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三相異步電動機的基本原理是什么

更新時間:2019-08-03 22:04:44點擊次數:3068次
三相異步電動機的基本原理是什么? 一、旋轉磁場的產生 三相異步電動機的旋轉是依靠磁場的作用產生的。那么,旋轉磁場是怎樣產生的呢?

三相異步電動機的基本原理是什么

一、旋轉磁場的產生

三相異步電動機的旋轉是依靠磁場的作用產生的。那么,旋轉磁場是怎樣產生的呢?

在一個模型異步電動機定子內圓上,均勻地開了6個槽,安放三相繞組,每相繞組由一個線圈組成,3個線圈在空間彼此相隔120°,三相繞組作星形連接。把三項交流電源接入三相繞組的A、B、C端(見圖1-6),則定子繞組中便通過三相對稱的電流iA、iB、iC;其波形如圖1-7所示。

圖1-6 模型異步電動機定子   圖1-7 三相定子電流波形圖

假定三相交流電的正方向從繞組始端流入(用符號×表示),末端流出(用符號·表示),下面從幾個不同時刻來分析三相交流流入定子繞組產生的合成磁場方向。

當t=0時,iA=0,A相繞組內沒有電流;iB是負值,B相繞組電流由Y端流進,B端流出;iC為正值,C相繞組的電流由C端流進Z端流出。用右手螺旋定則可確定合成磁場方向,如圖1-8(a)所示。

t=T/6時,iC=0,iA是正值,電流由A端流進,X端流出;iB是負值,電流由Y的端流入,B端流出,此時合成磁場方向如圖1-8(b)所示。從圖中可知,合成磁場的方向在空間按順時針旋轉了60°。t=T/3時,iB=0;iC是負值,iA是正值。合成磁場如圖1-8(c)所示,其方向又順時針旋轉了60°。t=T/2時,與前同理,隨著定子繞組中的三相電流的不斷變化,它所產生的合成磁場也在空間不斷地旋轉,因此三相交流電通入定子繞組能夠產生旋轉磁場,如圖1-8(d)所示。

圖 1-8 兩極旋轉磁場

(a)t=0;(b)t=T/6;(c)t=T/3;(d)t=T/2

從上面還可以看出:①磁場是個兩極磁場;②旋轉磁場的轉向與通入線圈中的三相電流相序A→B→C是一致的。若要改變旋轉磁場的轉向,只需把通入定子繞組的電流相序改變,即交換任意二根電源線進線即可。

上面例子中表明,在定子中安排一組ABC線圈能產生兩極旋轉磁場。如果對稱地安排兩組ABC線圈即可獲得四極旋轉磁場,安排不同組數ABC線圈可相應獲得6極、8極、10極、12極旋轉磁場。圖1-9是四極繞組的布置示意圖,在該圖中,用相同的分析方法我們發現,當通入三相交流后,產生一個四極旋轉磁場,與二極磁場不同的是當電流變一周時,磁場轉了半周,其轉速為


如果旋轉磁場具有P對磁極,電流變化1Hz,則旋轉磁場就在空間轉過1/P轉。如果定子繞組的電流頻率為∫1,則旋轉磁場每分鐘的轉速n1

 

式中:P為定子繞組的磁極對數,如兩極,P=1,四極P=2;n1為同步轉速,即旋轉磁場的轉速,r/min;∫1為三相交流電的頻率,Hz/s。

 

圖1-9 四極繞組的布置

利用上式可求出在工頻50Hz時不同極數旋轉磁場的轉速,列于表1-3。


表1-3 50Hz時不同極數旋轉磁場轉速

二、三相異步電動機工作原理

電動機在未接通電源前,轉子是靜止不動的。當電動機的定子繞組接三相電源后,在定子內的空氣隙中便產生旋轉磁場。假定旋轉磁場按順時針方向旋轉,則轉子與旋轉磁場間就有相對運動,轉子導線產生感應電動勢。由于磁場按順時針方向旋轉,相當于磁場不動,轉子導線以逆時針方向運動切割磁力線,按照右手定則可以確定轉子上半部導線的感應電動勢方向是出來的(·),下班部導線的感應電動勢方向是進去的(×)。由于轉子繞組是閉合的,因此,在感應電動勢作用下轉子導線內有感應電流通過,稱為轉子電流。轉子電流在旋轉磁場中受力,其方向由左手定則決定。這些電磁力對轉軸形成一個轉矩,稱為電磁轉矩,其作用方向與旋轉磁場方向一致,因此轉子就順著旋轉磁場的方向轉動起來,如圖1-10所示。

 

圖 1-10 異步電動機的工作原理

轉子的轉速n2=n1,轉子導線與旋轉磁場之間就不存在相對運動,轉子導線也就不切割磁力線,因而也就沒有感生電流,不產生電磁轉矩,電動機也就不旋轉了。由此可見,轉子總是緊跟著旋轉磁場以小于同步轉速n1的轉速而旋轉。所以把這類交流電動機稱為異步電動機。

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