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三項異步電動機的工作原理

閱讀:1400        發(fā)布時間:2019-10-15

三項異步電動機的工作原理應(yīng)該是:
一,、旋轉(zhuǎn)磁場
(一)定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的原理
旋轉(zhuǎn)磁場:指磁場的軸線位置隨時間而旋轉(zhuǎn)的磁場,。
在三相異步電動機的定子鐵心中放置三組結(jié)構(gòu)*相同的繞組U1U2、V1V2、W1W2,,各相繞組在空間互差120°電角度,向這三相繞組中通入對稱的三相交流電,,則在定子與轉(zhuǎn)子的空氣隙中產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,。
以兩極電機即2p=2為例說明,對稱的三相繞組U1U2,、V1V2,、W1W2假定為集中繞組,三相繞組接成星形,,并通以三相對稱電流iA,、iB、iC,。如動畫演示所示,。假定電流的瞬時值為正時是從各繞組的首端流入,末端流出,。電流流入端用“×”表示,,電流流出端用“﹒”表示,。
wt=0時,iA=0,; 
iB為負值,,即iB由末端V2流入,首端V1流出,;
iC為正值,,即iC由首端W1流入,末端W2流出,。
電流流入端用“×”表示,,電流流出端用“﹒” 表示。
利用右手螺旋定則可確定在wt=0瞬間由三相電流所產(chǎn)生的合成磁場方向,,如動畫演示所示,。
可見合成磁場是一對磁極,磁場方向與縱軸線方向一致,,上方是北極,,下方是南極。
wt= π/2時,,iA為正zui大值,,即iA由首端U1流入,末端U2流出,;
iB為負值,,即iB由末端V2流入,首端V1流出,;
iC為負值,,即iC由W2流入,W1流出,。
可見合成磁場方向以較wt=0時按時針方向轉(zhuǎn)過90o,。 
同理可畫出wt= π ,wt=3π/2,,wt= 2π時的合成磁場,,可看出磁場的方向逐步按順時針方向旋轉(zhuǎn),共轉(zhuǎn)過360o,,即旋轉(zhuǎn)一周,。
綜上所述,在三相交流電動機定子上布置有結(jié)構(gòu)*相同在空間位置各相差120o電角度的三相繞組,,分別通入三相交流電,,則在定子與轉(zhuǎn)子的空氣隙間所產(chǎn)生的合成磁場是沿定子內(nèi)圓旋轉(zhuǎn)的,故稱旋轉(zhuǎn)磁場,。
(二)旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向
U相,、V相,、W相繞組的電流分別為iA、iB,、iC,。
三相交流電的相序A —— B ——C。
旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為U相—— V相—— W相(順時針旋轉(zhuǎn))
若 U相,、V相,、W相繞組的電流分別為iA、iC,、iB(即任意調(diào)換電動機兩相繞組所接交流電源的相序)
旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為逆時針旋轉(zhuǎn),。
綜上所述,旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向決定于通入定子繞組中的三相交流電源的相序,。只要任意調(diào)換電動機兩相繞組所接交流電源的相序,,旋轉(zhuǎn)磁場即反轉(zhuǎn)。
(三)旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度
兩極三相異步電動機(即2P=2)定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場,,當三相交流電變化一周后,,其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場也正好旋轉(zhuǎn)一周。
故在兩極電動機中旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度,,即n1=60f1=3000轉(zhuǎn)\分,。
四極三相異步電動機(即2P=4)定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場,當三相交流電變化一周后,,其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場只旋轉(zhuǎn)了半圈。
故在四極電動機中旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度的一半,,即n1= 60 f1/2 =1500轉(zhuǎn)/分,。
綜上所述,當三相異步電動機定子繞組為p 對磁極時,,旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為 n1 = 60f1/p
式中 n1:旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速(又稱同步轉(zhuǎn)速),,轉(zhuǎn)/分
f1:三相交流電源的頻率,赫,; p:磁極對數(shù),。
二、三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理
問題:為什么稱“異步”電動機,?
正常情況下,,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速即同步轉(zhuǎn)速n1,若n= n1 ,,則旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體間將不存在相對運動,,因而轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電動勢為零 。n和n1總存在差異,,異步電動機的名稱由此而來,。異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組并不直接與電源相接,,而是依靠電磁感應(yīng)的原理產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流,故又可稱為感應(yīng)電動機,。
三,、異步電動機的轉(zhuǎn)差率
分析n和n1間的關(guān)系:
1、當n=0,,轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場的相對轉(zhuǎn)速n1-n= n1為zui大,,故轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢和電流zui大。
2,、當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n增加時,,則n1-n開始下降,故轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢和電流下降,。
3,、當n= n1,則n1-n=0,,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割定子旋轉(zhuǎn)磁場,,故轉(zhuǎn)子中
沒有感應(yīng)電動勢。
轉(zhuǎn)差率:同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n之差對同步轉(zhuǎn)速之比值,,用S表示,。 
S是恒量異步電動機性能的一個重要參數(shù),分析幾個特定工作狀態(tài)下的S值,。
1,、電動機靜止或在啟動的瞬間,n=0,,S=1,。
2、電動機空載時,,需克服的阻力很小,,故轉(zhuǎn)速很高,S很小,。
3,、電動機額定負載時的轉(zhuǎn)差率S約為0.01~0.07。
4,、電機處于電動機狀態(tài)運行時0﹤S﹤1,。

三項異步電動機的工作原理簡單說應(yīng)該是:
當向三項定子繞組中通過入對稱的三項交流電時,就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場,。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時是靜止的,故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢(感應(yīng)電動勢的方向用右手定則判定),。由于導(dǎo)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接,,在感應(yīng)電動勢的作用下,,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場中受到電磁力的作用(力的方向用左手定則判定),。電磁力對轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,,驅(qū)動轉(zhuǎn)子 沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。
通過上述分析可以總結(jié)出電動機工作原理為:當電動機的三項定子繞組(各相差120度電角度),,通入三項交流電后,,將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組,,從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流(轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路),,載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力,從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩,,驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn),,并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。

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