1、單相鼠籠式異步電動機的工作原理問：單相鼠籠式 異步電動機 是怎樣工作的？答：單相鼠籠式異步動機由單相電源供電，它直接接到220伏單相交流電源上就能工作，但要采取一定的措施，否則啟動不起來。我們日常生活用的一些家用電器，如空調器、電冰箱、洗衣機、電扇等廣泛 應用著單相異步電動機。單相異步電動機根據其啟動方法或運行方法的不同，可分為單相電容運行電動機；單相電容啟動電動 機；單相罩極式電動機等。下面分別介紹。單相異步電動機容量一般較小，運行性能較差。Vi(b)（a）接線圖（b）電流相量圖圖1單相電容運行異步電動機原理圖圖1是單相電容運行異步電動機工作原理圖。單相電容式異步電動機的定子鐵芯上嵌放兩套繞

2、組：主 繞組U1 U2 （主繞組又稱工作繞組）和副繞組 Z1 Z2 （副繞組又稱啟動繞組）。兩套繞組在空間的位 置上互差90度電角度。在啟動繞 Z1 Z2中串入一個電容器 C后再與工作繞組并聯，然后接到單相電源 上。設流過啟動繞組 Z1 - Z2的電流為iz,流過工作繞組U1 U2的電流以為iu,當接上電源后，流過兩套 繞組的電流iz與iu在相位上相差90度，如圖2所示。設電動機兩個繞組接上交流電源后，電流為正值時，電流從繞組的頭端進去尾端岀來；電流為負值時,電流從繞組的尾端進去頭端岀來。從圖2可看到：在t = 0瞬間，iz=0，繞組Z1 Z2中無電流流過；而這瞬時iu為負值，繞組U1 U2

3、中電流由U2進UI出。用右手定則可判斷，此時電動機中會產生如圖2所示磁場，其合成磁場方向向下。從圖2可看到：在3t= n/2瞬間，iu = 0 ,繞組U1 U2中無電流流過；這瞬間iz為負值，繞組Z1-Z2 中電流從Z2進Z1岀。此時電動機內磁場分布如圖 2所示，其合成磁場方向較 t=0時刻順時針方向旋轉 了一定角度。依此類推，可看到單相鼠籠式異步電動機中iz與iu兩個電流在單相異步電動機中產生的合成磁場也是旋轉磁場，如圖2所示。單相鼠籠式異步電動機轉子也是鼠籠式轉子，即轉子繞組是兩端由短路環連接的鼠籠條。鼠籠條反方 向切割旋轉磁場，產生感應電動勢和感應電流。在旋轉磁場作用下，受電磁力使轉子轉

4、動。只要改變工作 繞組或啟動繞組的首端、尾端與電源的接線，就可改變旋轉磁場旋轉方向，控制電動機的正反轉。三相鼠籠式異步電動機的工作原理（一）t = 0 t = T/ 6t = T/ 3t = T/ 2編者按應廣大讀者的要求，報紙從本期開始將陸續刊登進網作業電工考試的相關實用技術內容，方便讀者提高實戰技能。圖 2 磁場方向的變化情況撰文 陸榮華問：三相鼠籠式異步電動機內旋轉磁場產生的原因？答：鼠籠式異步電動機結構簡單、制造容易、成本低、運行維護方便， 它被廣泛地應用在工農業生產中，作為電力拖動的原動機。它的缺點是調 速性能差，啟動力矩較小，因此在一些要求平滑調速和啟動力矩很大的場 合常用其他類型

5、電動機來完成。在三相鼠籠式電動機的定子槽中嵌有空間互差 120 度的三相繞組。當 三相繞組接上對稱的三相電源時，在電動機內會產生一個旋轉磁場。在旋 轉磁場作用下，轉子鼠籠條中就會產生感應電動勢和感應電流(因為鼠籠 條兩端由短路環連接，形成了閉合電路)。這時鼠籠條在磁場中會受到力 的作用，通過分析可知，電動機轉子在這些力的作用下，便轉動起來。現 在先分析三相定子繞組通上對稱三相交流電后，產生旋轉磁場的原理。設電動機三相繞組接成星形接線，接上對稱三相交流電源后，電流為 正值時，電流從繞組的頭端進去尾端出來；電流為負值時，電流從繞組的 尾端進去頭端出來。現在假定通入三相繞組的對稱三相交流電的波形如圖

6、 1 所示，則電動 機三相繞組電流通入情況如圖 2 所示。從圖2(a)可看到：在t = 0瞬間，iu=O，繞組U1 U2中無電流流過； 而這瞬時iv為負值，繞組V1V2中電流由V2進VI出；這瞬時iw為正值， 繞組W W2中電流由W1進W2出。用右手定則可判斷，此時電動機中會產 生如圖 2(a) 所示磁場，其合成磁場方向向上。從圖2(b)可看到：在t=T/6瞬間，iw = 0,繞組WW2中無電流流 過；這瞬間iv為負值，繞組V1V2中電流從V2進V1出；這瞬時iu為正 值，繞組U1-U2中電流由U1進U2出。此時電動機內磁場分布如圖 2(b) 所示，其合成磁場方向較 t=0 時刻順時針方向旋轉

7、了一定角度。從圖2(c)可看到：在t=T/3瞬間，此時iv=0，繞組VI V2中無電流 通過；這瞬時iu為正值，繞組U1-U2中的電流從U1進U2出；這瞬時iw 為負值，繞組 W W2中電流從 W2進W1出。這時電動機內磁場情況如圖 2(C)所示，其合成磁場方向又較t=T/6時刻順時針轉過了一定角度。從圖2(d)可看到：t=T/2瞬間iu又等于零，此時U1-U2繞組中無電 流通過，而此時iv為正值，繞組V1V2中電流從V1進V2出；iw為負值, 繞組W W2中電流從 W2& W1出。此時電動機內磁場分布情況如圖 2(d) 所示，其合成磁場方向又較t二T/3瞬間順時針轉過了一定角度。分析

8、顯示，三相定子繞組通過對稱三相交流電后，在電動機內會產生 一個順時針方向旋轉的磁場。假如通過的三相交流電相序不變，而將定子 繞組的三個頭U1、VI、W1與交流電源連接時，調換一個頭，則可通過同樣 分析得知，電動機內產生的旋轉磁場方向將改變，變為逆時針方向旋轉。 旋轉磁場的旋轉速度稱為同步轉速，常用 n1 表示。三相鼠籠異步電動機的工作原理一、鼠籠式轉子的轉動原理三相異步電動機是利用旋轉磁場工作的， 其工作原理可通過以下演 示實驗來直觀地了解。演示實驗如圖 3-12 所示，一個裝有手柄的蹄形磁鐵以軸座 o1 為支 撐自由轉動； 在蹄形磁鐵兩磁極之間有一個鼠籠轉子， 鼠籠轉子以軸座 o2 為支撐自

9、由轉動；軸座 o1 和軸座 o2 在同一條軸線上。蹄形磁鐵和 鼠籠轉子之間沒有摩擦力和機械連動關系， 二者均可各自獨立自由轉動 或保持靜止。 當搖動手柄使蹄形磁鐵順時針方向旋轉時，磁場的磁感線 就切割鼠籠轉子上的銅條，相當于轉子銅條逆時針方向切割磁感線，閉 合的銅條中就會產生感生電流，其方向可用右手定則判定，如圖 3-13 所示。由于感生電流處在蹄形磁鐵的磁場中，因此銅條要受到磁場力 的作用而使轉子轉動，磁場力f的方向可根據左手定則判定，從判定的 結果可知轉子轉動方向與蹄形磁鐵旋轉方向一致。 手柄搖得快，轉子轉 得也快；手柄搖得慢，轉子轉得也慢。同理，讓蹄形磁鐵逆時針方向旋 轉時，轉子也隨之按

10、逆時針方向旋轉。在上述演示過程中，是由蹄形磁鐵旋轉產生的旋轉磁場使鼠籠轉子轉動的，而在實際的異步電動機中 并沒有永久磁鐵旋轉， 其旋轉磁場是如何產生的呢 ? 以下討論三相異步 電動機定子繞組產生旋轉磁場的具體過程。 二、旋轉磁場的產生設將定子三相繞組聯成如圖 3-14(a) 所示的星形接法，三相繞組的 首端 u1、v1、w1 分別與三相交流電的相線 a、b、c 相連接，三相繞組 中通過的三相對稱交流電流如圖3-14(b)所示。為了討論方便，選定交流電在正半周時，電流從繞組的首端流入，從末端流出；反之，在負半周 時，電流流向相反。圖 3-15 是定子繞組在三相交流電不同相位時合成 旋轉磁場的示意

11、圖。當 31=0時，a相電流為零；b相電流為負值，電 流由v2端流進，v1端流出；c相電流為正，電流從 w1端流進，w2端 流出，根據右手螺旋法則，可以判定出此時定子三相繞組電流產生的合 成磁場方向，如圖3-15(a)所示。當3 t=90o時，此時a相電流為正， 電流由 u1 端流入， u2 端流出； b 相為負，電流由 v2 端流進， v1 端流 出； c 相為負，電流從 w2 端流入， w1 端流出，這一時刻合成磁場的方 向如圖3-15(b)所示，磁場方向已順時針方向在空間轉過了90o。同理，可分別得出 3 t=180o、3 t=270o 和 3 t=360o 時定子三相繞組電流產生 的合

12、成磁場方向，分別如圖3-15(c)、(d)、(a)所示，3t=36oo時與3t=0o 時的合成磁場方向相同。由此可見，電流變化一個周期，合成磁場在空間也旋轉了一周。電 流繼續變化，磁場也不斷地旋轉。 從上述分析可知 ,三相電流通過定子繞組所產生的合成磁場，是隨電流的交變而在空間旋轉的磁場。這種旋 轉磁場與蹄形磁鐵在空間旋轉所起的作用是相同的1、旋轉磁場的轉速磁場的旋轉速度又稱同步轉速，它與三相電流的頻率和磁極對數p有關。圖3-15所示的定子繞組，它在任一時刻合成的磁場只有一對磁極 （磁 極對數p=1），即只有兩個磁極，對只有一對磁極的旋轉磁場而言，三相電流變化一周，合成磁場也隨之旋轉一周，如果

13、是 50hz的交流電，旋轉 磁場的同步轉速就是50轉/秒或3000轉/分，在工程技術中，常用轉/ 分（r/min ）來表示轉速。如果定子繞組合成的磁場有兩對磁極（磁極對數p=2），即有四個磁極，可以證明，電流變化一個周期，合成磁場在 空間旋轉180o，由此可以推廣得出：p對磁極旋轉磁場每分鐘的同步 轉速為（3-10）工頻50hz時，對應于不同磁極對數p,其旋轉磁場的同步轉速見表3-1。p123456n o(r/mi n)300015001000750600500當磁極對數一定時，如果改變交流電的頻率，則可改變旋轉磁場的同步轉速，這就是變頻調速的基本原理。表3-1三相異步電動機旋轉磁場的同步轉速

14、（50hz）必須指出，轉子的轉動方向雖然與旋轉磁場的轉動方向相同，但轉子 轉速 n 不可能達到旋轉磁場的同步轉速 no ，因為如果兩者相等 ,則轉子 與旋轉磁場之間就不存在相對運動，因而轉子導體就不能切割磁感線， 轉子上也就不再產生感生電流及電磁轉矩，可見，鼠籠轉子的轉速與旋 轉磁場的同步轉速之間必須存在差值而不能同步， 這也正是異步電動機 名稱的由來。 在電動機通電的瞬間，定子旋轉磁場的轉速可以同時達到 同步轉速，但是，轉子卻是靜止的，兩者之間的轉速差最大，此時轉子 產生的感生電流也最大， 電路輸入給電動機的電流也是最大， 往往可以 達到電動機額定電流的幾倍到十幾倍，對電動機和電網的沖擊比較

15、大。 因此，對較大功率的電動機，不能直接加額定電壓起動，需要采用降壓 起動的方式減小起動電流，待轉子的轉速接近額定轉速時， 再改換為額 定電壓正常運行； 或采用連續調壓的方式從低壓開始起動， 隨轉子的轉 速增大而逐漸把電壓調到額定電壓。 如果要改變當前旋轉磁場的旋轉方 向，只要任意對調二根相線與定子繞組的連接，便可改變定子三相繞組 中三相交流電的相序，實現反向轉動，請讀者自己分析。四、三相異步 電動機的銘牌每臺電動機的機殼上都有一塊銘牌 ,上面標明該電動機的規格、性能及 使用條件 ,它是我們正確使用電動機的依據。這里對銘牌上主要的技術 參數介紹如下。 1.型號 為了適應不同用途和工作環境需要， 三相異步 電動機制成不同系列和型號， 不同型號的電動機的機座長度、 中心高度、 轉速等技術參數不相同， 使用或選購時應注意型號或根據需要查閱相應產品目錄和技術手冊。 2.功率 電動機在銘牌規定的運行條件下， 正常工作時的輸出功率 (kw)。 3.電壓 電動機定子繞組的額定線電壓 (v) 。 4. 電流 電動機在額定工作狀況下運行時流入定子繞