三相異步電動機(jī)的工作原理

三相異步電動機(jī)的工作原理是根據(jù)電磁感應(yīng)原理而工作的，當(dāng)定子繞組通過三相對稱交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電流在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，受到力的作用而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。下面，我們分析旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生，電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)差率及轉(zhuǎn)向。

三相異步電動機(jī)要其旋轉(zhuǎn)起來先決條件是具有一個旋轉(zhuǎn)磁場，三相異步電動機(jī)的定子繞阻就是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的，我們知道，但相電源相與相之間的電壓在相位上是相差120度的，三相異步電動機(jī)定子繞阻中的三個繞阻在空間位置上也差不120度，這樣，當(dāng)定子繞阻通入三相電源時，字子繞阻會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，電流第變化一個周期旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流變化是同步的，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n=60f/p式中f為電源頻率，p是磁場的極對數(shù)，n的單位是：每分鐘轉(zhuǎn)速，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與磁極數(shù)和使用電源的頻率有為，為此，控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速有兩種方法：1、改變電動機(jī)的極對數(shù)。2、變頻法，現(xiàn)很多是利用變頻技術(shù)控制電動機(jī)的無極變速。

旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與繞阻中電流的相序有關(guān)，相序A、B、C順時針排列，磁場則順時針旋轉(zhuǎn)，若把三根電源中的任意兩根對調(diào)，如將B相電流通入C相，，C相電流通入B相繞阻中，則相序?yàn)椋篊、B、A則磁場必然逆時針方向旋轉(zhuǎn)，利用這一特性我們可以很方便地改變電動機(jī)的方向。

一般情況下，電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n，低于旋轉(zhuǎn)磁場n1，因?yàn)榧僭O(shè)n=n1則轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁場就沒有想對運(yùn)動，就不會切割磁力線，也就不會產(chǎn)生，磁轉(zhuǎn)矩，所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n必然小于n1為此，我們稱三相電動機(jī)為異步電動機(jī)。

旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生原理

三相異步電動機(jī)的定子鐵芯中放置三相結(jié)構(gòu)完全相同的繞組U、V、W，各相繞組在空間上互差120°電角度，如下圖所示，向這三相繞組通入對稱的三相交流電，如圖（b）（c）所示。下面我們以兩極電動機(jī)為例說明電流在不同時刻時，磁場在空間的位置。

下圖（b）所示，假設(shè)電流的瞬時值為正時是從各繞組的首端流入，（用〇中間加個×表示），末端流出（用“⊙”表示），當(dāng)電流為負(fù)值時，于此相反。

在ωt=0的瞬間，iu=0，iv為負(fù)值，iw為正值，如圖（c）所示，則V相電流從V2流進(jìn)，V1流出，而W相電流從W1流進(jìn)，W2流出。利用安培右手定則可以確定ωt=0瞬間由三相電流所產(chǎn)生的合成磁場方向，如圖（d）①所示。可見這時的合成磁場是一對磁極，磁場方向與縱軸線方向?yàn)橐恢拢戏绞奖睒O，下方是南極。

在ωt=π/2時，經(jīng)過了四分之一周期，iu由零變?yōu)樽畲笾?，電流由首端U1流入，末端U2流出；iv仍為負(fù)值，U相電流方向與（1）時一樣；iw也變?yōu)樨?fù)值，W相電流由W1流出，W2流入，其合成磁場方向如圖（d）②所示，可見磁場方向已經(jīng)較ωt=0時按順時針方向轉(zhuǎn)過90°。

應(yīng)用同樣的分析方法可畫出ωt=π，ωt=2/3*π，ωt=2π時的合成磁場，分別如圖（d）③ ④ ⑤ 所示，由圖中可明顯地看出磁場的方向逐步按順時針方向旋轉(zhuǎn)，共計(jì)轉(zhuǎn)過360°，即旋轉(zhuǎn)了一周。

（a）簡化的三相繞組分布圖

（b）按星形連接的三相繞組接通三相電源

（c）三相對稱電流波形圖

（d）兩極繞組的旋轉(zhuǎn)磁場

由此可以得出如下結(jié)論：在三相交流電動機(jī)定子上布置有結(jié)構(gòu)完全相在空間位置各相差120度電角度的三相繞組，分別接入三相對稱交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子間所產(chǎn)生的合成磁場是沿定子內(nèi)圓旋轉(zhuǎn)的，我們稱此為旋轉(zhuǎn)磁場。

旋轉(zhuǎn)磁場的方向

由上圖可以看出，三相交流電按U-V-W相序變化，則產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場在空間上以順時針方向旋轉(zhuǎn)。

若我們?nèi)我鈱φ{(diào)電動機(jī)兩相繞組的電流相許，如：U-W-V相序，則由理論分析和實(shí)踐證明，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場以逆時針方向旋轉(zhuǎn)。由此可知，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向取決于通入繞組中的三相交流電源的相序，只要任意對調(diào)電動機(jī)的相序，則可改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向。

旋轉(zhuǎn)磁場的速度

以上是以兩極為例，如果想要獲得四極旋轉(zhuǎn)磁場，則應(yīng)把線圈的數(shù)目增加一倍，其布置如下圖（a）（b）所示。并按上述方法分析得出，合成磁場在空間的示意圖（C）。

我們比較一下這圖和上文中的那個圖中磁場的旋轉(zhuǎn)速度，不難得出：旋轉(zhuǎn)磁場的速度不僅與電流的頻率有關(guān)，還與磁極對數(shù)有關(guān)。上文圖（d）中，當(dāng)三相交流電變化一周后（即每相經(jīng)過360°電角），其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場也正好旋轉(zhuǎn)一周。故在兩極電動機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度。

即n1=60f1=3000轉(zhuǎn)/分

旋轉(zhuǎn)磁場的速度等于三相交流電變化速度的一半，即n1=（60/2）f1=1500轉(zhuǎn)/分。故當(dāng)磁極對數(shù)增加一倍，則旋轉(zhuǎn)磁場的速度減少一半。

同理，通過理論分析可得出旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為：n1=60f1/P，上述公式中

n1：表示旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，單位轉(zhuǎn)/分；

f1：表示三相交流電源的頻率，單位赫；

P：表示磁極對數(shù)；

旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1又稱為同步轉(zhuǎn)速。我國三相交流頻率規(guī)定50Hz，因此兩極旋轉(zhuǎn)速度是3000轉(zhuǎn)/分，四極的為1500轉(zhuǎn)/分，六極為1000轉(zhuǎn)/分等。

三相異步電動機(jī)要其旋轉(zhuǎn)起來先決條件是具有一個旋轉(zhuǎn)磁場，三相異步電動機(jī)的定子繞阻就是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的，我們知道，但相電源相與相之間的電壓在相位上是相差120度的，三相異步電動機(jī)定子繞阻中的三個繞阻在空間位置上也差不120度，這樣，當(dāng)定子繞阻通入三相電源時，字子繞阻會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，電流第變化一個周期旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流變化是同步的，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n=60f/p式中f為電源頻率，p是磁場的極對數(shù)，n的單位是：每分鐘轉(zhuǎn)速，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與磁極數(shù)和使用電源的頻率有為，為此，控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速有兩種方法：1、改變電動機(jī)的極對數(shù)。2、變頻法，現(xiàn)很多是利用變頻技術(shù)控制電動機(jī)的無極變速。

旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與繞阻中電流的相序有關(guān)，相序A、B、C順時針排列，磁場則順時針旋轉(zhuǎn)，若把三根電源中的任意兩根對調(diào)，如將B相電流通入C相，，C相電流通入B相繞阻中，則相序?yàn)椋篊、B、A則磁場必然逆時針方向旋轉(zhuǎn)，利用這一特性我們可以很方便地改變電動機(jī)的方向。

一般情況下，電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n，低于旋轉(zhuǎn)磁場n1，因?yàn)榧僭O(shè)n=n1則轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁場就沒有想對運(yùn)動，就不會切割磁力線，也就不會產(chǎn)生，磁轉(zhuǎn)矩，所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n必然小于n1為此，我們稱三相電動機(jī)為異步電動機(jī)。

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