三相异步电动机的工作原理（如何产生旋转磁场并转动）

• 旋转磁场产生原理
• 旋转磁场的方向
• 旋转磁场的速度

三相异步电动机的工作原理是根据电磁感应原理而工作的，当定子绕组通过三相对称交流电，则在定子与转子间产生旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，在转子回路中产生感应电动势和电流，转子导体的电流在旋转磁场的作用下，受到力的作用而使转子旋转。下面，我们分析旋转磁场的产生，电动机的旋转、转差率及转向。

旋转磁场产生原理

三相异步电动机的定子铁芯中放置三相结构完全相同的绕组U、V、W，各相绕组在空间上互差120°电角度，如下图所示，向这三相绕组通入对称的三相交流电，如图（b）（c）所示。下面我们以两极电动机为例说明电流在不同时刻时，磁场在空间的位置。

下图（b）所示，假设电流的瞬时值为正时是从各绕组的首端流入，（用〇中间加个×表示），末端流出（用“⊙”表示），当电流为负值时，于此相反。

在ωt=0的瞬间，i_u=0，i_v为负值，i_w为正值，如图（c）所示，则V相电流从V₂流进，V₁流出，而W相电流从W₁流进，W₂流出。利用安培右手定则可以确定ωt=0瞬间由三相电流所产生的合成磁场方向，如图（d）①所示。可见这时的合成磁场是一对磁极，磁场方向与纵轴线方向为一致，上方式北极，下方是南极。

在ωt=π/2时，经过了四分之一周期，i_u由零变为最大值，电流由首端U1流入，末端U2流出；i_v仍为负值，U相电流方向与（1）时一样；i_w也变为负值，W相电流由W1流出，W2流入，其合成磁场方向如图（d）②所示，可见磁场方向已经较ωt=0时按顺时针方向转过90°。

应用同样的分析方法可画出ωt=π,ωt=2/3*π,ωt=2π时的合成磁场，分别如图（d）③ ④ ⑤ 所示，由图中可明显地看出磁场的方向逐步按顺时针方向旋转，共计转过360°，即旋转了一周。

• （a）简化的三相绕组分布图
• （b）按星形连接的三相绕组接通三相电源
• （c）三相对称电流波形图
• （d）两极绕组的旋转磁场

由此可以得出如下结论：在三相交流电动机定子上布置有结构完全相在空间位置各相差120度电角度的三相绕组，分别接入三相对称交流电，则在定子与转子间所产生的合成磁场是沿定子内圆旋转的，我们称此为旋转磁场。

旋转磁场的方向

由上图可以看出，三相交流电按U-V-W相序变化，则产生的旋转磁场在空间上以顺时针方向旋转。

若我们任意对调电动机两相绕组的电流相许，如：U-W-V相序，则由理论分析和实践证明，产生的旋转磁场以逆时针方向旋转。由此可知，旋转磁场的旋转方向取决于通入绕组中的三相交流电源的相序，只要任意对调电动机的相序，则可改变旋转磁场的方向。

旋转磁场的速度

以上是以两极为例，如果想要获得四极旋转磁场，则应把线圈的数目增加一倍，其布置如下图（a）（b）所示。并按上述方法分析得出，合成磁场在空间的示意图（C）。

我们比较一下这图和上文中的那个图中磁场的旋转速度，不难得出：旋转磁场的速度不仅与电流的频率有关，还与磁极对数有关。上文图（d）中，当三相交流电变化一周后（即每相经过360°电角），其所产生的旋转磁场也正好旋转一周。故在两极电动机中旋转磁场的转速等于三相交流电的变化速度。

即n1=60f1=3000转/分

旋转磁场的速度等于三相交流电变化速度的一半，即n1=（60/2）f1=1500转/分。故当磁极对数增加一倍，则旋转磁场的速度减少一半。

同理，通过理论分析可得出旋转磁场的转速为：n1=60f1/P，上述公式中

• n1：表示旋转磁场的转速，单位转/分；
• f1：表示三相交流电源的频率，单位赫兹；
• P：表示磁极对数；
• 60：表示一分钟的60秒

旋转磁场的转速n1又称为同步转速。我国三相交流频率规定50Hz（每秒50次交变），因此两极旋转速度是3000转/分，四极的为1500转/分，六极为1000转/分等。