)闊o論理論還是實(shí)習(xí)，單相電機(jī)相對(duì)要比三相電機(jī)難。在單相電機(jī)的實(shí)習(xí)時(shí)，先排風(fēng)扇電機(jī)再洗衣機(jī)電機(jī)，因?yàn)榍罢呃@組簡單4極16槽單層鏈?zhǔn)嚼@組實(shí)習(xí)時(shí)較簡單，而后者4極24槽單雙層混合的同心繞組則比較難。在三相電機(jī)的實(shí)習(xí)時(shí)，類似的，先實(shí)習(xí)4極24槽單層鏈?zhǔn)嚼@組，再實(shí)習(xí)4極24槽同心繞組或交叉繞組。

3.2 模塊化教學(xué)，以實(shí)習(xí)為主

單相電機(jī)、三相電機(jī)各為一個(gè)模塊，且先進(jìn)行單相電機(jī)模塊再進(jìn)行三相電機(jī)模塊。模塊化教學(xué)中，主要以實(shí)習(xí)為主，講解理論內(nèi)容為輔，因?yàn)榧夹W(xué)生基礎(chǔ)差，底子薄，對(duì)理論知識(shí)不易接受，反而動(dòng)手能力強(qiáng)，盡量在實(shí)踐時(shí)融入理論，逐漸滲透。比如，實(shí)習(xí)三相電機(jī)的單層鏈?zhǔn)嚼@組，講解理論最多6課時(shí)，而實(shí)習(xí)則須要二十個(gè)課時(shí)，繞線圈、裁槽契絕緣紙、嵌線圈、接線、首尾端測試、絕緣測試、捆綁整形、裝入轉(zhuǎn)子、再次首尾端測試和絕緣測試，最后都合格的情況下通電試運(yùn)行。（為了拆繞組時(shí)方便，一般不再浸絕緣漆，那樣再實(shí)習(xí)時(shí)不好拆卸繞組）。

3.3 理論與實(shí)習(xí)緊密相結(jié)合的一體化教學(xué)

單相電機(jī)模塊，先講結(jié)構(gòu)后進(jìn)行單相電機(jī)的拆裝；講電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)理論后實(shí)習(xí)單相電機(jī)的接線（接電源）、通電運(yùn)行；講解排風(fēng)扇電機(jī)4極16槽單層鏈?zhǔn)嚼@組，要求學(xué)生會(huì)畫圖，能根據(jù)圖分析出嵌線、接線規(guī)律并和其工作原理（旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生條件）相結(jié)合，然后進(jìn)行實(shí)習(xí)，真正做到用所學(xué)的理論指導(dǎo)實(shí)習(xí)；同上再進(jìn)行洗衣機(jī)電機(jī)的講解和實(shí)習(xí)，由于該部分內(nèi)容比較難，可以自愿原則選學(xué)，但對(duì)接受能力比較強(qiáng)的學(xué)生必須學(xué)。三相電機(jī)模塊，也是先講結(jié)構(gòu)后再拆裝實(shí)習(xí)；講電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理后實(shí)習(xí)其接線（接電源）、通電運(yùn)行；講解4極24槽單層鏈?zhǔn)嚼@組展開圖，并結(jié)合圖推導(dǎo)出嵌線規(guī)律、嵌線圖和接線規(guī)律，要求學(xué)生掌握這些內(nèi)容的基礎(chǔ)上去實(shí)習(xí)，并在實(shí)習(xí)中熟練應(yīng)用所講理論知識(shí)，做到理論和實(shí)踐融會(huì)貫通；同上再進(jìn)行4極24槽單層同心或交叉繞組的講解和實(shí)習(xí)，因該部分內(nèi)容較難，可以自愿原則選學(xué)，但對(duì)接受能力較強(qiáng)的學(xué)生要求必須學(xué)。

3.4 靈活運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)

啟發(fā)式教學(xué)是教學(xué)實(shí)踐中一個(gè)古老而新穎的課題。在現(xiàn)代教學(xué)論中，啟發(fā)式既是教學(xué)法原則，又是教學(xué)方法。教師如果能夠正確應(yīng)用它，就能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性，從而達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。教師在實(shí)習(xí)中可引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生疑問或矛盾，積極動(dòng)腦思考，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考多提問題，不但要知道怎么做，而且還要知道為什么這樣做。比如電機(jī)繞組接線時(shí)，單相電機(jī)兩套繞組首之間要相差90度電角度，是為什么？而三相電機(jī)的三套繞組的首之間卻是相差120度電角度，又是為什么？嵌線圈時(shí)為什么絕緣紙不能破？漆包線不能損壞表面的絕緣漆？為什么嵌好一個(gè)線圈后要及時(shí)做對(duì)鐵芯的絕緣測試？又如，單相電機(jī)和三相電機(jī)的正反轉(zhuǎn)措施，理論難理解，但在實(shí)習(xí)時(shí)，學(xué)生親自動(dòng)手試驗(yàn)后，及時(shí)提出問題，老師再幫助學(xué)生解決問題，把實(shí)習(xí)和理論結(jié)合。所有的問題解決了懂了，也就把理論和實(shí)習(xí)融匯一起基本掌握了，并讓學(xué)生明白既掌握理論又掌握實(shí)踐是最好的，這樣才能真正做到“理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐驗(yàn)證理論”。

5 運(yùn)用成就感來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)，變被動(dòng)為主動(dòng)

在實(shí)習(xí)中盡可能的讓學(xué)生體會(huì)成就感，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。例如在單相電機(jī)實(shí)習(xí)時(shí)，提供木板、鋼據(jù)、鐵錘、鐵釘、鋼尺、電鉆等材料和工具，老師指導(dǎo)讓學(xué)生自己動(dòng)手做線模，鉆孔，這樣既加強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力又可以讓學(xué)生有成就感從而增加學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。每一個(gè)課題實(shí)習(xí)完成后，每一小組的實(shí)習(xí)成果要在老師的指導(dǎo)下接電源通電試運(yùn)行、正反轉(zhuǎn)、測轉(zhuǎn)速，學(xué)生自己所繞的電機(jī)能正常轉(zhuǎn)動(dòng)、正反轉(zhuǎn)，那會(huì)讓他們有很大的成就感，增強(qiáng)他們以后在學(xué)習(xí)和生活中的自信心。endprint