第二章　电动机的基本控制原理和常用保护方法

一、三相异步电动机的工作原理

三相交流电源仅仅加在三相定子绕组中，转子的各部分和电并没有直接连接，但却能沿一定的工作方向旋转，这就是电动机的基本工作原理。电磁感应现象中的三个基本定则在三相异步电动机中的应用如下。

1．右手螺旋定则——动电生磁原理

根据电磁感应定律，当线圈中通以交变电流(动电)时，其周围必定会产生变化的磁场。由于这个磁场是因为电流的交替变化而引起的，故称之为动电生磁原理。加到电动机三相定子绕组中的电源，是正弦交变的电源。三相之间在相位上互差120°相位角，各相的电流或电压达到最大值的瞬间是按先后顺序且有规律地变化着的。因而线圈周围的磁场也是有规律地沿着一定的方向运动——从而获得旋转磁场(见图2-1)。结合三相正弦交流电的瞬时值，可以证实这种磁场是旋转的。例如，在t1时刻(30°位置)，瞬时电流iU和iW为正值，iV为负值。在三相绕组中，电流自U相和W相流进，从V相流出。此时的旋转磁场，其总方向将指向左上方。在t2时刻(150°位置)iU和iV为正值，iW为负值。三相绕组中，电流自U相和V相流进，从W相流出。旋转磁场的总方向将沿着顺时针方向往前移动120°的电角度。在t3时刻(270°位置)，电流iV和iW为正值，这时的iU已变为负值。三相绕组中，电流自V相和W相流进，从U相流出。

图2-1　三相异步电动机的旋转磁场

在这种情况下，其旋转磁场的总方向将在原来的基础上继续沿着顺时针方向又前进120°位置。按照这种方式循环下去再经历三分之一周期的时间时，其旋转磁场将会再前进120°位置，从而回到原来出发的位置(30°位置)。也就是说，旋转磁场完成了一个周期的运动。

由于三相正弦交变电源总是有规律地、不停止地变化着，因此磁场也将沿着原来的方向始终不停地旋转下去。

2．右手定则——动磁生电原理

闭合导体切割磁力线时，导体中有感应电流(感应电势)产生。无论是笼型转子还是绕线式转子，其绕组(或笼条)的两端均互为闭合(短接)。当定子绕组中由电流所产生的旋转磁场切割转子的绕组(或笼条)时，转子绕组(或笼条)中即会有感应电流(感应电势)产生，而感应电流的流向是由右手定则来确定的。

3．左手定则——磁电生力原理

将电能转换成机械能，这是电动机工作的目的。

自从转子绕组(或笼条)中有了感应电流后，这个感应电流在与气隙中的旋转磁场做相对运动的同时，转子绕组(实际上是整个转子)将会受到一电磁力矩的作用。其作用力矩的方向可用左手定则来确定。由于这个力矩是因为磁场和电流之间的相互作用而获得的，这一现象称为磁电生力原理。

在电源相序不改变的情况下，由于旋转磁场是沿着一定的方向运动并切割转子中的载流导体(绕组)的，因此转子中各载流导体所受力的方向始终是一致的。电磁力作用在转子导体(绕组)上时，将对转轴产生一个定向力矩，其方向与磁场旋转的方向相一致，电动机转子因此能旋转起来。