电动机运行的主要电磁关系

理论分析和实践证明，三相异步电动机在运行中有以下主要电磁关系：

1.定子侧

当在三相定子绕组上施加三相交流电压后，电动机内侧产生p对磁极的旋转磁场，用Φ表示每极下的磁通量。这个旋转磁场旋转时，对不动的三相定子绕组，也有相对切割运动。这样，定子每相绕组中就产生一个感应电动势——定子相电动势。它和电压、磁通等保持下面的关系

U₁≈E₁=4.44f₁K_W1N₁Φ（1-4）

式中 U₁——定子每相绕组施加的电压有效值（V）；

E₁——定子每相电动势的有效值（V）；

f₁——定子相电动势频率（Hz），与电源频率相同；

Φ——电动机内每极的磁通量（Wb）；

K_W1——定子绕组系数，与绕组结构有关；

N₁——定子每相绕组的串联线圈匝数。

上式告诉我们两点：第一，对已经制成的三相异步电动机，其定子电动势E₁和电动机内每极下的磁通Φ的大小主要决定于外施电压U₁，若外施电压U₁为额定值一定，则电动机内产生的磁通Φ基本上不会变化。第二，若电压U₁为额定值要求一定，使用时，将频率f₁改变，或者修理时将定子绕组的匝数K_W1N₁改变，则电动机内产生的磁通Φ要随之改变。

此外，三相异步电动机空载运行时，它的定子绕组向电网吸取一个电流（每相电流有效值记为I₀），称其为空载电流。这个电流I₀主要作用是建立磁动势F₀后而产生旋转磁场（Φ）。因为U₁=U_N^一定，Φ一定，那么F₀也一定，而F₀的大小由下式确定，即

式中 K₁——与定子绕组结构有关的常数。

通常，三相异步电动机的空载电流I₀=（20%～50%）I_1N，功率小的电动机I₀稍有偏大。(www.xing528.com)

2.转子侧

三相异步电动机运行时，转子的转速n总是低于旋转磁场的转速n₁，旋转磁场是以相对转差速度Δn=n₁-n切割转子导体的。故转子产生的感应电动势E_2P，及其频率f₂，转子电流I_2s、转子漏磁电抗x_2s、转子功率因数cosφ₂均随n或Δn的改变而变化。可有下面式子确定：

式中 ——转差率；

E₂₀——转子不动时（n=0）的转子感应电动势；

X₂₀——转子不动时的漏电抗；

L₂——转子漏抗电感。

上述转子各量均随其转速而改变，是三相异步电动机的一个重要特点。

3.定、转子之间

当三相异步电动机的定子绕组接通电源后，不仅定子电流产生旋转磁场，转子绕组内的感应电流也产生了一个旋转磁场。实践证明，无论转子转速是多少，这两个磁场的极数、转向和转速完全相同，它们在电动机内空间位置虽然不同，但相对静止。电动机内气隙中的磁场实际上是由定、转子两个旋转磁场合成的。

当电动机空载时，n≈n₁，I_2P=0，这时气隙的磁通Φ仅由定子空载电流所建立的空载磁动势所产生。当电动机在其他情况下运行时，n<n₁，I_2P≠0，这时，气隙的磁通Φ则由定子电流所建立的定子磁动势和转子电流所建立的转子磁动势共同产生的。前面已谈过，无论电动机在什么情况下运行，只要定子电压U₁一定，每极的磁通Φ是基本不变的。这样，则有

式（1-7）称为异步电动机的磁动势平衡方程式。它是异步电动机定、转子之间保持平衡的重要电磁关系。

由式（1-7）可得：

上式也可理解为，三相异步电动机在额定电压U₁一定的情况下运行，由于它每极下的磁通Φ要求基本一定，所以定子电流产生的定子磁动势，一部分用来产生磁通Φ，而另一部分用来抵消转子磁动势的影响。这样可以进一步得出，虽然电动机内定、转子之间没有直接的电气联系，但是当转子电流变化（比如因转速下降而增加）时，定子电流也必然随之改变（定子电流也要增加）。这点对使用电动机时分析问题提供了方便。