三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

  三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)的工作原理應(yīng)該是：
一、旋轉(zhuǎn)磁場
（一）定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的原理
旋轉(zhuǎn)磁場：指磁場的軸線位置隨時(shí)間而旋轉(zhuǎn)的磁場。
在三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心中放置三組結(jié)構(gòu)*相同的繞組U1U2、V1V2、W1W2，各相繞組在空間互差120°電角度，向這三相繞組中通入對(duì)稱的三相交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子的空氣隙中產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場。
以兩極電機(jī)即2p=2為例說明，對(duì)稱的三相繞組U1U2、V1V2、W1W2假定為集中繞組，三相繞組接成星形，并通以三相對(duì)稱電流iA、iB、iC。如動(dòng)畫演示所示。假定電流的瞬時(shí)值為正時(shí)是從各繞組的首端流入，末端流出。電流流入端用“×”表示，電流流出端用“﹒”表示。
wt=0時(shí)，iA=0；                                        
iB為負(fù)值，即iB由末端V2流入，首端V1流出；
iC為正值，即iC由首端W1流入，末端W2流出。
電流流入端用“×”表示，電流流出端用“﹒” 表示。
利用右手螺旋定則可確定在wt=0瞬間由三相電流所產(chǎn)生的合成磁場方向，如動(dòng)畫演示所示。
可見合成磁場是一對(duì)磁極，磁場方向與縱軸線方向一致，上方是北極，下方是南極。
wt= π/2時(shí)，iA為正98%大值，即iA由首端U1流入，末端U2流出；
         iB為負(fù)值，即iB由末端V2流入，首端V1流出；
iC為負(fù)值，即iC由W2流入，W1流出。
可見合成磁場方向以較wt=0時(shí)按時(shí)針方向轉(zhuǎn)過90o。  
   同理可畫出wt= π ，wt=3π/2，wt= 2π時(shí)的合成磁場，可看出磁場的方向逐步按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，共轉(zhuǎn)過360o，即旋轉(zhuǎn)一周。
綜上所述，在三相交流電動(dòng)機(jī)定子上布置有結(jié)構(gòu)*相同在空間位置各相差120o電角度的三相繞組，分別通入三相交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子的空氣隙間所產(chǎn)生的合成磁場是沿定子內(nèi)圓旋轉(zhuǎn)的，故稱旋轉(zhuǎn)磁場。
（二）旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向
U相、V相、W相繞組的電流分別為iA、iB、iC。
    三相交流電的相序A —— B ——C。
    旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閁相—— V相—— W相（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）
若 U相、V相、W相繞組的電流分別為iA、iC、iB（即任意調(diào)換電動(dòng)機(jī)兩相繞組所接交流電源的相序）
旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)。
綜上所述，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向決定于通入定子繞組中的三相交流電源的相序。只要任意調(diào)換電動(dòng)機(jī)兩相繞組所接交流電源的相序，旋轉(zhuǎn)磁場即反轉(zhuǎn)。
（三）旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度
兩極三相異步電動(dòng)機(jī)（即2P=2）定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)三相交流電變化一周后，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(dòng)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。
四極三相異步電動(dòng)機(jī)（即2P=4）定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)三相交流電變化一周后，其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場只旋轉(zhuǎn)了半圈。
故在四極電動(dòng)機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度的一半，即n1= 60 f1/2 =1500轉(zhuǎn)/分。
綜上所述，當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組為p 對(duì)磁極時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為     n1 = 60f1/p
式中  n1:旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速（又稱同步轉(zhuǎn)速），轉(zhuǎn)/分
f1:三相交流電源的頻率，赫； p:磁極對(duì)數(shù)。
二、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理
問題：為什么稱“異步”電動(dòng)機(jī)？
正常情況下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速即同步轉(zhuǎn)速n1，若n= n1 ，則旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體間將不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電動(dòng)勢為零 。n和n1總存在差異，異步電動(dòng)機(jī)的名稱由此而來。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組并不直接與電源相接，而是依靠電磁感應(yīng)的原理產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和電流，故又可稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
三、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率
分析n和n1間的關(guān)系：
1、當(dāng)n=0，轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場的相對(duì)轉(zhuǎn)速n1－n= n1為98%大，故轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動(dòng)勢和電流98%大。
2、當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n增加時(shí)，則n1－n開始下降，故轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動(dòng)勢和電流下降。
3、當(dāng)n= n1，則n1－n=0，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割定子旋轉(zhuǎn)磁場，故轉(zhuǎn)子中
沒有感應(yīng)電動(dòng)勢。
轉(zhuǎn)差率：同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n之差對(duì)同步轉(zhuǎn)速之比值，用S表示。   
S是恒量異步電動(dòng)機(jī)性能的一個(gè)重要參數(shù)，分析幾個(gè)特定工作狀態(tài)下的S值。
1、電動(dòng)機(jī)靜止或在啟動(dòng)的瞬間，n=0，S=1。
2、電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，需克服的阻力很小，故轉(zhuǎn)速很高，S很小。
3、電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率S約為0.01~0.07。
4、電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)0﹤S﹤1。

三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)的工作原理簡單說應(yīng)該是：
當(dāng)向三項(xiàng)定子繞組中通過入對(duì)稱的三項(xiàng)交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢（感應(yīng)電動(dòng)勢的方向用右手定則判定）。由于導(dǎo)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子 沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。
通過上述分析可以總結(jié)出電動(dòng)機(jī)工作原理為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三項(xiàng)定子繞組（各相差120度電角度），通入三項(xiàng)交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。