三相异步电动机工作原理

异步电动机的三相定子绕组通入三相电流，便产生旋转磁场，并切割转子导体（导体切割磁力线），在转子电路中产生感应电流，载流转子在磁场中受力产生电磁转矩，从而使转子旋转，所以旋转磁场的产生是转子转动的先决条件。

1、旋转磁场的产生

三相对称绕组AX、BY、CZ在空间互差,将其星形接法（Y接），即X、Y、Z连接在一起，A、B、C分别接到三相电源上，便有对称的三相交变电流通入相应的定子绕组。即

通入电机的三相电流波形如下图所示：

为了便于分析，取,,三个时刻进行分析。

（1）时，，根据右手螺旋定则：是负值，是正值，此时，电流从Y、C流入，从Z、B流出，AX线圈中没有电流，磁力线分布由上到下，从而形成的磁场方向上面是N级下面是S级。

（2）时， 是负值，，磁场方向如下图所示，逆时针偏转

（3）时，是正值，是负值，是正值，磁场方向如下图所示，逆时针偏转。

结论：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交变而在空间不断旋转着，这就是旋转磁场。该旋转磁场同磁极在空间旋转所起的作用是一样的。

产生条件：三相对称电流通过三相对称绕组。

2、旋转磁场的方向 旋转磁场的方向与通入绕组的三相电流的相序有关。如果将三根导线中的任意两根对调位置（例如对调了B和C两相），则电动机三相绕组的B相与C相对调（注意：电源三相端子的相序未变），旋转磁场反转。

3、旋转磁场的极对数　　每相绕组只有一个线圈，绕组的始端之间相差120°空间角，则产生的旋转磁场具有一对极，即（p是磁极对数）。如将定子绕组安排成每相有两个线圈串联，绕组的始端之间相差60°空间角，则产生的旋转磁场具有两对极，即

显然，p与定子绕组的安排有关。　

一般的电动机制造好以后，从型号上即可判断磁极对数。

例：Y132M-4→

Y180L-6→

4、旋转磁场的转速　根据上面的分析，电流变化一个周期，两极旋转磁场在空间旋转一周。若电流的频率为，则旋转磁场的转速为每秒f转。若以表示旋转磁场的每分钟转速（r/min），则。

如果每相绕组有两个线圈（四个圈边），适当地安排绕组的分布，可以形成四个极（两对极）的旋转磁场，即。时，电流变化一个周期，合成磁场在空间只旋转180°，其转速为，由此可以推广到p对极的旋转磁场的转速为。

由上式可知，旋转磁场的转速（亦称同步转速）取决于电源频率和电动机的磁极对数p。

我国的电源频率为50Hz，则无论电动机多么复杂，若p一定则一定。 　

下表为电动机的极对数与同步转速的关系。

5、转子转动的原理

　 旋转磁场旋转时，其磁通切割转子导条，导条中就感应出电动势。在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流。该电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，使转子沿着磁场旋转方向转动。因为转子与旋转磁场间必须有相对运动才能产生感应电动势，所以转子转速一定低于旋转磁场转速，故称为异步电动机。又因转子中的电流是感应产生的，故又称感应电动机。

下图是转子转动原理示意图，其中旋转磁场用一对旋转磁铁表示：

两极（一对级，p=1）三相异步电动机转动原理如图所示，N、S表示两极旋转磁场，转子中只画出两根导条。当旋转磁场向顺时针方向旋转时，其磁力线切割转子导条，转子与磁场之间有相对运动，相当于磁场不动，导体沿逆时针切割磁力线，从而在转子导条中产生感应电动势，电动势的方向由右手定则确定。在电动势作用下，闭合的导条中就有电流，而载流导体在磁场中受电磁力F，电磁力方向可用左手定则来确定。由电磁力产生电磁转矩，转子就转动起来了。

6、转差率转子转动的方向和磁极转动的方向相同。但转子的转速n不可能达到与旋转磁场的转速相等，即。因为，如果两者相等，则转子与旋转磁场之间就没有相对运动，因而磁通就不切割转子导条，转子电动势、转子电流以及转矩就都不存在了，这样，转子就不可能继续以的转速转动。因此，转子转速与磁场转速之间必须有差别。这就是异步电动机名称的由来。

　我们用转差率来表示转子转速n与磁场转速相差的程度，即。

转差率是异步电动机的一个重要的物理量。转子转速越接近磁场转速，则转差率越小。由于三相异步电动机的额定转速与同步转速相近，所以它的转差率很小。通常异步电动机在额定负载时的转差率为1%～9%。

当n=0时（起动初始瞬间），s=1，这时转差率最大。

也可写成

例：有一台三相异步电动机，其额定转速n=970r/min，电源频率50HZ。那么电动机极对数是多少？额定负载时的转差率如何确定？

解：因为n=970r/min，这是电机的转子转速。转子转速应该略小于旋转磁场转速。而旋转磁场转速根据极对数不同，当电源频率50HZ时，分别为3000、1500、1000、750等几个数值，因此970接近于其中的1000转/分（3对磁极），故电机的磁极对数为p=3，旋转磁场转速为。

额定转差率为