相交流电源不能缺相,这是三相交流异步电动机旋转的前提。三相交流电动机中转子之所以转起来,是因为它处于其定子产生的旋转磁场中。而旋转磁场的产生是定子的3个绕组中通有3个相位互成120°的电流,若缺少1个就不会产生旋转磁场,转子也不会旋转起来。由此可以推知,若因某种原因,电动机定子3个绕组中有一个发生断路,同样不会产生旋转磁场,因而其转子也不会旋转起来,而且会将绕组烧毁。
三相交流电源的相序决定三相交流异步电动机旋转的方向。三相交流电源的相序,简单地说就是三相电在电动机定子3个绕组中产生的3个单相电流分别达到最大值的顺序。三相电的相序不同,电动机的旋转方向也不同。设三相电的相序为L1→L2→L3,分别接电动机定子3个绕组的顺序为A、B、C。若此时转子的旋转方向为逆时针,如图2-2(a)所示;将三相电的顺序换一下,变为L1→L3→L2,与电动机3个绕组的接线顺序不变,如图2-2(b)所示。显然,此时电动机转子的旋转方向将变为顺时针,与上述情况恰好相反。不难推知,若三相电源的相序不变,而将电动机3个绕组的接线顺序变一下,则其旋转方向与图2-2(b)相同。在实际应用中也是这样做的,欲改变电动机的旋转方向,只需调换一下两个绕组的接线端即可。
(a)三相电接法(一)——逆时针旋转
(b)三相电接法(二)——顺时针旋转
图2-2 电动机旋转方向与三相电相序之间的关系
三相交流电的频率决定了三相交流异步电动机的同步转速。如上所述,三相交流电压在电机中产生的合成磁场的旋转频率为3 000 r/min,电动机转子是靠切割合成磁场的磁力线而旋转起来的。显然,若其转子的旋转频率也为3 000 r/min,就不会发生切割磁力线的现象,它就不会旋转。这就是说,电机转子的频率只能低于3 000 r/min,而永远达不到3 000 r/min。实际转速一般为2 800 r/min,而3 000 r/min被称为三相交流异步电动机的同步转速。
电动机的实际转速决定于定子绕组的磁极对数。上述情况中,电动机定子中为3个互成120°的绕组,可以形成一个旋转的合成磁场。该合成磁场必然具有一对磁极。可以证明:电动机定子绕组形成一对磁极时,电动机的同步转速为3 000 r/min;若改变电动机定子绕组的接法,使之形成两对磁极时,则其同步转速为1 500 r/min。由此推知,若电动机定子绕组形成3对或4对磁极时,则其同步转速将分别为1 000 r/min和750 r/min。实际应用中,改变电动机转速正是靠改变其定子绕组的接法来实现的。
电动机启动的快慢决定启动电流的大小。电动机从静止到达到额定转速总需要一段时间。刚接通电源的瞬间,可认为其转子是静止的,三相电源的负载仅仅是匝数并不是很多的电动机定子绕组,因而启动电流是很大的,可达正常电流的4～7倍。随着转子的旋转,逐渐达到额定转速,三相电源的负载也由最小逐渐增大为额定值,其电流由最大逐渐减小为额定值。因此,电动机启动的快慢直接决定了启动电流的大小和持续时间。若电动机负载太重,启动很慢,则启动电流必然很大且持续时间很长,严重时将烧坏电动机。这就是电动机运行中尽量减小启动电流或尽量缩短启动时间的原因。