1.2 電動機的基本結構與工作原理

1.2.1 三相異步電動機的基本結構與工作原理

1 三相異步電動機的基本結構

三相異步電動機主要由兩大部分組成：一個是靜止部分，稱為定子；另一個是旋轉部分，稱為轉子。轉子裝在定子腔內，為了保證轉子能在定子腔內自由轉動，定子、轉子之間必須有一定的間隙，稱為氣隙。此外，在定子兩端還裝有端蓋等。籠型三相異步電動機的結構如圖1-1所示，繞線轉子三相異步電動機的結構如圖1-2所示。

圖1-1 籠型三相異步電動機的結構

圖1-2 繞線轉子三相異步電動機的結構

2 三相異步電動機的工作原理

三相異步電動機工作原理的示意圖如圖1-3所示。在一個可旋轉的馬蹄形磁鐵中，放置一個可以自由轉動的籠型繞組，如圖1-3a所示。當轉動馬蹄形磁鐵時，籠型繞組就會跟著它向相同的方向旋轉。這是因為磁鐵轉動時，它的磁場與籠型繞組中的導體（即導條）之間產生相對運動，若磁場順時針方向旋轉，相當于轉子導體逆時針方向切割磁力線，根據右手定則可以確定轉子導體中感應電動勢的方向，如圖1-3b所示。由于導體兩端被金屬端環短路，因此在感應電動勢的作用下，導體中就有感應電流流過，如果不考慮導體中電流與電動勢的相位差，則導體中感應電流的方向與感應電動勢的方向相同。這些通有感應電流的導體在磁場中會受到電磁力f的作用，導體受力方向可根據左手定則確定。因此，在圖1-3b中，N極范圍內的導體受力方向向右，而S極范圍內的導體受力方向向左，這是一對大小相等、方向相反的力，因此就形成了電磁轉矩T_e，使籠型繞組（轉子）朝著磁場旋轉的方向轉動起來。這就是異步電動機的簡單工作原理。

圖1-3 三相異步電動機工作原理示意圖

實際的三相異步電動機是利用定子三相對稱繞組通入三相對稱電流而產生旋轉磁場的，這個旋轉磁場的轉速n_S又稱為同步轉速。三相異步電動機轉子的轉速n不可能達到定子旋轉磁場的轉速，即電動機的轉速n不可能達到同步轉速n_S。因為如果達到同步轉速，則轉子導體與旋轉磁場之間就沒有相對運動，因而在轉子導體中就不能產生感應電動勢和感應電流，也就不能產生推動轉子旋轉的電磁力f和電磁轉矩T_e，所以異步電動機的轉速總是低于同步轉速，即兩種轉速之間總是存在差異，異步電動機因此而得名。由于轉子電流由感應產生的，故這種電動機又稱為感應電動機。

旋轉磁場的轉速為

可見，旋轉磁場的轉速n_S與電源頻率f₁和定子繞組的極對數p有關。