Принцип действия асинхронной машины
Магнитный поток Ф1, создаваемый обмоткой статора (рис .1 и рис.2), при своём вращении пересекает проводники обмотки ротора, индуктирует в них Э.Д.С. е12, и если обмотка ротора замкнута, то в ней возникают токи i2, частота которых f2 при неподвижном роторе (n=0) равна первичной частоте f1.
Если обмотка ротора является трёхфазной, то в ней индуктируется трёхфазный ток. Этот ток создаёт вращающийся поток ротора Ф2, число полюсов 2р, направление и скорость вращения которого при n=0
Такие же, как и у потока статора. Поэтому потоки Ф1 и Ф2 вращаются синхронно и образуют общий вращающийся поток двигателя Ф. При короткозамкнутом роторе в его стержнях индуктируется многофазная система токов i2 со сдвигом в соседних стержнях по фазе на угол
Где Z2 – число стержней ротора. Эти токи также создают вращающийся поток Ф2, число полюсов, направление и скорость вращения которого являются такими же, как и у потока фазного ротора. Поэтому и в данном случае в двигателе образуется общий магнитный поток Ф. Ввиду существования общего вращающегося магнитного поля можно рассматривать Э.Д.С., индуктируемые в обмотках этим полем. В результате взаимодействия токов ротора с потоком возникают действующие на проводники ротора механические силы F и вращающий электромагнитный момент М.
В верхней части рис. 3 показаны вращающаяся со скоростью V1 синусоидальная волна общего магнитного поля В машины и направления ЭДС в индуктируемых этим полем в стержнях неподвижного короткозамкнутого ротора. В нижней части рис. 3 показаны направления токов стержней i2 и действующих на них сил F для двух случаев: когда угол сдвига фаз ψ2 между е2 и i2 равен нулю и когда ψ2=90°. При ψ2=0 все силы действуют в сторону вращения поля. Поэтому вращающий момент
Отличен от нуля и также действует в сторону вращения поля. В то же время при ψ2=90° силы действуют в разные стороны и М=0
Отсюда следует, что вращающий момент создаётся только активной составляющей тока ротора
Этот вывод имеет общий характер и справедлив также для других видов машин переменного тока.
Цепь ротора асинхронного двигателя всегда обладает определённым активным сопротивлением, и поэтому при пуске двигателя (n=0) всегда 0<ψ2<90°. В результате развиваемый момент М>0, и если он больше статического тормозного момента на валу, то ротор двигателя придёт во вращение в направлении вращения поля с некоторой скоростью n
Относительная разность скоростей вращения поля и ротора
Называется скольжением. Скольжение выражается также в процентах:
Скорость ротора n, выраженная через скольжение S, согласно формуле (2), равна 
При пуске двигателя (n=0) имеем s=1, а при вращении ротора синхронно с полем статора или, как говорят, с синхронной скоростью (n=n1) будет S=0. При n=n1 магнитное поле статора относительно ротора неподвижно и токи в роторе индуктироваться не будут, поэтому М=0 и такой скорости вращения двигатель достичь не может. Вследствие этого в режиме двигателя всегда 0s>0.
При вращении ротора в сторону поля частота пересечений полем проводников ротора пропорциональна разности скоростей n1 – n и частота тока в обмотке ротора
Магнитное поле вращается со скоростью в оборотах в секунду
Подставив сюда значение n из формулы (3) и затем значение n1 из (5), получим
Т.е. вторичная частота пропорциональна скольжению.
При частоте тока f2
Скорость вращения поля ротора относительно статора в соответствии с выражениями (3) и (7).
Т.е скорость вращения поля ротора относительно статора при любой скорости вращения ротора n равна скорости вращения поля статора n1. Поэтому поля статора и ротора при вращающемся ротора также вращаются всегда синхронно и образуют общее вращающееся поле.
Отметим, что представленная на рис. 3 картина направлений токов и механических сил действительна и при вращении ротора, когда 0
Если ротор асинхронное машины с помощью внешней силы (вращающего момента) привести во вращение в направлении вращения поля статора со скоростью выше синхронной (n>n1), то ротор будет обгонять поле и направления индуктируемых в обмотке ротора токов по сравнению с изображёнными на рис. 3 изменяются на обратные. При этом изменяются на обратные также направления электромагнитных сил F и электромагнитного момента М. Момент М при этом будет тормозящим, а машина будет работать в режиме генератора и отдавать активную мощность в сеть. Согласно выражению (2), в режиме генератора S<0.
Если ротор вращать в направлении, обратном направлению вращения поля статора (n<0), то указанные на рис. 3 направления e2, i2, и F сохраняются. Электромагнитный момент М будет действовать в направлении вращения поля статора, но будет тормозить вращение ротора. Этот режим работы асинхронной машины называется режимом противовключения или режимом электромагнитного тормоза. В этом режиме в соответствии с выражением (2) s>1.
Здесь, однако, надо отметить, что соотношение (8), как нетрудно усмотреть, сохраняется при любом режиме работы при любом значении S т.е. поля статора и ротора вращаются синхронно в любом режиме работы асинхронной машины.
Ознакомится с рабочими характеристиками асинхронного двигателя можно здесь - Рабочие характеристики асинхронного двигателя
| 
