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三相交流异步电动机的基本控制线路

摘要：简述三相交流异步电动机的转动原理和改变转向的原理，提出三相交

流异步电动机基本控制线路应该具备什么样的保护功能和选择怎样的低压电器

才能具有这样的保护功能，从而设计出三相交流异步电动机具有过载保护功能的

基本控制线路和具有联锁保护的正反转基本控制线路。

关键词：三相交流异步电动机控制线路

一、概述：

电机被人们广泛的应用于工农业、国防装备、科学研究、医疗卫生、第三

产业以及日常生活中，大部分的机械设备都会使用到它。电机是一种转换能量的

机器，其种类很多，大体上可分为下列各类：

变压器

电机直流电机

旋转电机同步电机

交流电机

异步电机

同步电机主要用作发电机，异步电机主要用作电动机，考虑到电机在人们的

生活和生产中占有十分重要的地位，为了确保电机能安全有效和长期持续的运

行，使用者应对其工作原理和保护原理有一个较为详尽的了解。本文主要介绍应

用最广泛的三相交流异步电动机。三相交流异步电动机之所以应用广泛，是因为

它具有结构简单、运行可靠、维护方便、效率较高、价格较低、对环境要求低等

优点。因此，三相交流异步电动机自问世以来，就在各个领域得到了广泛的应用。

电厂中绝大部分电动机都是这种电动机，用它来拖动锅炉和汽机附属设备的旋转

机械，如水泵、风机等。露天煤矿的挖掘机、钻机、卡车等大型设备也同样离不

开这种电动机的拖动。

(一)三相交流异步电动机的转动原理

载流导体在磁场中受到力的作用而运动，这是交、直流电动机共同的基本原

理。异步电动机的结构，主要由不动的用以产生旋转磁场的定子和铁芯槽内埋着

导体的旋转的转子两部分组成，而且定、转子间有很小的间隙，称为气隙。定子

中沿定子铁芯内圆，相隔120°电角度分别安放着三相对称的交流绕组U1-U2、

W1-W2、V1-V2（图中以一匝线圈表示一相绕组）。该绕组称定子绕组。转子中

的导体是形成闭路的。下图是三相交流异步电动机的工作原理图，其转动原理如

下：

当定子的三相对称绕组通入三相对称电流时，便产生旋转磁场。该磁场的磁

通如图中的虚线所示。旋转磁场在定、转子之间的气隙里以同步转速n1沿顺时

针方向旋转。这时旋转磁场与转子间有相对运动，转子导体受到旋转磁场磁力线

的切割，相当于磁场静止，而转子导体在逆时针方向旋转，根据电磁感应定律，

转子导体切割旋转磁场而感应电动势。根据右手定则，可以判断出导体中感应电

动势的方向。因为三相异步电动机转子绕组自行闭合，已构成回路，那么在转子

导体回路中就将产生感应电流，电流的有功分量与电势同相位（如图中转子上的

“×”“.”所示）。根据载流导体在磁场中会受到电磁力的作用，用左手定则可以判断

出转子电流与旋转磁场相互作用，使转子受电磁力F（这些力形成电磁力矩）的

推动而旋转起来，而且转子转动方向与旋转磁场的转动方向相同。如果在转子轴

上加上机械负载，电动机就拖动该机械做功。异步电动机的转速n，总是不能达

到定子旋转磁场的转速n1，即永远低于同步速。因为如果转子和旋转磁场间没

有相对运动，转子导体就不可能切割磁力线，转子中就没有电势和电流，也就不

能产生推动转子的电磁力矩，也就不能实现机电能量的转换。所以，转子转速和

旋转磁场转速之间总存在着差异，“异步”因此而得名。

(二)改变三相交流异步电动机转向的原理：

根据上面的分析可知，三相异步电动机的转向总是和旋转磁场的旋转方向一

致，改变旋转磁场的旋转方向，也就改变了电动机的转向。因此，只需将定子绕

组与三相电源联结的三根导线中任意两根对调，即改变定子绕组中电流的相序，

就改变了旋转磁场的转向，从而改变了电动机的转向。

二、控制线路中常用的低压电器及选用

在应用中，对中小型三相交流异步电动机最基本的控制线路，需满足以下几

点要求：

(一)具有随时接通和切断电源的功能，这就需要选用开关。在选用开关时，

不论是选择普通的刀开关、铁壳式刀开关还是组合开关，均需满足：

1.开关的额定电压应等于或大于电路额定电压；

2.开关的额定电流应等于或稍大于电路工作电流；

3.开关的通断能力和其他性能均应符合电器的要求。

(二)具有短路保护功能，一旦发生短路，应能及时切断电源，以达到保护线

路和电气设备不被烧损的目的。这就需要