三相異步電動(dòng)機(jī)的原理

發(fā)布時(shí)間:2024-02-14
1、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生
三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心中放有三相對(duì)稱繞組、、。設(shè)將三相繞組按星形連接方式與三相電源接通,繞組中便通入三相對(duì)稱電流:
…………………………………………………………….(式1)
如圖,考察三相電流的時(shí)域曲線,當(dāng)橫坐標(biāo)分別為、、時(shí),根據(jù)右手螺旋定則,可以判定電動(dòng)機(jī)定子三相繞組產(chǎn)生的合磁場(chǎng)的磁力線分別依次如圖中的(a)、(b)、(c)所示??梢姡?dāng)定子繞組中通入三相電流后,它們共同產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是隨電流的交變而在空間不斷地旋轉(zhuǎn)著的,這就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的原理。
圖1 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生
2、旋轉(zhuǎn)方向與極數(shù)
磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與通入定子繞組的三相電流的相序有關(guān),將a、b、c中任意兩根對(duì)調(diào),磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向?qū)⒎聪颉?br> 三相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù),如果三相繞組的每一繞組只有一個(gè)線圈,則每相繞組的始端a、b、c之間在空間方位上各相差120°,于是產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)只具有一對(duì)磁極,此時(shí)稱極數(shù)。而如果將定子繞組的每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián),并按下圖安排,使每相繞組的始端a、b、c之間在空間方位上各相差60°,則產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)磁極,此時(shí)稱極數(shù)。同理可以安排出的定子繞組。
圖2 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù) 圖3 極數(shù)為2的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的空間位置
可按照上圖,用3d建模軟件畫出極數(shù)為2的電動(dòng)機(jī)定子繞組(每個(gè)繞組可只有一砸線圈),在3d模型下理清各繞組之間的鏈接方式。
3、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速
由前述分析,時(shí),當(dāng)電流交變1次(一個(gè)周期),磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)1周,設(shè)電流頻率(hz),則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速(r/min)。當(dāng)時(shí),由上圖可見,從到過(guò)程中,磁場(chǎng)僅旋轉(zhuǎn)了30°,因此。以此類推,有:
……………………………………………………………………………(式2)
上式就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速與電源頻率和極數(shù)之間的關(guān)系式。
4、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理
對(duì)于的情況:在電動(dòng)機(jī)通交流電后,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),以鼠籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為例,取其截面直徑兩端的兩根對(duì)稱導(dǎo)條來(lái)作分析。如圖,當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí),其磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條,導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)的方向由右手定則確定。在電動(dòng)勢(shì)的作用下,閉合的導(dǎo)條中就有電流。電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用,使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力f作用。電磁力的方向可應(yīng)用左手定則來(lái)確定。產(chǎn)生的電磁力恰好能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。
圖4 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理(p=1)
對(duì)于的情況,也可分析得出四根導(dǎo)條的受力也恰好產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。其余極數(shù)情況類似分析。
5、轉(zhuǎn)差率
由上述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理可知,轉(zhuǎn)子導(dǎo)條要切割磁感線,其旋轉(zhuǎn)速度必須小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。通常將旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速。為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,則轉(zhuǎn)差率:
…………………………………………………………………………(式3)
三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率很小,通常只有。當(dāng)n=0時(shí)(也就是啟動(dòng)瞬間),s=1,轉(zhuǎn)差率最大。
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