三相异步电动机的定子绕组是一个空间位置对称的三相绕组,如果在定子绕组通入三相对称的交流电流,就会在电动机内部建立起一个恒速旋转的磁场,称为旋转磁场,它是异步电动机工作的基本条件。
旋转磁场,旋转磁场的产生,三相异步电动机的定子绕组,每相绕组只有一个线圈,三个相同的线圈U1—U2、V1—V2、W1—W2在空间的位置彼此互差120°,分别放在定子铁心槽中。当把三相线圈接成星形,并接通三相对称电源后,那么在定子绕组中便产生三个对称电流。
电流通过每个线圈要产生磁场,而现在通过定子绕组的三相交流电流的大小及方向均随时间而变化,那么三个线圈所产生的合成磁场是怎样的呢?这可由每个线圈在同一时刻各自产生的磁场进行叠加而得到。假如电流由线圈的始端流入、末端流出为正,反之则为负。电流流入端用“⊕”表示,流出端用“⊙”表示。下面就分别取t=0、T/6、T/3、T/2四个时刻所产生的合成磁场作定性的分析(其中T为三相电流变化的周期)。
当t=0时,由三相电流的波形可见,电流瞬时值iU=0,iv为负值,iw为正值。这表示U相无电流,V相电流是从线圈的末端V2流向首端V1,W相电流是从线圈的始端W1流向末端W2,这一时刻由三个线圈电流所产生的合成磁场如图3—3a所示。它在空间形成二极磁场,上为S极,下为N极(对定子而言)。设此时N、S极的轴线(即合成磁场的轴线)为零度。
如果在定子绕组中通入三相对称电流,则定子内部产生某个方向转速为n1的旋转磁场。这时转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动,切割磁力线而产生感应电动势。电动势的方向可根据右手定则确定。由于转子绕组是闭合的,于是在感应电动势的作用下,绕组内有电流流过,如图3—4所示。转子电流与旋转磁场相互作用,便在转子绕组中产生电磁力F。力F的方向可由左手定则确定。该力对转轴形成了电磁转矩Tem,使转子按旋转磁场方向转动。异步电动机的定子和转子之间能量的传递是靠电磁感应作用的,故异步电动机又称感应电动机。