三相异步电动机的工作原理是怎样的

    答：(1)异步电动机的原理演示

    先看图3-13左图。当马蹄形永久磁铁1旋转起来以后（图中标出的方向为顺时针方向），其N极和S极之间的磁力线也随之旋转。处于N、S极之间的金属环2的两个边就处于切割上述磁力线的状态中，只是切割的方向与磁铁旋转的方向刚好相反，即为反时针方向。根据电磁感应定律，此时金属环中就会产生感应电流，它的流动方向用右手定则来判定，应为图3-13右图中所标出的方向（“”表示进入导线，“”表示从导线中出来）。

    图3-13    三相异步电动机工作原理模拟试验

   1-蹄形磁铁；2-金属环

    这样，金属环就成为一个处在磁场中的通电导体了。通电导体在磁场中将受到电磁力的作用，其受力方向用左手定则判定。图中金属环处在磁场中的两个边的受力方向刚好和磁铁旋转的方向相同，即顺时针方向。金属环受力后，产生一个力矩，并以其轴心为旋转中心沿顺时针方向旋转起来，但它的旋转速度始终不会达到磁铁旋转的速度。可以想象，如果达到了磁铁的旋转速度，它和磁铁之间就没有了相对运动，也就不再切割磁力线了，不切割磁力线就不会产生感应电流，当然也就没有了电磁力的作用，即没有了旋转的动力，势必使其减速和磁铁拉开距离。这种金属环和磁铁旋转转速不相同的现象，被形象地称为“不同步”或“异步”。

   (2)三相异步电动机的定子绕组产生的旋转磁场和同步转速

    如果设法用电能产生上述磁铁旋转带来的“旋转磁场”，就会出现一个电动机。交流电动机的定子就是为此而产生的。

    如图3-14所示，上面是三相正弦交流电的波形图，下面是一台最简单的两极定子三相绕组，每一相只有一个线圈。规定U1、V1、W1分别为三相绕组的首端，U2、V2、W2分别为三相绕组的末端；三相电源正相序为A→B→C，分别对应着与绕组的U1、V1、W1相连接（假设绕组的末端连接在一起，形成星形接法），电流在正半个周期时，从绕组的首端进入，用符号“”（箭尾）表示，从绕组的末端流出，用符号“”（箭头）表示。

    图3-14    两极三相异步电动机定子旋转磁场形成和转子转动原理

    当三相绕组通入三相交流电后，利用通电螺线管（将每一相绕组看成是一个螺线管）产生两个磁极的原理，用右手判定出三相绕组产生的磁场方向，或者说电磁铁的N、S极。通过图中电源变化一个周期5个时间段的电流变化，得到了三相绕组所形成的磁场的方向也刚好旋转了一圈，旋转方向是顺时针的，刚好和电源相序方向相同。

    如果任意更换两相电源与绕组的连接方位，例如改为A与V和B与U相接，用上述同样的分析方法，可得出三相绕组产生的磁场旋转方向将与前面的接法相反，即改为逆时针方向。这就是任意更换两相电源与绕组的连接方位就能改变电动机旋转方向的原理。

    四极电动机三相绕组形成旋转磁场的工作原理如图3-15所示，大家可以按上述两极的方法进行分析。可以看出，此时电源变化一个周期，三相绕组形成的磁场转过了半圈（机械角度为180°）。也就是说转速相当于两极电动机的1/2。如果我们再对一台六极的电动机进行分析，将得到的结论是：电源变化一个周期，三相绕组形成的磁场将转过1/3圈（机械角度为120°）。也就是说转速相当于两极电动机的1/3。由此可以得出如下的结论：

    图3-15    四极三相异步电动机定子旋转磁场形成和转子转动原理

    三相绕组通入三相交流电后所形成的磁场转速与电源的频率成正比，与绕组通电后所形成的磁极数成反比。

    如果三相绕组不动时，三相绕组和铁芯组成为电动机的“定子”，我们就将上述三相绕组所形成的旋转磁场叫做定子旋转磁场，该磁场的转速叫做“同步转速”，用符号ns表示，单位为“转/分钟”符号为“r/min”。

    用f代表电源的频率，单位为赫兹(符号为Hz)；用符号p代表定子绕组的极对数（极数的一半），则同步转速ns与它们的关系是：

   ns=60f/p    (3-1)