什么是三相电机及其工作原理？

什么是三相电机及其工作原理？

西安泰富西玛电机生产的三相电机（在数字上也称为三相电机）在工业中得到广泛应用，并因其相对简单、经过验证的可靠性和较长的使用寿命而成为许多机械和机电系统的主力。三相电机是感应电机（也称为异步电机）的一个示例，它利用电磁感应原理运行。虽然也有单相感应电机，但这些类型的感应电机在工业应用中使用频率较低，但广泛用于家庭应用，例如真空吸尘器、冰箱压缩机和空调，由于家庭和办公室使用单相交流电源。在本文中，西安泰富西玛电机将和大家一起讨论什么是三相电机并描述它的工作原理。要访问有关电机的其他资源，请参阅我们的其他电机指南（涵盖交流电机、直流电机、感应电机）或有关电机类型的更一般性文章。相关电机文章的完整列表可在相关文章部分找到。

什么是三相电源？

要了解三相电机，首先了解三相电源是很有用的。

在发电中，发电机产生的交流电（AC）具有其振幅和方向随时间变化的特性。如果用 y 轴上的幅度和 x 轴上的时间以图形方式显示，则电压或电流与时间之间的关系将类似于正弦波，如下所示：


图1——单相交流电

输送到家庭的电力是单相的，这意味着有一个载流导体加上一个中性连接和一个接地连接。在工业和商业环境中用于运行具有更大电力需求的大型机械的三相电源中，存在三个电流导体，每个导体以 120 °的相位差（相距 2π/3 弧度）运行。如果以图形方式查看，每个相位将显示为单独的正弦波，然后组合起来，如下图所示：


图 2 -每相之间相移120 o的三相电力

三相电机由三相输入功率产生的电压和电流供电，然后用于以旋转电机轴的形式产生机械能。

什么是三相电机？

三相电机是交流电机的一种，是多相电机的具体示例。这些西安泰富西玛电机可以是感应电机（也称为异步电机）或同步电机。电机由三个主要部件组成：定子、转子和外壳。

定子由一系列合金钢叠片组成，这些叠片周围缠绕有电线以形成感应线圈，电源的每一相都有一个线圈。定子线圈由三相电源供电。

转子还包含感应线圈和连接形成电路的金属棒。转子围绕电机轴，是通过旋转产生电机机械能输出的电机部件。

电机外壳将转子及其电机轴固定在一组轴承上，以减少旋转轴的摩擦。外壳具有端盖，用于固定轴承座并容纳一个连接到电机轴的风扇，该风扇随着电机轴的转动而旋转。旋转风扇从外壳外部吸入环境空气，迫使空气流过定子和转子，以冷却电机部件并消散线圈电阻在各个线圈中产生的热量。外壳的外部通常还具有凸起的机械翅片，用于进一步将热量传导到外部空气。端盖还将提供一个位置来容纳电机三相电源的电气连接。

三相电机如何工作？

三相电机的工作原理是英国物理学家迈克尔·法拉第 (Michael Faraday) 于 1830 年发现的电磁感应原理。法拉第注意到，当线圈或线圈等导体置于变化的磁场中时，会产生电流。导体中产生的感应电动势或 EMF。他还观察到，在导体（例如电线）中流动的电流会产生磁场，并且磁场会随着电线中的电流大小或方向的变化而变化。通过将电场的旋度与磁通量随时间的变化率联系起来，可以用数学形式来表达：



这些原理构成了理解三相电机工作原理的基础。

下图 3 是法拉第感应定律的说明。请注意，电动势的存在取决于磁铁的运动，这会导致磁场变化。


图3-电磁感应原理

对于感应电机，当定子由三相电源供电时，西安泰富西玛电机每个线圈都会产生一个磁场，其磁极（北极或南极）会随着交流电流在整个周期内振荡而改变位置。由于交流电流的三相各相移 120度，三个线圈的磁极性在同一时刻并不完全相同。这种情况导致定子产生所谓的 RMF 或旋转磁场。当转子位于定子线圈的中心时，来自定子的变化磁场会在转子线圈中感应出电流，进而导致转子产生相反的磁场。转子磁场试图将其极性与定子磁场的极性对齐，结果是将净扭矩施加到电机轴上，并且当电机试图使其磁场对齐时开始旋转。请注意，在三相感应电机中，没有与转子的直接电气连接；磁感应导致电机旋转。

对于三相感应电机，转子试图与定子的 RMF 保持一致，但从未实现，这就是感应电机也称为异步电机的原因。导致转子速度滞后于RMF速度的现象称为滑差，表示为：



其中N r是转子的速度，N s是定子旋转磁场（RMF）的同步速度。

同步电机的运行方式与感应电机类似，不同之处在于，在同步电机的情况下，定子和转子磁场被锁定对齐，以便定子 RMF 将使转子以完全相同的转速（同步）转动。 – 因此滑差等于 0）。有关如何实现这一点的更多信息，请参阅有关磁阻电机和无刷直流电机的文章。请注意，与感应电机不同，同步电机不需要由交流电源供电。

三相电机的电机控制器

三相交流电机产生的速度是交流电源频率的函数，因为它是定子线圈中 RMF 的来源。因此，一些交流电机控制器通过使用交流电流输入来产生电机的调制或受控频率输入来运行，从而控制电机的速度。另一种可用于控制电机速度的方法是改变转差率（前面已描述）。如果转差增加，电机速度（即转子速度）就会降低。

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关键词：三相电机,电机工作原理