二、三相异步电动机的工作原理

1889年，设计出了第一台交流电动机。它比直流电动机结构更简单、牢固。然而，三相交流电动机的速度和转矩特性是固定不变的，这就是多年来为什么在有特殊要求的应用中，不能采用它的原因。

三相交流电动机是一个电磁能量变换器，可以将电能变为机械能（电动运行）；通过电磁感应，反过来也可以将机械能变为电能（发电运行）。

电磁感应的原理是：当导线切割磁力线（B）就会感生电压，如果导线是闭合回路，就会流过电流（I）。导线移动时，一个方向垂直于磁力线的力（F）将作用在导线上。

（一）发电机原理（通过运动产生电磁感应）

发电机原理就是在磁场中移动导线而产生电压（见图1-4a）。

（二）电动机原理

对于电动机来说，电磁感应相反，把通有电流的导线放在磁场中，导线将受到力（F）的作用，因而向磁场外移动。电动机原理就是磁场与通有电流的导线产生运动（图1-4b）。

磁场在定子和转子之间的气隙内旋转。将一相绕组接通一相电源电压后，就会产生磁场（见图1-5）。这个磁场在定子铁心中的位置是固定不变的，但方向在变化。方向改变的速度取决于电源电压的频率。如果电压频率为50Hz，交变磁场的方向将每秒改变50次。

图1-4 电磁感应原理

a）发电机原理 b）电动机原理

图1-5 一相绕组产生的交变磁场

如果两相绕组被同时接通两相电压，在定子铁心中将产生两个磁场（见图1-6）。对于两极电动机，两个磁场将有120°的位移，两个磁场的最大值也恰好有同样的相位差。

图1-6 两相绕组产生的非对称旋转磁场

这就在定子中产生了旋转磁场，但是在连接第三相绕组之前，这个磁场高度是不对称的。

三相绕组在定子铁心中产生三个磁场，相互之间在位置上相差120°（见图1-7）。

图1-7 三相绕组产生的对称旋转磁场

现在将定子与三相电源连接，每相绕组产生的磁场构造出一个对称的旋转磁场，称为电动机旋转磁场。旋转磁场的幅值始终是交变磁场最大值的1.5倍。旋转速度为

式中 f——频率（Hz）；

n₀——同步速度（r/min）；

p——极对数。

因此，速度取决于极对数（p）和电源频率（f）。

磁场大小恒定不变如图1-8所示。

图1-8 磁场大小恒定不变

用一个矢量和相应的角速度形象地表示旋转磁场就构成了一个圆；将旋转磁场作为坐标系里的时间函数就构成了一个正弦曲线。如果在旋转时幅值变化，旋转磁场就成了椭圆。