浅析三相异步电动机的组成和工作原理

摘　要：三相异步电动机具有结构简单，坚固耐用，运行可靠，维护方便等优点。旋转磁场的方向是由三相绕组中电流相序决定的，若想改变旋转磁场的方向，只要改变通入定子绕组的电流相序，即将三根电源线中的任意两根对调即可。

关键词：三相异步电动机；定子；旋转磁场

引言：随着我国现代化进程不断加快，交流电动机的应用越来越广泛，特别是三相异步电动机；因为它具有结构简单，坚固耐用，运行可靠，维护方便等优点。这里对异步电动机的构造，工作原理作以简单介绍。
一、三相异步电动机的构造：
　　三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。此外还
有端盖，风扇等附属部分，如图1所示：

                图1
　　二、三相异步电动机的转动原理
1、基本原理：
　　 三相异步电动机是利用旋转磁场工作的，其工作原理可通过以下演示实验来直观地了解。一个装有手柄的蹄性磁铁以轴座o1为支撑自由转动；在蹄性磁铁两磁极之间有一个一个鼠笼转子，鼠笼转子以轴座02为支撑自由转动；轴座01和轴座o2在同一条轴线上。蹄性磁铁和鼠笼转子之间没有摩擦力和机械连动关系，两者均可独立自由转动或保持静止。当摇动手柄使蹄性磁铁顺时针方向旋转时，磁场的磁力线就切割鼠笼转子上的铜条，相当于转子铜条逆时针方向切割磁感线，闭合的铜条中就会产生感生电流，其方向可用右手定则判断。由于感生电流处在蹄性磁铁的磁场中，因此铜条要受到磁场力f的作用而使转子转动，磁场力的方向可根据左手定则判断，从判定的结果可知转子转动方向与蹄性磁铁旋转方向一致。
2、旋转磁场的产生
　　图2表示最简单的三相定子绕组AX 、BY、 CZ，它们在空间上按互差1200的规律对称排列，并接成星形与三相电源U、V、 W相连。则三相定子绕组便通过三相对称电流随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场    图2                 
　　当wt=00时，iA=0，AX绕组中无电流，iB为负，BY绕组中的电流从Y流入Bi流出，iC为正，CZ绕组中的电流从C流入Z流出，由右手螺旋定则可得合成磁场的方向。
　　当wt=1200时，iB=0，BY绕组中无电流，iA为正，AX绕组中的电流从A流入X流出，iC为负，CZ绕组中的电流从Z流入C流出，由右手螺旋定则可得合成磁场的方向。
　　当wt=2400时，iC=0，CZ绕组中无电流，iA为负，AX绕组中的电流从X流入A流出，iB为正，BY绕组中的电流从B流入Y流出，由右手螺旋定则可得合成磁场的方向。
　　可见，当定子绕组中的电流变化一个周期时，合成磁场也按电流的相序方向在空间旋转一周。随着定子绕组中的三相电流不断地作周期性变化，产生的合成磁场也不断地旋转，因此称为旋转磁场。
3、旋转磁场的方向：
　　旋转磁场的方向是由三相绕组中电流相序决定的，若想改变旋转磁场的方向，只要改变通入定子绕组的电流相序，即将三根电源线中的任意两根对调即可。这时，转子的方向也跟着改变。
4、旋转磁场的转速
　　磁场的旋转速度又称同步转速，它与三相电流的频率和磁极对数p有关。定子绕组在任以时刻合成的磁场只有一对磁极（磁极对数p=1），即只有两个磁极，对只有一对磁极的旋转磁场而言，三相电流变化一周，合成磁场也随之旋转一周，如果是50hz的交流电，旋转磁场的同步转速就是50转/秒或3000转/分，在工程技术中，常用转/分（r/min）来表示转速，如果定子绕组组合成的磁场有两对磁极（磁极对数p=2），既有四个磁极，可以证明，电流变化一个周期，合成磁场在空间旋转1800，由此可以推广得出：p对磁极旋转磁场每分钟的同步转速为工频50hz时，对应于不同磁极对数p。
　　当磁极对数对数一定时，如果改变交流电的频率，则可改变旋转磁场的同步转速，这就是变频调速的基本原理。
　　必须指出，转子的转动方向虽然与旋转磁场的转动方向相同，但转子转n不可能达到旋转磁场的同步转速n0,因为如果两者相等，则转子与旋转磁场之间就不存在相对运动，因而转子导体就不能切割磁感线，转子上也就不再产生感生电流及电磁转矩，可见，鼠笼转子的转速与旋转磁场的同步转速之间必须存在差值而不能同步，这也是异步电动机名称的由来。在电动机通电的瞬间，定子旋转磁场的转速可以同时达到同步转速，但是，转子确实静止的，两者之间的转速差最大，此时转子产生的感生电流也最大，电路输入给电动机的电流也最大，往往可以达到电动机额定电流的几倍到十几倍，对电动机和电网的冲击比较大。因此，对较大功率的电动机，不能直接加额定电压起动，需要采用降压起动的方式减少起动电流，待转子的转速接近额定转速时，再改换为额定电压正常运行；或采用连续调压的方式从低压开始起动，随转子的转速增大而逐渐把电压调到额定电压。
参考文献：
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