交流电机原理 

今天主要跟大家讲交流电机的原理，其中我们会讲到三相异步电动机原理 ，所以我们应该要知道交流电机的分类，三相异步电动机也是交流电机的一种，属于主从关系。之所以称之为异步，是应为电机的旋转磁场的转速和电动机转子的转速不同，前者大于后者。

交流电机的分类

交流电机是实现机械能与交流电能之间互相转换的一种装置，其分类可以分为以下几类：

1.按其功能分交流发电机和交流电动机两大类，交流电动机是将交流电能转换成机械能的装置。

2.按其原理不同，交流电动机可分为同步电动机和异步电动机两大类，同步电动机的旋转速度与交流电源的频率有严格的对应关系，在运行中转速严格保持恒定不变；异步电动机的转速随着负载的变化稍有变化。

3.按所需交流电源相数的不同，交流电动机又可分为单相和三相两大类，目前使用最广泛的是三相异步电动机，这是由于三相异步电动机具有结构简单、价格低廉、坚固耐用、使用维护方便等优点。在没有三相电源的场合及一些功率较小的电动机则广泛使用单相异步电动机。

4.三相异步电动机根据其转子结构的不同又可分鼠笼式和绕线式两大类，其中鼠笼式应用最为广泛。

三相异步电动机的工作原理

流电异步电动机分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为单相异步电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 

电机的转速（转子转速）小于旋转磁场的转速，从而叫为异步电机。它和感应电机基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s为转差率，  ns为磁场转速，n为转子转速。 

交流电机基本原理：

(1)当三相异步电机接入三相交流电源时，三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势（定子旋转磁动势）并产生旋转磁场。 

(2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。 

(3)根据电磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。 

(4)异步电机是一种交流电机，其负载时的转速与所接电网的频率之比不是恒定关系。还随着负载的大小发生变化。负载转矩越大，转子的转速越低。异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。感应电机应用最广，在不致引起误解或混淆的情况下，一般可称感应电机为异步电机。 

三相绕组产生的磁场

三相异步电动机定子三相对称绕组通入三相对称交流电产生的磁通势可以采用数学分析法和图解法进行分析，我们现在采用简单、形象的图解法分析磁场的性质。

用图解法分析磁场的步骤是：

（1）绘出对称三相交流电流波形。

（2）选定ωt为0o，90o，180o，270o，360o几个瞬间，并将瞬时电流的实际方向标示在三相绕组中。

（3）根据右手螺旋定则，确定各瞬间合成磁通合磁通势的方向。

（4）观察各瞬时合成磁通势的方向，确定磁场性质。

下面予以具体分析：

图5为三相对称交流电的波形。假定电流瞬时值为正时电流方向从绕组的首端流进，尾端流出。电流瞬时值为负时则尾端流进，首端流出。电流的注入端符号“”表示，流出端用“”表示。图6为定子绕组三相对称交流电的作用下一个周期内所对应的磁场分布情况，图中交流电机的定子上安放着三相对称绕组U1—U2、V1—V2、W1—W2。

图5 三相对称交流电的波形

当ωt =0o时，U相电流瞬时值为0，W相电流瞬时值为正，电流从首端W1流入，用“”表示，从尾端W2流出，用“”表示；V相电流为负，因此电流从绕组的尾端流入首端流出，故尾端V2应填上“”，首端V1应填上“”。从图可见，合成磁场的轴线正好位于U相绕组的界面上。如图6 (a)所示。

图6 一个周期内定子合成磁场分布图

（a）ωt =0o (b)ωt =90o(c)ωt =180o (d)ωt =270o (e)ωt =360o

当ωt=90o时，U相绕组电流瞬时值为正，V相和W相电流瞬时值为负，实际电流方向从U1流入U2流出后，分别再由V2、W2流入，V1、W1流出，电流合成磁场如图6(b)所示，可见磁场方向已较ωt=0o时顺时针转过90o。

用同样方法，可以分别画出ωt为180o,270o,360o时合成磁场，如图6(c)、图6(d)、图6(e)所示。从图示可见，随着交流电通入三相绕组所形成的磁场是一个旋转磁场，而且旋转磁场的转向取决于接入三相绕组的相序，只要调换电动机任意两相绕组所接的电源接线（相序），旋转磁场即反向转动（分析方法相同）。因此，旋转磁场产生的条件为：

（1）三相绕组必须对称，在定子铁心空间上互差120o电角度。

（2）通入三相对称绕组的电流也必须对称，大小、频率相同，相位相差120o。

旋转磁场的转速为：

（1）

式中：——旋转磁场的转速（同步转速），r/min；

——三相交流电频率，Hz；

——磁极对数。

式1表示了对已制成的电动机，磁极对数已确定，即决定旋转磁场转速的唯一因素是电流频率。

我国电网频率=50Hz，所以电动机同步转速与磁极对数的关系如表1所示。

表1电动机同步转速与磁极对数的关系表

2.三相异步电动机转子旋转原理

三相异步电动机的定子铁心线槽嵌放着三相对称绕组U1—U2、V1—V2、W1—W2。转子是一个闭合的多相绕组笼型电机。图7为异步电动机的工作原理图。图中定、转子上的小圆圈表示定子绕组与转子导体。当定子绕组接入三相交流电源时，流入定子绕组的三相对称电流在电动机的气隙内产生一个以同步转速旋转的磁场。转子导体嵌放在转子铁心槽内，两端被导电环短接。当旋转磁场以顺时针方向旋转时，转子导体切割磁力线产生感应电动势，其方向用右手定则来判别，如图6所示。转子上半部异体中的电动势方向都是穿出纸面，用“”表示，下半部导体中的电动势方向都是进入纸面，用“”表示。在转子回路闭合的情况下，转子导体中就有电流流过。如不考虑转子绕组电感，那么电流的方向与电动势的方向相同。

图7 异步电动机的工作原理

转子载流导体在旋转磁场中将受到电磁力的作用，导体所受到电磁力的方向可用左手定则来判断，如图6所示。转子上各导条都受到顺时针方向的力，这些力对转子以顺时针方向旋转，其转速为，与旋转磁场方向相同。由于转子导体电流是通过电磁感应产生的，所以也可以把这种电动机称作感应电动机。

在正常情况下，异步电动机的转子转速不能达到旋转磁场的转速，这是因为转子导体在=时不切割定子旋转磁场，转子中就没有感应电动势及电流，也就不产生转矩，因此转子转速与定子旋转磁场的转速两者步伐不可能一致，所以称为异步电动机。例如四极异步电动机的同步转速=1500r/min，在额定负载时，它的转速约为1400r/min。

通常我们将同步转速与转子转速之差对同步转速之比称为转差率，式2，用s表示。即

（2）转差率是异步电动机的一个基本物理量。反映异步电动机的各种运行情况。电动机启动时，=0，转差率s=1。理想空载转矩下，=，则s=0。转子转速越高，转差率越小。通常异步电动机额定负载时的转差率在通常在0.01~0.06之间。即异步电动机的转速很接近同步转速。

以上就是专家为大家分析的交流电动机原理，大家看了之后对电动机是不是有了一个全新的了解！我们在使用电动机的过程中，要合理的对电动机进行使用！在对电动机选型的时候，可以以上文提到的电动机选型原理作为根据，来对电动机进行选型！总之，交流电动机原理是很简单的，大家记住就行！