三相异步电机试验台物理原理

    异步电机试验台与同步电机同属于交流电机，按照相数又有单相异步电机、三相异步电机、单相同步电机、三相同步电机。我们将以三相异步电机试验台和三相同步电动机为例讲述交流电机的工作原理。

    三相异步电动机和三相同步电动机在运行时，其三相定子绕组接三相交流电源，由电源提供三相交流电流，在电机内部产生一旋转磁场，该磁场交链定子绕组和转子绕组，实现从定子到转子能量的传递和转换。因此，交流电机的旋转磁场与力的转换是其工作的关键。

    首先来看看关于磁场的几个基础知识。

    01 关于磁场与力的几个基础知识

    右手螺旋定则

    也叫安培定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则，简而言之就是用于判断通电线圈判断极性。通电直导线中的安培定则（安培定则一）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向直导线中电流方向，那么四指指向就是通电导线周围磁场的方向；通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。

    左手定则

    左手定则用于判断通电导线在磁场中的受力方向。伸开左手，让磁感线穿入手心（手心对准N极，手背对准S极），四指指向电流方向，那么大拇指的方向就是导体受力方向。

    右手定则

    右手定则用以确定导体切割磁感线运动时在导体中产生的感应电流方向。伸开右手，使大拇指跟其余四个手指垂直并且都跟手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指指向感应电流的方向。

    02 交流电机的旋转磁场

    三相交流电机定子绕组为三相对称绕组，即由三组形状与匝数相同，轴线在空间位置上相差120°的绕组组成。

    当定子绕组中流过三相交流电，ωt = 0时，iU为零，没有电流；iV为负向电流，由U2流向U1；iW为正向电流，由W1流向W2；由右手螺旋定则判断三相绕组的合成磁场方向如下

    磁场中，定义流向纸内为正方向，用 · 表示，流向纸外为负方向，用 × 表示。

    ωt = 2π/3时，iU为正向电流，由U1流向U2；iV为零，没有电流；iW为负向电流，由W2流向W1；由右手螺旋定则判断三相绕组的合成磁场方向 

    ωt = 4π/3时，iU为负向电流，由U2流向U1；iV为正向电流，由V1流向V2；iW为零，没有电流；由右手螺旋定则判断三相绕组的合成磁场方向

    ωt = 2π时，iU为零，没有电流；iV为负向电流，由V2流向V1；iW为正向电流，由W1流向W2；由右手螺旋定则判断三相绕组的合成磁场方向

    经过以上分析可见，合成磁场在空间是旋转的。异步电机试验台电流变化一个周期，两极磁场便在空间转过一周。

    以上是一对极的情况，同理可分析，当磁场为两对极时，电流每变化一个周期，两对极磁场旋转半周。

    由定子绕组形成的这个旋转磁场的转速称为同步转速n1式中，p为磁场极对数，f1为三相电频率。