三相繞組異步電動機工作原理
三相異步電動機的定子繞組是壹個空間位置對稱的三相繞組，如果在定子繞組通入三相對稱的交流電流，就會在電動機內部建立起壹個恒速旋轉的磁場，稱為旋轉磁場，它是異步電動機工作的基本條件。因此，有必要先說明旋轉磁場是如何產生的，有什麽特性，然後再討論異步電動機的工作原理。
壹、旋轉磁場
（壹）旋轉磁場的產生
圖3—1為最簡單的三相異步電動機的定子繞組，每相繞組只有壹個線圈，三個相同的線圈U1—U2、V1—V2、W1—W2在空間的位置彼此互差120°，分別放在定子鐵心槽中。當把三相線圈接成星形，並接通三相對稱電源後，那麽在定子繞組中便產生三個對稱電流，即：
?iU=Imsinωt
?iv=Imsin(ωt­­­­­−120°) ? （3—1）
iw=Imsin(ωt+120°)
其波形如圖3—2所示。
電流通過每個線圈要產生磁場，而現在通過定子繞組的三相交流電流的大小及方向均隨時間而變化，那麽三個線圈所產生的合成磁場是怎樣的呢？這可由每個線圈在同壹時刻各自產生的磁場進行疊加而得到。假如電流由線圈的始端流入、末端流出為正，反之則為負。電流流入端用“⊕”表示，流出端用“⊙”表示。下面就分別取t=0、T/6、T/3、T/2四個時刻所產生的合成磁場作定性的分析（其中T為三相電流變化的周期）。
圖3—1 ? 三相異步電動機最簡單的定子繞組 圖3—2 三相電流的波形
當t=0時，由三相電流的波形可見，電流瞬時值iU=0，iv為負值，iw為正值。這表示U相無電流，V相電流是從線圈的末端V2流向首端V1，W相電流是從線圈的始端W1流向末端W2，這壹時刻由三個線圈電流所產生的合成磁場如圖3—3a所示。它在空間形成二極磁場，上為S極，下為N極（對定子而言）。設此時N、S極的軸線（即合成磁場的軸線）為零度。
圖3—3 ? 兩極旋轉磁場
a)t=0；b)t=T/6；c)t=T/3；d)t=T/2
當t=T/6時，U相電流為正，由U1端流向U2端，V相電流為負，由V2端流向V1端，W相電流為零。其合成磁場如圖3—3b所示，也是壹個兩極磁場，但N、S極的軸線在空間順時針方向轉了60°。
當t=T/3時，iU為正，由U1端流向U2端，iv=0，iw為負，由W2端流向W1端，其合成磁場比上壹時刻又向前轉過了60°，如圖3—3c所示。
用同樣的方法可得出當t=T/2時，合成磁場比上壹時刻又轉過了60°空間角。由此可見，圖3—3描述的是壹對磁極的旋轉磁場。但電流經過壹個周期的變化時，磁場也沿著順時針方向旋轉壹周，即在空間旋轉的角度為360°。
上面分析說明，當空間互差120°的線圈通入對稱的三相交流電流時，在空間就產生了壹個旋轉磁場。
國產的異步電動機的電源頻率通常為50Hz。對於已知磁極對數的異步電動機，可得出對應的旋轉磁場的轉速，如表3—1所示。
表3—1 異步電動機磁極對數和對應的旋轉磁場的轉速關系表 p 1? 2 3? 4? 5? 6
n1 (r/min)? 3000 1500 1000? 750? 600?500
（二）旋轉磁場的轉向由圖3—3中各個瞬間磁場變化，可以看出，當通入三相繞組中電流的相序為iU→iv→iw，旋轉磁場在空間是沿繞組始端U→V→W方向旋轉的，在圖中即按順時針方向旋轉。如果把通入三相繞組中的電流相序任意調換其中兩相，例如，調換V、W兩相，此時通入三相繞組電流的相序為iU→iw→iv,則旋轉磁場按逆時針方向旋轉。由此可見，旋轉磁場的方向是由三相電流的相序決定的，即把通入三相繞組中的電流相序任意調換其中的兩相，就可改變旋轉磁場的方向。
二、三相異步電動機的工作原理
（壹）異步轉動原理
由上面分析可知，如果在定子繞組中通入三相對稱電流，則定子內部產生某個方向轉速為n1的旋轉磁場。這時轉子導體與旋轉磁場之間存在著相對運動，切割磁力線而產生感應電動勢。電動勢的方向可根據右手定則確定。由於轉子繞組是閉合的，於是在感應電動勢的作用下，繞組內有電流流過，如圖3—4所示。轉子電流與旋轉磁場相互作用，便在轉子繞組中產生電磁力F。力F的方向可由左手定則確定。該力對轉軸形成了電磁轉矩Tem，使轉子按旋轉磁場方向轉動。異步電動機的定子和轉子之間能量的傳遞是靠電磁感應作用的，故異步電動機又稱感應電動機。
轉子的轉速n是否會與旋轉磁場的轉速n1相同呢？回答是不可能的。因為壹旦轉子的轉速和旋轉磁場的轉速相同，二者便無相對運動，轉子也不能產生感應電動勢和感應電流，也就沒有電磁轉矩了。只有二者轉速有差異時，才能產生電磁轉矩，驅使轉子轉動。可見，轉子轉速n總是略小於旋轉磁場的轉速n1。正是由於這個關系，這個電動機被稱為異步電動機。
由上式可知n1與n有差異是異步電動機運行的必要條件。通常把同步轉速n1與轉子轉速n二者之差稱為“轉差”，“轉差”與同步轉速n1的比值稱為轉差率(也叫滑差率)，用s表示，即s=（n1−n）/ n1 。
? 圖3—4 ? 異步電動機工作原理圖
轉差率s是異步電動機運行時的壹個重要物理量，當同步轉速n1壹定時，轉差率的數值與電動機的轉速n相對應，正常運行的異步電動機，其s很小，壹般s=0.01~0.05。
（二）異步電動機空載和負載運行
要使異步電動機運行，必須產生足夠大的電磁轉矩。電動機空載運行時，它產生的電磁力必須克服軸與軸之間的摩擦和轉子旋轉所受風阻等產生的空載轉矩，即Tem=T0，電動機才能穩定運行。而T0壹般很小，所以電磁轉矩也很小，但其轉速很高，幾乎接近同步轉速。
異步電動機軸上帶負載轉動時，也必須符合動力學的規律，即只有在電動機的電磁轉矩與機械負載的反抗力矩相平衡時，即Tem=TL時，電動機才能以恒速運行。如果電動機的電磁轉矩大於反抗力矩，即Tem>TL時，電動機將產生加速運行。反之，如果Tem<TL，則電動機將減速運轉。
異步電動機是依靠轉子轉速的變化，來調整電動機的電磁能量，從而使電動機的電磁轉矩得到相應的改變，以適用於負載變化的需要來實現新的平衡。當電動機以穩定的轉速n運行時，假如由於某種原因，負載轉矩突然降低，即變為Tem>TL，電動機將作加速旋轉，轉子感應電動勢和電流減小，從而使電磁轉矩減小，直到電磁轉矩與新的反抗轉矩相平衡，此時電動機在高於原轉速n的情況下穩定運行。反之轉矩由於某種原因增大時，電動機將最終穩定運行在低於原轉速的情況下。