三相异步电动机的工作原理和结构

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1、WORD格式可编辑三相异步电动机的工作原理与结构异步电动机按电源相数分类可分为三相异步电动机与单相异步电动机。三相异步电动机使用三相交流电源，它具有结构简单、使用和维修方便、坚固耐用等优点，在工农业生产中应用极为广泛。一、三相异步电动机的工作原理在图1中，假设磁场的旋转是逆时针的，这相当于金属框相对于永久磁铁，以顺时针方向切割磁力线，金属框中感生电流的方向，如图中小圆圈里所标的方向。此时的金属框已成为通电导体，于是它又会受到磁场作用的磁场力，力的方向可由左手定则判断，即图中小箭头所指示的方向。金属框的两边受到两个反方向的力f，它们相对转轴产生电磁转矩(磁力矩)，使图1

2、闭合金属框中受力图1示意图金属框发生转动，转动方向与磁场旋转方向一致，但永久磁铁旋转的速度n1要比金属框旋转的速度n大。从上述实验中可以看到，在旋转的磁场里，闭合导体会因发生电磁感应而成为通电导体，进而又受到电磁转矩作用而顺着磁场旋转的方向转动；实际的电动机中不可能用手去摇动永久磁铁产生旋转的磁场，而是通过其他方式产生旋转磁场，如在交流电动机的定子绕组(按一定排列规律排列的绕组)通入对称的交流电，便产生旋转磁场；这个磁场虽然看不到，但是人们可以感受到它所产生的效果，与有形体旋转磁场的效果一样。通过这个实验，可以清楚地看到，交流电动机的工作原理主要是产生旋转磁场。为了更

3、好的说明三相异步电动机的工作原理，用图2进一步进行说明，从中可以很清楚地看到三相交流电产生旋转磁场的现像。图中所示的3个绕组在空间上相互间隔机械角度120°(实际的电动机中一般都是相差电角度120°)，3个绕组的尾端(标有U2、V2、W2)连接在一起(3个绕组的这种连接称为星形(Y)接法。常用接法还有三角形(△)接法，就是将3个绕组首尾相连，在3个接点上分别引出3根引线的接法。)，将对称的三相交流电iU=Imsinwt、iV=Imsin(wt-120°)、iW=Imsin(wt-240°)从3个绕组的首端(标有U1、V1、W1)通入，放在绕组中心处的小磁针便迅速转动起

4、来，由此可知旋转磁场的存在。图2三相交流电动机定子专业知识整理分享WORD格式可编辑三相交流电是怎样产生旋转磁场的呢？用图3进行分析。当3个绕组跟三相电源接通后，绕组中便通过三相对称的交流电流iU、iV、iW，其波形如图3图所示。现在选择几个特殊的运行时刻，看看三相电流所产生的合成磁场是怎样的。这里规定：电流取正值时，是由绕组始端流进(符号Å)，由尾端流出(符号⊙)；电流取负值时，绕组中电流方向与此相反。（a）(b)(c)(d)图3三相交流电产生旋转磁场示意图当wt=wt1=0，U相电流iU=0，V相电流取为负值，即电流由V2端流进，由V1端流出；W相电流iW为正，即

5、电流从W1端流进，从W2端流出。在图3的定子绕组图中，根据电生磁右手螺旋定则，可以判定出此时电流产生的合成磁场如图3(a)所示，此时好像有一个有形体的永久磁铁的N极放在导体U1的位置上，S极放在导体U2的位置上。当wt=wt2=2时，电流已变化了1/3周期。此时刻i为正，电流由U1端流入，从U2端流出，iV为零；iW为负，电流从W2端流入，从W1端流出。这一时刻的磁场如图3(b)所示。磁场方向较wt=wt1时沿顺时针方向在空间转过了120°。用同样的方法，继续分析电流在wt=wt3、wt=wt4时的瞬时情况，便可得这两个时刻的磁场，如图3(c)、3(d)所示。在wt=

6、wt3=4/3时刻，合成磁场方向较wt2时刻又顺时针转过120°。在wt=wt4=2时刻，磁场较wt3时再转过120°，即自t1时刻起至t4时刻，电流变化了一个周期，磁场在空间也旋转了一周。电流继续变化，磁场也不断地旋转。从上述分析可知，三相对称的交变电流通过对称分布的3组绕组产生的合成磁场，是在空间旋转的磁场，而且是一种磁场幅值不变的圆形旋转磁场。三相异步电动机的基本原理把对称的三相交流电通入彼此间隔120°电角度的三相定子绕组，可建立起一个旋转磁场。根据电磁感应定律可知，转子导体中必然会产生感生电流，该电流在磁场的作用下产生与旋转磁场同方向的电磁转矩，并随磁场同方

7、向转动二、交流电动机中旋转速度的问题1.旋转磁场的旋转速度专业知识整理分享WORD格式可编辑旋转磁场的速度也称为“同步转速”，用n1表示，其单位是“r/min”。它的大小由交流电源的频率及磁场的磁极对数决定。图3所举的例子是只能产生一对磁极的电动机，电流变化一个周期，旋转磁场转一圈；若电源电流的频率为f(Hz)，则一对磁极的旋转速度应为n1=60f(r/min)；我国电网供电电流的频率(即工频)为f=50Hz(即每秒完成50个周期的变化)，则一对旋转磁场的转速就是50r/min×60r/min=3000r/min。若定子绕组采用的排列方式不同，那么产