三相异步电动机控制和运行维护(2)

转动起来，这就是异步电动机的基本原理。转子转动的方向和磁极旋

转的方向相同。

3.结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子

绕组。

（2）旋转磁场：

1.旋转磁场的产生

下图1 表示最简单的三相定子绕组AX、BY、CZ，它们在空

间按互差120°的规律对称排列。并接成星形与三相电源U、V、

W相联。则三相定子绕组便通过三相对称电流：随着电流在定子

绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场 如图2

图1

iU Imsin t 0 iV Imsin( t 120)

B 0 iW Imsin( t 120)

三相异步电动机定子接线

图2

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ωt = 0° (b) ωt = 120° (c) ωt = 240°(a)

当 t=00时，iA 0，AX绕组中无电流；iB为负，BY绕组中的电流从Y

流入B1流出；iC为正，CZ绕组中的电流从C流入Z流出；由右手螺

旋定则可得合成磁场的方向如图2（a）所示。

当 t=1200时，iB 0，BY绕组中无电流；iA为正，AX绕组中的电

流从A流入X流出；iC为负，CZ绕组中的电流从Z流入C流出；由右

手螺旋定则可得合成磁场的方向如图2（b）所示。

当 t=2400时，iC 0，CZ绕组中无电流；iA为负，AX绕组中的电

流从X流入A流出；iB为正，BY绕组中的电流从B流入Y流出；由右

手螺旋定则可得合成磁场的方向如图2（c）所示。

可见，当定子绕组中的电流变化一个周期时，合成磁场也按电流

的相序方向在空间旋转一周。随着定子绕组中的三相电流不断地作周

期性变化，产生的合成磁场也不断地旋，因此称为旋转磁场。

2. 旋转磁场的方向

旋转磁场的方向是由三相绕组中电流相序决定的，若想改变旋转

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磁场的方向，只要改变通入定子绕组的电流相序，即将三根电源线中

的任意两根对调即可。这时，转子的旋转方向也跟着改变。

（3）三相异步电动机的极数与转速

1.极数（磁极对数p）

三相异步电动机的极数就是旋转磁场的极数。旋转磁场的极数和

三相绕组的安排有关。

当每相绕组只有一个线圈，绕组的始端之间相差1200空间角时，

产生的旋转磁场具有一对极，即p=1；

当每相绕组为两个线圈串联，绕组的始端之间相差600空间角时，

产生的旋转磁场具有两对极，即p=2；

同理，如果要产生三对极，即p=3的旋转磁场，则每相绕组必须

有均匀安排在空间的串联的三个线圈，绕组的始端之间相差400

（=1200/p）空间角。极数p与绕组的始端之间的空间角 的关系为：0120 p

2. 转速n

三相异步电动机旋转磁场的转速n0与电动机磁极对数p有关，它

们的关系是：

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n0

60f1结论（1） p

由结论（1）可知，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1和磁场

的极数p。对某一异步电动机而言，f1和p通常是一定的，所以磁场

转速n0是个常数。

在我国，工频f1=50Hz，因此对应于不同极对数p的旋转磁场转

速n0，见下表

3. 转差率s

电动机转子转动方向与磁场旋转的方向相同，但转子的转速n不

可能达到与旋转磁场的转速n0相等，否则转子与旋转磁场之间就没

有相对运动，因而磁力线就不切割转子导体，转子电动势、转子电流

以及转矩也就都不存在。也就是说旋转磁场与转子之间存在转速差，

因此我们把这种电动机称为异步电动机，又因为这种电动机的转动原

理是建立在电磁感应基础上的，故又称为感应电动机。

旋转磁场的转速n0常称为同步转速。

转差率s——用来表示转子转速n与磁场转速n0相差的程度的物

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理量。即：

n0 n n s 结论（2） n0n0

转差率是异步电动机的一个重要的物理量。

当旋转磁场以同步转速n0开始旋转时，转子则因机械惯性尚未转

动，转子的瞬间转速n=0，这时转差率S=1。转子转动起来之后，n>0，

（n0-n）差值减小，电动机的转差率S<1。如果转轴上的阻转矩加大，

则转子转速n降低，即异步程度加大，才能产生足够大的感受电动势

和电流，产生足够大的电磁转矩，这时的转差率S增大。反之，S减

小。异步电动机运行时，转速与同步转速一般很接近，转差率很小。

在额定工作状态下约为0.015~0.06之间。

根据结论（2）,可以得到电动机的转速常用公式

n 1 s n0 结论（3）

4. 三相异步电动机的定子电路与转子电路

三相异步电动机中的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变

压器的原绕组，转子绕组（一般是短接的）相当于副绕组。给定子绕

组接上三相电源电压，则定子中就有三相电流通过，此三相电流产生

旋转磁场，其磁力线通过定子和转子铁心而闭合，这个磁场在转子和

定子的每相绕组中都要感应出电动势。

综上结论：

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1、三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和

转子（旋转部分）。

2、欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组，

并且旋转的磁场和闭合的转子绕组的转速不同，这也是“异步”二字

的含义；

3、三相电源流过在空间互差一定角度按一定规律排列的三相绕

组时，便会产生旋转磁场；

4、旋转磁场的方向是由三相绕组中电源相序决定的；

5、三相异步电动机旋转磁场的转速n0与电动机磁极对数p有关，

它们的关系是：

6、转差率s——用来表示转子转速n与磁场转速n0相差的程度的物理量。即：s n0 n n n0n0

7、三相异步电动机中的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当

于变压器的原绕组，转子绕组（一般是短接的）相当于副绕组。

第三章 三相异步电动机的控制

3-1三相异步电动机的一般控制

直接启动即启动时把电动机直接接入电网，加上额定电压，一般

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来说，电动机的容量不大于直接供电变压器容量的20％∽30％时，

都可以直接启动。

1）．点动控制 合上开关S，三相电源被引入控制电路，但电

动机还不能起动。按下按

钮SB，接触器KM线圈通电，衔铁吸合，常开主触点接通，电动机定子接入三相电源起动运转。

松开按钮SB，点动控制

接触器KM线圈断电，衔铁松开，常开主触点断开，电动机因断

电而停转。

2).直接起动控制

（1）起动过程。按下起动按钮SB1，

接触器KM线圈通电，与SB1并联的KM的辅

助常开触点闭合，以保证松开按钮SB1后KM线圈持续通电，串联在电动机回路中的

KM的主触点持续闭合，电动机连续运转，

从而实现连续运转控制。 （2）停止过程。按下停止按钮SB2，接触器KM线圈断电，与SB1

并联的KM的辅助常开触点断开，以保证松开按钮SB2后KM线圈持续

失电，串联在电动机回路中的KM的主触点持续断开，电动机停转。

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