异步电动机工作原理，旋转磁场怎样产生

2024-12-29 08:13:11

推荐回答（3个）

回答1：

首先分析单相电机的磁场。单相电机具有两对磁极，成垂直放置，见图1。这两个线圈通入相差为90度的正弦电流，在线圈中形成相差为90度的交变正弦磁通。实际上，两个线圈是静止的，在通入正弦交流电后形成的磁通只能变大或变小，但不能旋转，转子中的电流形成的本质原因还是感生电动势引起（也即是由涡旋电场引起），（但分析中为了方便都把这个磁场等效为旋转的磁场，这样转子中的电流就等效为了动生电动势所引起），从宏观上看这种等效不影响电路和磁路的分析，但两种磁场使电机旋转的原因却大不相同。
旋转磁场的磁力线切割转子导线感应出动生电动势形成电流，这个电流在旋转磁场中要受到电磁力的作用从而使电机旋转，这个很容易理解，教学书中一般都是这样来讲，但这个其实是等效出的
就单相电机来分析，（定子转子都垂直放置，L1通入sinωt，L2通入sin（ωt+90）），使电机旋转的力本质上应该是感生电动势引起：L1绕组中的正弦电流达到正向峰值时（线圈磁通也达到正向峰值，此时电压和电流的导数都为0，也即是这个线圈在转子Z2中感应出的电流为0），与其相差90度的L2线圈电流为0（磁通也为0），但此时在Z1中感生电动势却达到最大（因为此时L2定子的电压函数导数最大），Z1中的电流是涡旋电流，因为Z1线圈平面垂直于L2的磁感线，而L2对于Z2来说感生电动势为0（因为Z2平面平行于L2线圈磁感线方向，故无法感应出电动势）。
Z1中的电流恰好垂直于L1的磁场，而此时L1的磁场正处于峰值，这时刻Z1受到的电磁力最大，电机转矩也最大。下半个周期类推。（这仅是在理想状态下，实际上由于转子电抗和电阻的影响，两者会有相位差，从而不会在L1达到磁场峰值时Z1电流恰好达到最大。）
这也就好解释为何电机停转/启动情况下电流很大：电机转子Z1感应电流受到L1磁场电磁力作用，正常转动情况下，此时Z1转动切割L1磁场在Z1中感应出另外一个与涡流（L2涡旋电场形成的电流）相反的电动势/电流，这个电流抵消了涡流，从而使转子电流很小。但停转时，转子仅受到涡流作用，没有了切割L1磁场感应电动势/电流的抵消，故电流很大。这个在稍后还会深入分析。
停转时尽管电流很大，但转矩却不大：如果转子绕组Z1静止置于L2形成的涡旋电场中，则Z1和L2电流同频率（也即此时频率最大正常转动时Z1频率很低），Z1的电抗和电流频率成正比，故Z1电抗最大，这时相位差角也最大，从而不会在L1达到磁场峰值时Z1电流恰好达到最大，所以转矩并不大。
正常转动时Z1频率很低：这个也很好解释，特殊情况下转子如果以定子L1和L2供电频率的角速度旋转，则转子每次走到L1/l2线圈的时，恰好平行于L1/l2线圈产生的磁力线，而不能形成电流，且频率为0，如果以略低于这个角频率旋转，则电流很小，频率也很小

三相异步电机原理相同，类推即可。

回答2：

　　当向三项定子绕组中通过入对称的三项交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于导子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。
　　转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。
　　电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。
通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：
　　当电动机的三项定子绕组（各相差120度电角度），通入三项交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

回答3：

三相异步电动机的三相定子线圈是按照“空间上相差120度”布置的，电动机接通电源以后，三相电流在“时间上相差120度”，正是由于这空间和时间的两个120度，才会形成一个合成的旋转磁场。
形象的说，三个线圈流过的电流是按照ABC相序分别达到最大值的，当A相线圈电流达到最大值时，，三相合成磁场的磁极正好在A相线圈的位置。当B相电流最大时，磁极就转到B相线圈的位置，同理，当C相电流最大时，磁极转到了C相线圈位置。这不就转起来了吗。

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