第四章 三相异步电动机的基本原理
第一节 三相异步电动机的工作原理及结构
概述
交流电机分为：
同步电机——多为发电机，电机的转速与频率之间有严格关系； 异步电机——多为电动机，转速与频率间没有严格关系。 均有单、三相之分，我们将主要讨论三相异步电动机。
定子绕组接上电源，转子电流是靠定子绕组感应而来，也称感应电机。定、转子绕组无电的联系。可以将定子绕组看成变压器原方，转子绕组看成付方。从广义上讲，异步电机是变压器的一个特殊形式，其基本原理、分析方法均和变压器类似。我们主要讨论他们的不同之处。
优点：结构简单，制造方便，价格低廉，与同容量的直流电机比较，价格为其1/3，重量为其一半。
缺点：调速性差，或讲调速范围很小。在感性负载下，满载 cos??0.82，空载cos??0.2 ，使整个电网cos? 变坏。
用途：大多数负载调速要求不高， cos?低可用其它方法补偿，在拖动系统中广泛使用。 何为异步电机呢？ 先看其基本电磁关系：
原理上讲：导体与磁场有相对运动会感应电势，方向用右手定则判定；载流导体在磁场中受力，方向用左手定则判定。 可见，电动势和转矩产生的条件有： 1）旋转磁场的存在； 2）感应电流（闭合绕组）； 3）转差存在。
若：1）线圈中通以直流电产生磁场——同步电机；
2）线圈电流是感应而来的——异步电动机；
3）转速n 是顺旋转磁场转的，改变n 转向——改变磁场转向。
不可能人为摇动手柄，电机内部要有个旋转磁场，且转速稳定。为了产生旋转磁场，实际电机结构与模型是不同的，采用一定的电机结构，确实可以产生一个要求的旋转磁场。
一、三相异步电动机的结构
与直流电机一样，静止部分------定子， 转动部分------转子，
不同的是定子上无明显的磁极，极数是由旋转磁场在气隙中形成的。 （一）定子
1）铁心：硅钢片0.5mm 冲片，迭装，压紧，环状，内圆均匀开槽， 2）绕组：铜铝线，漆包线。绕好的成型线圈，下线，入槽内。槽绝 缘
3）机座：铸铁，支撑转子。端盖
（二）转子
1）铁心：硅钢片0.5mm，外圆均匀开槽，冲、迭压； 2）轴：中碳钢，两边由轴承支撑 3）绕组：鼠笼式，绕线式 （三）气隙
异步电机定转子之间有气隙，??0.2mm~2mm气隙大小对电机有影响 ? 定子铁心
? 叠片结构，定子冲片（圆形冲片，扇形冲片），径向通风沟（风道），槽，槽型。
? 定子绕组：成型线圈（2），散嵌线圈，单层，双层，绕组联结方法。 ? 其他部件：机座，端盖，风罩，铭牌等。 ? 转子铁心（1，2）：转子冲片。 ? 转子绕组： 1. 鼠笼式绕组 2. 绕线式绕组
? 其他部件：轴，轴承，风扇等 二、三相异步电动机的工作原理及运行状态
通过模型了解了异步电动机的工作原理，并介绍了实际电动机的结构。电机的磁路是：定子铁心－气隙－转子铁心－气隙－定子铁心，由于气隙存在，磁路磁阻比变压器达，相应的励磁电流较大。一般变压器Im为（3～8）％I1N; 异步机Im 为20％I1N,小电机可达50％I1N原理上讲，异步电动机就是2 个磁极相互吸引。转子磁极是转子电流产生的，而转子电流又是由定子绕组感应的，可以说是变压器的推广，但它们的磁场性质是不同的，要专门讨论。 （一）旋转磁场的产生
已知异步电动机的工作三个条件首先是要有个旋转磁场。对磁场的要求是：磁场的极性不变、大小不变、转速不变（稳定的转速）。旋转磁场是定子绕组按一定规律排列而产生的。理论与实践证明：三相对称绕组中通入三相对称电流后，空间能产生
一个旋转磁场，且极性、大小、转速均不变。
三相对称电流：指A,B,C 三相电流大小相等，时间上互差120? 三相对称绕组：指A,B,C 三相绕组匝数相等，空间上互差120?
为构成三相对称绕组，绕组在定子中安放有一定的规律，规定： 1）三相定子绕组头尾标志为：A-X,B-Y,C-Z；
2）三相定子绕组按A-Z-B-X-C-Y 的顺序放入定子槽内，使之空间互差120? **每相绕组可能不止一个线圈，每个线圈也不是一匝；
**最简单的是每相一个线圈，三相绕组共3 个线圈－6 个线圈边，定子上开有6 个槽。
三相电流的表达式为 ：
iA?Imcos?t，iB?Imcos(?t?120?)，iC?Imcos(?t?240?)
三相电流变化的频率是f=50HZ.A,B,C 三相是随t 变化的，ABC 交替出现最大值——称之为正序。规定：电流为正值时，从每相线圈的首端（A、B、C）流出，由线圈末端（X、Y、Z）流入；电流为负值时，从每相线圈的末端流出，由线圈首端流入。符号⊙表示电流流出，?表示电流流入。 取 4 个特定时间：
可见，旋转磁场有如下特点：
1）相当空间有一个大小、极性、转速不变的磁极在旋转； 2）产生一对极，共开6 个槽，3 个线圈，跨矩为1/2 圆周； 3）按A,B,C 相序，磁场逆时针旋转——称正转；