交流电动机基础知识

1.2、通用交流电动机

三相鼠笼式交流电机是感应电机中最常见的一种，其构造及特性如下：

1.3.1 感应电机的构造示意图：

1.3.2、交流感应电动机原理：

1.3.

2.1 定子、转子构造

图12 交流电机定子和转子

定子构造：

图13 交流感应电机定子绕组

图14 定子硅钢片截面

三相交流感应电动机由定子和转子构成。转子由铸铝等铁磁材料

整体铸造而成，绕组首尾短路。定子由很多铁磁性硅钢片组成磁极，磁极旁边的卡槽里安装绕组

转子结构：

图15 交流感应电机转子结构

图16 转子剖面图图17 转子硅钢片剖面

1.3.

2.2 交流电动机原理：

三相交流电动机的运行基于法拉第电磁感应定律和罗伦茨力的原理。假设有一组长度为L的导体，头尾短路，一个永磁体放在这些导体的上方，永磁体以速度V向右快速的移动，接下来会发生以下事件：

1每根导体中都会因为切割了磁力线产生了感生电压E = BLV；

2感生电压马上产生一个电流，从导体出发，再回到导体；

3这些带电的导体因为处在磁场中，所以，导体受到力的作用；

4在力的作用下，导体被磁场“拖着”运动。

如果把这些导体组成一个圆圈，运动的永磁体换成一个旋转的磁场，我们就建立了一个简化的交流电动机的模型。

1.3.

2.3 旋转磁场的建立

如果在定子三相绕组中通入三相交流电，则会在气隙中产生一个同步旋转的磁场。

以下图示显示了同步旋转磁场的建立过程：

起始阶段

当给三相交流感应电动机的定子接通三相交流电时，会在气隙中产生一个同步旋转的磁场，此时相对于不动的转子，转子绕组正在切割磁力线。由此产生了转子电流，此电流又形成了转子磁场。在磁场

的相互作用下，转子就旋转起来了。由于转子中的电流是感生出来的，所以这种电机也叫做感应电动机。

图11 旋转磁场示意图

磁场同步转速：

转差率：

由于异步电动机必须形成转子和同步磁场的速度差才可以运行，所以形成了转差。异步交流电动机的转子速度与同步速度之差占同步速度的百分比被称为转差率。当电机理想空载时，电机转子速度与同步速度相同，此时转差为0。

三相交流感应电动机中，由于产生磁场和力矩都是由定子电压完成的，互相很难解藕，又不能独立控制，所以，交流传动比直流传动更加复杂。但是交流电动机制造简单，维护简单，耐用而且成本低，得到了广泛的应用。

交流电动机小常识：

电机铭牌对交流调速系统的控制非常重要，其中电机额定电压、额定频率尤其重要。

电机的接线方式有Y和△两种方式，对部分小功率电机而言，Y接法额定电压为380V，△接法额定电压为220V，两种接法额定功率不变。

电机额定转速是指在电机输入额定频率和额定电压情况下，额定负载时电机转子的转速。该速度单位为RPM。如果电机负载小于额定负载，则电机转子的转速要略高于额定转速。

1.3.2 感应电机一相等效电路：

励磁电流用来产生磁通，励磁电流一般为电机额定电流的30%左右，功率小的电机励磁电流相对偏大一些。励磁电流（磁通）与反电动势E成正比，与频率F成反比。转子回路的电流是用来产生转矩的，该电流的大小与负载大小有关，负载越大该电流越大。定子电流是励磁电流与转子回路电流的矢量和。

1.3.3 电机的特性：

f 为供电频率，s 为滑差率

由此可以看到，若改变电动机的转速，可以改变滑差、改变极对数、改变供电频率等方法。其中，通过改变频率来调节转速的方法可以最平滑的调节转速。变频器由此而生。

电机特性：

电机额定频率以下区域为电机的恒转矩工作区，在电压与频率比值为常数的情况下，电机磁通恒定，此时电机可以输出额定转矩。

电机额定频率以上区域为恒功率工作区，此时电机的输出转矩能力下降，一般应用于负载转矩不大的场合。

异步电机转速公式