1.2 电动机的基本结构与工作原理

1.2.1 三相异步电动机的基本结构与工作原理

1 三相异步电动机的基本结构

三相异步电动机主要由两大部分组成：一个是静止部分，称为定子；另一个是旋转部分，称为转子。转子装在定子腔内，为了保证转子能在定子腔内自由转动，定子、转子之间必须有一定的间隙，称为气隙。此外，在定子两端还装有端盖等。笼型三相异步电动机的结构如图1-1所示，绕线转子三相异步电动机的结构如图1-2所示。

图1-1 笼型三相异步电动机的结构

图1-2 绕线转子三相异步电动机的结构

2 三相异步电动机的工作原理

三相异步电动机工作原理的示意图如图1-3所示。在一个可旋转的马蹄形磁铁中，放置一个可以自由转动的笼型绕组，如图1-3a所示。当转动马蹄形磁铁时，笼型绕组就会跟着它向相同的方向旋转。这是因为磁铁转动时，它的磁场与笼型绕组中的导体（即导条）之间产生相对运动，若磁场顺时针方向旋转，相当于转子导体逆时针方向切割磁力线，根据右手定则可以确定转子导体中感应电动势的方向，如图1-3b所示。由于导体两端被金属端环短路，因此在感应电动势的作用下，导体中就有感应电流流过，如果不考虑导体中电流与电动势的相位差，则导体中感应电流的方向与感应电动势的方向相同。这些通有感应电流的导体在磁场中会受到电磁力f的作用，导体受力方向可根据左手定则确定。因此，在图1-3b中，N极范围内的导体受力方向向右，而S极范围内的导体受力方向向左，这是一对大小相等、方向相反的力，因此就形成了电磁转矩T_e，使笼型绕组（转子）朝着磁场旋转的方向转动起来。这就是异步电动机的简单工作原理。

图1-3 三相异步电动机工作原理示意图

实际的三相异步电动机是利用定子三相对称绕组通入三相对称电流而产生旋转磁场的，这个旋转磁场的转速n_S又称为同步转速。三相异步电动机转子的转速n不可能达到定子旋转磁场的转速，即电动机的转速n不可能达到同步转速n_S。因为如果达到同步转速，则转子导体与旋转磁场之间就没有相对运动，因而在转子导体中就不能产生感应电动势和感应电流，也就不能产生推动转子旋转的电磁力f和电磁转矩T_e，所以异步电动机的转速总是低于同步转速，即两种转速之间总是存在差异，异步电动机因此而得名。由于转子电流由感应产生的，故这种电动机又称为感应电动机。

旋转磁场的转速为

可见，旋转磁场的转速n_S与电源频率f₁和定子绕组的极对数p有关。