电动机的工作原理及外观设计

电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。

1）工作原理

当电动机的三相定子绕组（各相差120°电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同（如图5-1所示）。

图5-1　三相异步电动机外观图及工作原理图

当导体在磁场内切割磁力线时，在导体内产生感应电流，感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力，“感应电机”的名称由此而来。

2）转差率

只有当闭合线圈有感应电流时，才存在驱动转矩。转矩由闭合线圈的电流确定，且只有当环内的磁通量发生变化时才存在。因此，闭合线圈和旋转磁场之间必须有速度差。因而，遵照上述原理工作的电机被称作“异步电机”。同步转速ns和闭合线圈速度n之间的差值称作“转差”，用同步转速的百分比表示：(www.xing528.com)

s=[（ns-s）/ns]×100%（s为转差率）

电动机运行过程中，转子电流频率为电源频率乘以转差率。当电动机起动时，转子电流频率处于最大值，等于定子电流频率。转子电流频率随着电机转速的增加而逐步降低。处于恒稳态的转差率与电机负载有关系。它受电源电压的影响，如果负载较低，则转差率较小，如果电机供电电压低于额定值，则转差率增大。

同步转速：三相异步电动机的同步转速与电源频率成正比，与定子的对数成反比。

3）调速

①变极对数调速方法

这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；属有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。

②变频调速方法

变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流—直流—交流变频器和交流—交流变频器两大类，目前国内大都使用交—直—交变频器。其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检验困难。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。