一、電動機概述
電動機是把電能轉換成機械能，并輸出機械轉矩的動力設備?，F(xiàn)代各種機械廣泛應用電動機來驅動。
一般電動機可分為直流電動機和交流電動機兩大類。交流電動機按使用電源相數(shù)可分為單相電動機和三相電動機兩種，而三相電動機又分同步式和異步式兩種，異步電動機按轉子結構不同又分成籠式和繞線式兩種。
三相異步電動機結構簡單、維修方便、運行可靠，與相同容量的其他電動機相比具有質量輕、成本低、價格便宜等優(yōu)點。因此，被廣泛用來做中、小型軋鋼機、各種機床以及輕工機械和鼓風機的拖動部分。根據(jù)統(tǒng)計，國內有90％左右的電力拖動機械使用異步電動機，其中，小型異步電動機占70％以上。在電網的總負載中異步電動機的用電量占60％以上。
二、三相異步電動機的基本結構

三相籠式異步電動機主要是由定子和轉子兩部分組成，如圖4—10所示。


三相異步電動機的定子部分包括機座、定子鐵心和定子繞組。機座用鑄鐵或鑄鋼制成。它支承著定子鐵心。定子鐵心由互相絕緣的硅鋼片疊制而成，內圓有槽孔，定子繞組嵌在槽內，如圖4—11所示。


定子繞組是定子的電路部分，由三相對稱繞組組成。三相繞組的各相彼此獨立，按互差120的電角度嵌放在定子槽內，并與定子鐵心絕緣。定子繞組的首端分別用U1，V1，W1表示，而繞組的末端分別用U2，V2，W2表示。
轉子由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸等部分組成。轉子鐵心是由外圓有槽孔的硅鋼片疊制而成，槽內放置銅條(或鑄鋁)。鐵心兩端分別用導電的端環(huán)將槽內的銅條連接起來，形成短接回路；如果去掉轉子鐵心，轉子的結構與籠子相似，如圖4—12所示。

繞線式異步電動機只是轉子結構不同，它的轉子是由繞組組成的，與定子繞組一樣也是三相的。
三相異步電動機的轉動原理
為子說明三相異步電動機的轉子是怎樣旋轉起來的，先做二個演示實驗。
如圖4—13所示中有一個裝有手柄的馬蹄形磁鐵，在磁極中間放置一個可以自由轉動的導電的鼠籠轉子，轉子與磁極之間沒有機械聯(lián)系。當搖動手柄使馬蹄形磁鐵旋轉時，就會看到鼠籠轉子跟著磁鐵旋轉。手柄搖得越快，轉子轉得越快，若是改變磁鐵的旋轉方向，鼠籠轉子的旋轉方向也跟著改變。
由上述實驗可知，轉子轉動的首要條件是要有一個旋轉磁場。
二、定子旋轉磁場的產生
實際的籠式異步電動機中，旋轉磁場是由定子繞組中的三相交流電產生的。
如果三相異步電動機的定子鐵心中放有三相對稱繞組U1一U2，V1一V2，W1一W2，并呈星形(Y)聯(lián)結，接人三相對稱電源時，三相對稱繞組中有電流通過，即：

三相對稱電流的波形圖如圖4—14所示。規(guī)定交流電正半周時，電流從繞組首端流人，尾端流出；負半周時，電流從繞組末端流入，首端流出。流人以符號表示，流出以符號 表示；當交流電流過三相繞組時，每相繞組都將產生一個按正弦規(guī)律變化的磁場，三相繞組的合成磁場隨著時間的推移而不斷改變方向形成旋轉磁場，如圖4—15所示。

公式(4—3)表明旋轉磁場的轉速隨磁極對數(shù)增加而降低。表4—2是電源頻率為50 Hz時，相對應磁極對數(shù)的旋轉磁場轉速。
表4—2  電源頻率為50 Hz時磁極對數(shù)與旋轉磁場轉速的關系
磁極對數(shù)
1
2
3
4
5
6
旋轉磁場轉速(r/min)
3 000
1 500
1 000
750
600
500
三、旋轉磁場對轉子的作用
定子中產生的旋轉磁場將切割轉子銅條，此時可以把磁場看成不動，而認為：轉子相對于磁場運動。假設旋轉磁場是順時針方向旋轉，那么轉子相對于磁場，可看成是作逆時針方向轉動，如圖4一17所示。在轉子銅條中產生感應電動勢和感應電流，可用右手定則確定其方向。在轉子上半部的銅條中，感應電流的方向指向讀者，在轉子下半部銅條中感應電流的方向背離讀者。
轉子中載有感應電流的銅條與旋轉磁場作用，產生電磁力。根據(jù)左手定則判定：轉子上頂部銅條所受的力是指向右方，下底部銅條所受的力是指向左方。這兩個力大小相等，方向相反，構成電磁轉矩，于是轉子就跟隨旋轉磁場轉動起來，這就是三相籠式異步電動機的轉動原理。轉子轉速必定小于同步轉速。如果，，則轉子與旋轉磁場之間沒有相對運動，轉子上的鎘條不能切割磁感應線，就不會產生感應電動勢和感應電流，也就不能形成電磁轉矩，所以轉子不能以同步轉速運行。實際上，轉子轉速總是小于同步轉速，即。也就是說，轉子轉速與旋轉磁場的轉速不同步，而是異步的，這就是異步電動機名稱的由來。
正常運行時，轉子的轉速稱為至相異步電動機的額定轉速。比如有一種一對磁極的三相異步電動機，同步轉速為3 000 r/min，正常運行時的額定轉速為2 906 r/min。
轉子的轉動方向與旋轉磁場的旋轉方向是一致的。如果把按順時針方向旋轉叫做電動機的正轉，那么就把按逆時針方向旋轉叫做電動機的反轉。旋轉磁場的轉向與通人定子繞組的三相交流電流的相序有關。如果把三相電源接到定子繞組首端的三根導線中的任意兩相對調位置，旋轉磁場則反轉，電動機也就跟著改變轉動方向。