1、三相交流電動機的旋轉磁場（三相交流電動機系列之一）應用最廣泛的電動機就是三相交流電動機，三相交流電動機是用三相交流電產生的旋轉磁場來帶動電機轉子旋轉的。 三相交流電由A、B、C三相組成，按每個交流周期360度算，每相間距120度，下面是三相交流電的波形圖， 黃色為A相波形，綠色為B相波形，紅色為C相波形，我國使用的三相交流電頻率是50赫茲。 三相交流電通過三個線圈來產生旋轉磁場，線圈嵌在定子鐵芯上，下面是一個三相交流電動機模型的定子，在定子內圓有6個嵌線槽，分別嵌有A、B、C三相線圈，三個線圈按120度分布， 黃色是A相線圈，綠色是B相線圈，紅色是C相線圈。 在三個線圈通上三相交流電后，在定子

2、鐵芯中間會形成一個旋轉磁場，下圖展示三相交流電與旋轉磁場的動畫截圖。在A相線圈端口輸入的是A相電流IA，在端口有箭頭標明電流的方向；在B相線圈端口輸入的是B相電流IB，在端口有箭頭標明電流的方向；在C相線圈端口輸入的是C相電流IC，在端口有箭頭標明電流的方向。在定子鐵芯中間有A相電流形成的黃色磁場箭頭，其長度代表磁場強度，指向為磁場的方向；同樣綠色與紅色箭頭分別代表B相與C相的磁場強度與方向；紫藍色的箭頭是A、B、C三相的合成磁場，其長度代表磁場強度，指向為磁場的方向。在動畫中可看到三相電流的變化、三相磁場的變化及合成的旋轉磁場。 這里展示四幅截圖，以A相起點為0度，第1幅是是0度的截圖： 第

3、2幅是是105度的截圖： 第3幅是是180度的截圖： 第4幅是是255度的截圖： 第5幅是是300度的截圖： 交流電每變化一周磁場旋轉一周，輸入的三相交流電是50赫茲，產生的旋轉磁場是每秒50周。三相交流電與旋轉磁場的動畫見下載視頻文件。三相交流電與旋轉磁場的動畫還有用磁力線表示的動畫，下圖為其截圖 三相交流同步電動機原理（三相交流電動機系列之二）三相交流電動機是用三相交流電產生的旋轉磁場來帶動電機轉子旋轉的，有關旋轉磁場的介紹在前面已作介紹，在這里介紹電機轉子是如何在旋轉磁場的作用下旋轉的。 最簡單的方法是在產生旋轉磁場的空間放一永久磁鐵，該磁鐵就會跟著磁場旋轉了。下圖就是這樣一個永久磁鐵轉

4、子。 把永久磁鐵轉子放在有旋轉磁場的定子鐵芯中，它將跟隨旋轉磁場一同旋轉，其轉速與旋轉磁場一致，故稱之為同步電動機，下圖便是這樣一個模型的示意圖。 下面是該三相交流同步電動機模型的動畫截圖，為看清線圈與磁力線，定子與轉子用半透明顯示。動畫中有輸入三相電流的變化波形，有旋轉磁場與跟著旋轉的永磁轉子。 需要觀看永磁轉子同步電動機原理模型動畫請下載動畫文件觀看 實際上的三相交流同步電動機轉子多數是電磁的，轉子上有勵磁繞組，用直流勵磁電源產生固定磁場，下圖是一個三相交流同步電動機原理模型旋轉動畫的截圖。 需要觀看動畫請點擊下載按鈕下載動畫文件觀看 三相交流同步電動機的起動較麻煩，因為三相交流旋轉磁場的

5、速度很快，起動時轉子不可能立即加速跟上磁場旋轉，所以是轉不起來的。比較簡單的辦法是在轉子上加上鼠籠，使之有異步電動機功能，在起動時勵磁繞組不通電，相當異步電動機起動，待轉速接近磁場轉速時再接通勵磁電源，就進入同步運行。 三相交流異步電動機原理（三相交流電動機系列之三）三相交流異步電動機也是用三相交流電產生的旋轉磁場來帶動電動機轉子旋轉的，轉子不是永磁的也不是線繞電磁的，在轉子鐵芯上鑲嵌著一個“鼠籠”。下圖是一個銅制的鼠籠，由多根銅條與兩個銅端環組成，銅條與銅端環有良好的電連接。 把鼠籠放在有旋轉磁場的定子鐵芯中間，在定子芯繞組通上三相交流電產生旋轉磁場，會看到鼠籠會跟著旋轉磁場旋轉。因為磁場旋

6、轉時，鼠籠的銅條切割磁力線產生電流，而有電流的銅條又受到磁力的作用，于是鼠籠便旋轉起來。 下面四幅圖是鼠籠隨磁場旋轉的動畫截圖，為使畫面清楚，僅顯示旋轉磁場與鼠籠電流的方向。感生電流的方向可用右手定則判斷，銅條受力方向按左手定則判斷。圖中標有磁力線與旋轉方向，銅條的顏色代表電流的方向。綠色表示電流指向屏幕外，紅色表示電流指向屏幕內，黃色表示無電流，電流變化用顏色變化表示。第一幅是電流變化周期為0度時磁場與電流方向： 第2幅是電流變化周期為90度時磁場與電流方向： 第3幅是電流變化周期為180度時磁場與電流方向： 第4幅是電流變化周期為270度時磁場與電流方向： 顯然，鼠籠是不可能與磁場同步旋轉

7、的，鼠籠比磁場轉的慢時，才有鼠籠與磁場的相對轉動，才能感生電流。鼠籠與磁場轉速之差稱為轉差，轉差大則感生電流大，電流大則力大，力大則增加鼠籠轉速。轉差與力會形成平衡，鼠籠轉速將穩定在某一轉差值。 （觀看鼠籠隨磁場旋轉動畫）為增大導磁率，鼠籠是嵌裝在轉子鐵芯內的，下圖是一個嵌有銅制鼠籠的轉子： 把鼠籠轉子插入定子鐵芯中，組成一個三相交流異步電動機原理模型。 通上三相交流電，電機就旋轉了，由于轉子旋轉速度比旋轉磁場慢，故稱之為異步電動機。 需要觀看三相交流異步電動機原理模型旋轉動畫請單擊下載按鈕下載動畫文件 三相交流異步電動機結構（三相交流電動機系列之四）前面章節已經介紹三相交流旋轉磁場與三相交流

8、異步電動機的原理，這里介紹實際的三相交流異步電動機的結構。 三相交流異步電動機的定子鐵芯由硅鋼片疊成，在鐵芯內圓有許多槽，嵌放著定子繞組，即三相交流線圈。 定子鐵芯固定在機座上，機座外面有散熱筋（散熱片）幫助定子散熱，機座由鑄鐵或鑄鋼鑄造。下圖是剖面的定子與機座圖。 三相交流異步電動機的轉子鐵芯也由硅鋼片疊成，在鐵芯外周也有許多槽，用來嵌放著轉子繞組，即鼠籠。 鼠籠由銅條（鋁條）與銅端環（鋁端環）組成，但應用最廣的小型異步電動機采用在轉子鐵芯上直接澆鑄熔化的鋁液形成鼠籠轉子，并同時鑄出散熱的風葉，簡單又結實。 給轉子裝上轉軸，在轉軸上還有電動機散熱的風扇，這就是異步電動機的轉動部分。 把轉子插入定子中間，裝上軸承，用端蓋把轉子支撐起來，裝上風扇與風罩，一個三相交流異步電動機就組成了。 機座裝上端蓋后，轉子與定子與定子繞組都密封在機座內，能較好的防塵。定子與轉子產生的熱量由機座外殼散熱，轉子上的風葉攪動機內空氣使熱量盡快傳到外殼上，外殼上的散熱片加大了散熱面積。這還不夠，在電機端蓋外還裝有風扇，并有風罩，風罩端部