三相异步电动机的原理

1、旋转磁场的产生

三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组、、。设将三相绕组按星形连接方式与三相电源接通，绕组中便通入三相对称电流：

…………………………………………………………….（式1）

如图，考察三相电流的时域曲线，当横坐标分别为、、时，根据右手螺旋定则，可以判定电动机定子三相绕组产生的合磁场的磁力线分别依次如图中的（a）、（b）、（c）所示。可见，当定子绕组中通入三相电流后，它们共同产生的合成磁场是随电流的交变而在空间不断地旋转着的，这就是旋转磁场产生的原理。

图1 旋转磁场的产生

2、旋转方向与极数

磁场的旋转方向与通入定子绕组的三相电流的相序有关，将A、B、C中任意两根对调，磁场转向将反向。

三相异步电动机的极数就是旋转磁场的极数，如果三相绕组的每一绕组只有一个线圈，则每相绕组的始端A、B、C之间在空间方位上各相差120°，于是产生的旋转磁场只具有一对磁极，此时称极数。而如果将定子绕组的每相绕组由两个线圈串联，并按下图安排，使每相绕组的始端A、B、C之间在空间方位上各相差60°，则产生的旋转磁场具有两对磁极，此时称极数。同理可以安排出的定子绕组。

图2 旋转磁场的极数	图3 极数为2的旋转磁场的空间位置

可按照上图，用3D建模软件画出极数为2的电动机定子绕组（每个绕组可只有一砸线圈），在3D模型下理清各绕组之间的链接方式。

3、旋转磁场的转速

由前述分析，时，当电流交变1次（一个周期），磁场旋转1周，设电流频率（Hz），则旋转磁场转速（r/min）。当时，由上图可见，从到过程中，磁场仅旋转了30°，因此。以此类推，有：

……………………………………………………………………………（式2）

上式就是旋转磁场转速与电源频率和极数之间的关系式。

4、电动机转动原理

对于的情况：在电动机通交流电后，产生旋转磁场，以鼠笼型转子结构为例，取其截面直径两端的两根对称导条来作分析。如图，当旋转磁场向顺时针方向旋转时，其磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则确定。在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流。电流与旋转磁场相互作用，使转子导条受到电磁力F作用。电磁力的方向可应用左手定则来确定。产生的电磁力恰好能产生转矩，转子就转动起来。

图4 电动机转动原理（p=1）

对于的情况，也可分析得出四根导条的受力也恰好产生转矩。其余极数情况类似分析。

5、转差率

由上述电动机转动原理可知，转子导条要切割磁感线，其旋转速度必须小于旋转磁场的转速。通常将旋转磁场的转速称为同步转速。为转子转速，则转差率：

…………………………………………………………………………（式3）

三相异步电动机转差率很小，通常只有。当n=0时（也就是启动瞬间），s=1，转差率最大。