三相异步电动机及其电力系统

三相异步电动机拥有一个定子和p个极对数，三相电源在气隙内产生旋转磁场。定子旋转磁场在转子绕组中感应出电压，反过来又在转子中产生电流。电流产生一个使转子旋转的力。转子加速则转子电流减小。这种减小的过程会持续到电动机产生的转矩与外部机械转矩平衡为止。转子转速N小于旋转磁场N_s，其差值的比值等于转差率s。

异步电动机很简单，只不过是一个拥有旋转二次绕组的变压器。一次绕组在二次绕组感应出电压；不像变压器，异步电动机转子的频率不等于一次侧的频率

f_r=sf_s （3-12）

式中 f_r和f_s——转子电流频率和市电电源频率。

异步电动机在工业界中有广泛的应用。超过50％的电能消耗在电动机中；这些电力消耗的90％消耗在异步电动机，80％消耗在三相异步电动机。由于异步电动机有低成本、高可靠性、高效率和高功率密度的优点，因此广泛应用于工业驱动装置中。

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图3-15 绕线转子电动机的集电环和外部电阻

转子可分两种类型：笼型或者绕线转子。笼型转子的槽安装高电导棒，并用一个大的环将所有这些棒短路。在绕线转子中，我们可以在转子侧电路增加电阻，如图3-15所示。这是绕线转子的优势，因为通过增加电阻可以控制电动机的转矩—转速特性。转子轴上安装有连接着集电环的三个转子线圈。

图3-16描绘了异步电动机的等效电路。在高转速时，机械转速稍低于同步转速，可以看出转差率很小；因此在异步电动机的等效电路中，R₂′/2相对于电抗很大。相反，在低速时机械转速接近于零，例如堵转测试中。R₂′/2很小而电抗很大。

图3-16 异步电动机的等效电路