三相感应电机的原理与特性

搞电机修理的朋友小G承修一台进口电机，因不懂英文，请Ms.参帮忙看看。当小G听明白Ms.参的解释后，问Ms.参为何异步电机又被称之为电机?Ms.参随后的说明令小G颇为意外，他没想到其中还寓意了异步机旋转原理。

今天Ms.参就以异步机原理为论题核心，诠释异步机中“异步”与“感应”这两种如影随形的情况，探讨三相异步电动机工作特性。

三相合成磁势基波——旋转磁势

在“三相合成磁势基波是如何旋转起来的?”一文中，Ms.参以数学推导的方式论证了交流电枢中的“旋转磁场”，即在空间上互差120度电角度的三相对称绕组流过时间相位上互差120度的三相对称电流时，三相合成磁势基波为旋转磁势波，旋转磁势波转速为

n1=60f/p(转/分)……(1)

式中f——为电源频率Hz

p——极对数

“异步”与“感应”

接触过进口电机的多有这样的印象：三相异步电动机的英文名常常为三相感应电动机。个中缘由在于感应产生的电流驱动异步机旋转起来，转子转速总滞后于交流电枢电流产生的合成磁势基波的“异步”现象则是产生“感应”电流的前提。

三相感应电机原理与特性

三相异步或感应电机主要由定子和转子两大电气组件构成。定子上嵌有空间对称分布的三相绕组;转子有两种：一种同定子一样嵌有三相对称绕组但工作时短路，另一种为由导条和短路环组成的鼠笼绕组。如上所述，当定子中通过三相对称电流时，将会产生旋转磁势波和定子旋转磁场，磁场转速为同步转速n1。

短路的转子绕组切割定子旋转磁场，感应产生电流，感生电流处在定子磁场中受到电磁力的作用而带动转子旋转，转向顺着定子旋转磁场的方向。

与定子类似，对称的转子电流在对称转子绕组中流动而产生转子旋转磁场，磁场相对于转子的转速n2与感生电流频率f2、极对数p的关系与定子中n1、f、p的关系完全相同，即

n2=60f2/p(转/分)……(2)

设转子转速为n，则转子绕组切割定子旋转磁场的速度为n1-n，而转子绕组极对数与定子相同，于是感应产生电流为每转变化p次、(n1-n)转变化(n1-n)p次，故感应电流的频率为f2=(n1-n)p/60。将f2代入式(2)得转子旋转磁场相对于转子的转速为

n2=60f2/p=60·(n1-n)p/60·/p=n1-n(转/分)……(3)

转子旋转磁场相对于定子的转速为

n2+n=n1-n+n=n1(转/分)……(4)

式(4)表明定转子磁场转速相等(均为n1)、相对静止，且无论电机转速n为多少，这种关系始终不变。

通常三相异步电动机转子转速n与同步转速n1的差值(n1-n)非常小，当设s=(n1-n)/n1时，s一般在0.01～0.05范围内波动，故而三相异步电动机转速近乎等于同步转速，即可按下式分析调速特性

n=60f/p(转/分)……(5)

由式(5)可见，控制三相异步电动机的转速有两种方法：1)改变磁极法;2)变频法。以往多用第一种方法即变极调速，现如今电力电子技术迅猛发展，大功率变频技术应用非常普遍，变频法无级变速已成为调速应用场合的必然选择。

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