三相异步电动机的工作原理主要基于电磁感应和旋转磁场的相互作用。以下是详细的工作原理:
旋转磁场的产生
当三相对称交流电通入三相异步电动机的定子绕组时,会在定子和转子之间产生一个旋转磁场。这个旋转磁场是由定子绕组内三相电流所产生的合成磁场形成的。每相绕组在空间位置相差120度电角度,当通入三相对称交流电时,会产生一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。
电磁感应和感应电流
旋转磁场切割转子绕组,根据法拉第电磁感应定律,在转子绕组中产生感应电动势,进而产生感应电流。由于转子导体两端被短路环短接,感应电流的方向与感应电动势的方向基本一致。
电磁力的产生和转矩
转子导体的载流导体在旋转磁场的作用下会受到力的作用,这种力称为电磁力。电磁力的方向用左手定则判定,它对转子轴产生电磁转矩,驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。
转差率
三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向旋转,但不会达到相同的转速,它们之间存在一个速度差,这个速度差被称为转差率(Slip)。转差率的存在是“异步”这个词的由来,也是电动机能够输出机械功率的基础。
转速控制
电动机的转速与磁极数和使用电源的频率有关。控制电动机转速的方法有两种:一是改变电动机的极对数;二是变频法,现在许多电动机利用变频技术实现无极变速。
旋转磁场的方向
旋转磁场的旋转方向与绕阻中电流的相序有关。相序A、B、C顺时针排列,磁场则顺时针旋转;若将任意两根电源线对调,如将B相电流通入C相,C相电流通入B相绕组中,则相序变为C、B、A,磁场必然逆时针方向旋转。
综上所述,三相异步电动机通过定子绕组产生的旋转磁场与转子绕组中的感应电流相互作用,产生电磁转矩,从而驱动转子旋转。通过改变极对数或电源频率,可以实现对电动机转速的控制。