淺談異步電動機的異同點及其教學

張瑞芹

摘 要：異步電動機有單相異步電動機和三相異步電動機，它們既有相同點，又有不同點。本文主要就異步電動機的結構、工作原理、應用等方面進行了闡述，以及教學時就可以采用類比的教學方法，來掌握兩種電機的異同點。下面結合我多年來在教學中的教學體會，對異步電動機的異同點及其教學進行分析和探討。

關鍵詞：異步電動機；異同點；旋轉磁場；繞組展開圖

異步電動機主要有單相異步電動機和三相異步電動機，它們在結構、工作原理等方面既有相同點又有不同點。

1 單相異步電動機和三相異步電動機的相同點

1、同為異步電動機其結構上大致相同的，分為定子和轉子，定子即靜止部分，不會轉動的部分，其上有定子繞組，其主要作用是產生旋轉磁場；轉子上有閉合的導條，主要作用是產生感生電流和電磁力。

2、其結構上的相同點決定了相同的工作原理。定子繞組在符合一定條件下產生旋轉磁場，旋轉磁場所具有的轉速即為同步轉速，n=60f/p，f為電源頻率，我國電源頻率為50赫茲，p為磁極對數，而轉子上有閉合導條，與旋轉磁場有相對切割從而產生感生電流，閉合導條中有感生電流且仍然位于磁場中所以受到電磁力，電磁力推動轉子以異步轉速運行，異步轉速略小于同步轉速并和同步轉速同方向。

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

2 單相異步電動機和三相異步電動機的不同點

2.1 產生旋轉磁場的兩個條件不同

三相異步電動機則要求對稱的三相繞組中通入對稱的三相電流，對稱的三相繞組即結構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稱的三相電流（互差120度相位），所以對稱的三相繞組進行星型接法或三角形接法后直接接三相電源即可。前者條件其實就是電機定子繞組重繞。

單相異步電動機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定子繞組重繞時實現；而第二個條件則一般是利用電容來實現，啟動繞組串電容后與工作繞組并接到電源上。因為通過電容的電流超前電壓90度相位。那么，啟動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

一般三相異步電動機的定子繞組有三套，其結構相同，線徑、匝數、線圈個數、連接方式完全相同；而單相異步電動機的定子繞組有兩套并不一定相同，如排風扇電機兩套繞組不相同，而洗衣機電機的兩套繞組則完全相同。

2.3 所接電源及接線方式的不同

三相異步電動機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：

單相異步電動機則是啟動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（以洗衣機電機為例）。如下圖所示：

2.4 正反轉措施不同

單相電機是接電源的任一相的首尾互換，三相電機則是接電源的三根線中的任意兩根對換。

3 異步電動機的教學方法

針對以上單相異步電動機和三相異步電動機的異同點，在教學中可采取以下幾種方法。

3.1 教學內容上，由簡到繁

一般先補充講解左右手定則，再講解電機的結構，并讓學生實習進行拆裝電機完全理解電機的結構后，再講解異步電機的工作原理，（相同點）。一體化教學時先單相電機后三相電機，因為無論理論還是實習，單相電機相對要比三相電機難。在單相電機的實習時，先排風扇電機再洗衣機電機，因為前者繞組簡單4極16槽單層鏈式繞組實習時較簡單，而后者4極24槽單雙層混合的同心繞組則比較難。在三相電機的實習時，類似的，先實習4極24槽單層鏈式繞組，再實習4極24槽同心繞組或交叉繞組。

3.2 模塊化教學，以實習為主

單相電機、三相電機各為一個模塊，且先進行單相電機模塊再進行三相電機模塊。模塊化教學中，主要以實習為主，講解理論內容為輔，因為技校學生基礎差，底子薄，對理論知識不易接受，反而動手能力強，盡量在實踐時融入理論，逐漸滲透。比如，實習三相電機的單層鏈式繞組，講解理論最多6課時，而實習則須要二十個課時，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行。（為了拆繞組時方便，一般不再浸絕緣漆，那樣再實習時不好拆卸繞組）。

3.3 理論與實習緊密相結合的一體化教學

單相電機模塊，先講結構后進行單相電機的拆裝；講電機的轉動理論后實習單相電機的接線（接電源）、通電運行；講解排風扇電機4極16槽單層鏈式繞組，要求學生會畫圖，能根據圖分析出嵌線、接線規律并和其工作原理（旋轉磁場的產生條件）相結合，然后進行實習，真正做到用所學的理論指導實習；同上再進行洗衣機電機的講解和實習，由于該部分內容比較難，可以自愿原則選學，但對接受能力比較強的學生必須學。三相電機模塊，也是先講結構后再拆裝實習；講電機轉動原理后實習其接線（接電源）、通電運行；講解4極24槽單層鏈式繞組展開圖，并結合圖推導出嵌線規律、嵌線圖和接線規律，要求學生掌握這些內容的基礎上去實習，并在實習中熟練應用所講理論知識，做到理論和實踐融會貫通；同上再進行4極24槽單層同心或交叉繞組的講解和實習，因該部分內容較難，可以自愿原則選學，但對接受能力較強的學生要求必須學。

3.4 靈活運用啟發式教學

啟發式教學是教學實踐中一個古老而新穎的課題。在現代教學論中，啟發式既是教學法原則，又是教學方法。教師如果能夠正確應用它，就能充分調動學生學習的主動性、積極性、創造性，從而達到事半功倍的教學效果。教師在實習中可引導學生產生疑問或矛盾，積極動腦思考，鼓勵學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。比如電機繞組接線時，單相電機兩套繞組首之間要相差90度電角度，是為什么？而三相電機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？為什么嵌好一個線圈后要及時做對鐵芯的絕緣測試？又如，單相電機和三相電機的正反轉措施，理論難理解，但在實習時，學生親自動手試驗后，及時提出問題，老師再幫助學生解決問題，把實習和理論結合。所有的問題解決了懂了，也就把理論和實習融匯一起基本掌握了，并讓學生明白既掌握理論又掌握實踐是最好的，這樣才能真正做到“理論指導實踐，實踐驗證理論”。

5 運用成就感來激發學生學習，變被動為主動

在實習中盡可能的讓學生體會成就感，變被動學習為主動學習。例如在單相電機實習時，提供木板、鋼據、鐵錘、鐵釘、鋼尺、電鉆等材料和工具，老師指導讓學生自己動手做線模，鉆孔，這樣既加強了學生的動手能力又可以讓學生有成就感從而增加學習興趣，讓學生變被動學習為主動學習。每一個課題實習完成后，每一小組的實習成果要在老師的指導下接電源通電試運行、正反轉、測轉速，學生自己所繞的電機能正常轉動、正反轉，那會讓他們有很大的成就感，增強他們以后在學習和生活中的自信心。endprint