異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速范圍有密切的關(guān)系，下面將分別針對(duì)三個(gè)不同的轉(zhuǎn)速范圍，分析異步電機(jī)的基本工作原理。
圖1 異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)
（a） 電動(dòng)機(jī)狀態(tài)；（b）發(fā)電機(jī)狀態(tài)；（c）電磁制動(dòng)狀態(tài)
1．轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)并且轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速的情況，即0＜n＜n1，或1＞s＞0
圖表示一臺(tái)二極異步電機(jī)的示意圖，以n、s表示氣隙旋轉(zhuǎn)磁勢，n1的箭頭表示旋轉(zhuǎn)方向，中間二個(gè)小圈表示轉(zhuǎn)子的一個(gè)短路線圈。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁勢的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體時(shí)，將在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢e2。電動(dòng)勢的方向根據(jù)右手定則確定。在圖（a）中n極下的電動(dòng)勢方向用叉表示，在s極下用點(diǎn)表示。轉(zhuǎn)子電流的有功分量i2與e2同相位，所以圈中的叉和點(diǎn)既表示電動(dòng)勢的方向．又表示電流有功分量的方向。轉(zhuǎn)子電流的有功分量與氣隙旋轉(zhuǎn)磁勢相互作用產(chǎn)生電磁力f，根據(jù)左手定則，轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生一個(gè)和定子旋轉(zhuǎn)磁勢同方向的驅(qū)動(dòng)性的電磁轉(zhuǎn)矩tem。當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，如果該轉(zhuǎn)矩足以克服制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的話，轉(zhuǎn)子就將追隨著旋轉(zhuǎn)磁勢轉(zhuǎn)起來。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩tem與軸端機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩t2相平衡時(shí)，電動(dòng)機(jī)將以某一轉(zhuǎn)速n穩(wěn)定運(yùn)行。正常運(yùn)行時(shí)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，但不能等于同步轉(zhuǎn)速。只要n＜n1時(shí)，轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁勢之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子就有電流，就能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，這個(gè)轉(zhuǎn)矩就可克服負(fù)載的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩而拖著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，在定子方面，因?yàn)檗D(zhuǎn)子方面存在電流，也將受感應(yīng)而從電網(wǎng)輸入相應(yīng)的電流(圖中未表示)，輸入有功功率。這時(shí)電機(jī)就處在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。
2．轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)并且轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速的情況，n＞n1，或s＜o(jì)
n上升到同步轉(zhuǎn)速時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩已等于零，因此電機(jī)本身不會(huì)加速到同步轉(zhuǎn)速以上，而采用原動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)電機(jī)，是可以實(shí)現(xiàn)的。這時(shí)的情況如圖5．8（b）所示。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢、電流的有功分量及電磁轉(zhuǎn)矩的方向?qū)⑴c電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)相反，電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)性質(zhì)。在定子方面，因?yàn)檗D(zhuǎn)子電流改了方向，定子中因后者而感應(yīng)的電流分量也將改變方向，此時(shí)，電機(jī)由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸輸入機(jī)械功率而從定子輸出電功率。
電機(jī)就處在發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。
3．轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)，n＜0，或s＞1
如果用其它機(jī)械拖動(dòng)電機(jī)使轉(zhuǎn)子向著與旋轉(zhuǎn)磁勢相反的方向旋轉(zhuǎn)，這時(shí)轉(zhuǎn)子電勢和電流的方向仍將和電動(dòng)機(jī)時(shí)一樣，轉(zhuǎn)矩的方向仍保持旋轉(zhuǎn)磁勢的方向，與轉(zhuǎn)向相反，因此將對(duì)定子和拖動(dòng)機(jī)械起制動(dòng)作用．同時(shí)轉(zhuǎn)子電流未改方向，定子中的電流仍和電動(dòng)機(jī)時(shí)同方向，仍有有功功率從電網(wǎng)輸入，這時(shí)電機(jī)處于“電磁制動(dòng)”狀態(tài)。異步電機(jī)作為電磁制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，一方面定子從電網(wǎng)吸取電功率，另一方面，外力也必須對(duì)轉(zhuǎn)子供給機(jī)械功率。此時(shí)，電機(jī)從定子和轉(zhuǎn)子同時(shí)輸入的功率均將變?yōu)殡姍C(jī)內(nèi)部的損耗，轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉了。
由以上分析可見：
當(dāng)o＜s＜l時(shí)，為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，異步電機(jī)主要作為電動(dòng)機(jī)使用。
當(dāng)o＞s＞—∞時(shí)，為發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，有時(shí)用于農(nóng)村小型水電站和風(fēng)力發(fā)電站。
當(dāng)∞＞s＞l時(shí)，為電磁制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，適用于要求快速停止和準(zhǔn)確定位的短時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。
圖2 三種運(yùn)行狀態(tài)的比較
例： 一臺(tái)50hz的異步電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速nn=730r/min， 空載轉(zhuǎn)差率為0．00267， 試求該電機(jī)的極數(shù)、同步轉(zhuǎn)速及額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率。如果該電機(jī)用于起重機(jī)上，當(dāng)重物下降時(shí)的轉(zhuǎn)速為3000r/min，試求其轉(zhuǎn)差率，此時(shí)電機(jī)運(yùn)行于什么狀態(tài)。
解：由于極對(duì)數(shù)與同步轉(zhuǎn)速之間有的關(guān)系，當(dāng)p=4時(shí)，n1=750r/min，今已知額定轉(zhuǎn)速為730r/min，它略低于同步轉(zhuǎn)速，故知該電機(jī)同步轉(zhuǎn)速應(yīng)為750r/min，電機(jī)極數(shù)2p=8。
于是空載轉(zhuǎn)速為
n0=n1(1-s0)=750(1-0．00265)=748r/min
額定轉(zhuǎn)差率為
如果以300r/min反轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)差率為
此時(shí)電機(jī)運(yùn)行于電磁制動(dòng)狀態(tài)。