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        三相異步電動機的工作原理?

        2021-11-16 08:17:48

        一、旋轉磁場

        (一)定子旋轉磁場產生的原理

        旋轉磁場:指磁場的軸線位置隨時間而旋轉的磁場。

        在三相異步電動機的定子鐵心中放置三組結構完全相同的繞組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,則在定子與轉子的空氣隙中產生一個旋轉磁場。

        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;VB振動電機                                       

        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為正最大值,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,共轉過360o,即旋轉一周。

        綜上所述,在三相交流電動機定子上布置有結構完全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,則在定子與轉子的空氣隙間所產生的合成磁場是沿定子內圓旋轉的,故稱旋轉磁場。

        (二)旋轉磁場的旋轉方向

         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。

            旋轉磁場的旋轉方向為U相—— V相—— W相(順時針旋轉)

        若 U相、V相、W相繞組的電流分別為iA、iC、iB(即任意調換電動機兩相繞組所接交流電源的相序)

        旋轉磁場的旋轉方向為逆時針旋轉。

        綜上所述,旋轉磁場的旋轉方向決定于通入定子繞組中的三相交流電源的相序。只要任意調換電動機兩相繞組所接交流電源的相序,旋轉磁場即反轉。

        (三)旋轉磁場的旋轉速度

        兩極三相異步電動機(即2P=2)定子繞組產生的旋轉磁場,當三相交流電變化一周后,其所產生的旋轉磁場也正好旋轉一周。

        故在兩極電動機中旋轉磁場的轉速等于三相交流電的變化速度,即n1=60f1=3000轉分。

        四極三相異步電動機(即2P=4)定子繞組產生的旋轉磁場,當三相交流電變化一周后,其所產生的旋轉磁場只旋轉了半圈。

        故在四極電動機中旋轉磁場的轉速等于三相交流電的變化速度的一半,即n1= 60 f1/2 =1500轉/分。

        綜上所述,當三相異步電動機定子繞組為p 對磁極時,旋轉磁場的轉速為     n1 = 60f1/p

        式中  n1:旋轉磁場轉速(又稱同步轉速),轉/分

        f1:三相交流電源的頻率,赫; p:磁極對數。

        二、三相異步電動機的轉動原理VB振動電機

        問題:為什么稱“異步”電動機?

        正常情況下,轉子轉速n總是略低于旋轉磁場轉速即同步轉速n1,若n= n1 ,則旋轉磁場和轉子導體間將不存在相對運動,因而轉子導體電動勢為零 。n和n1總存在差異,異步電動機的名稱由此而來。異步電動機的轉子繞組并不直接與電源相接,而是依靠電磁感應的原理產生感應電動勢和電流,故又可稱為感應電動機。

        三、異步電動機的轉差率

        分析n和n1間的關系:

        1、當n=0,轉子切割旋轉磁場的相對轉速n1-n= n1為最大,故轉子中的感應電動勢和電流最大。

        2、當轉子轉速n增加時,則n1-n開始下降,故轉子中的感應電動勢和電流下降。

        3、當n= n1,則n1-n=0,轉子導體不切割定子旋轉磁場,故轉子中

        沒有感應電動勢。

        轉差率:同步轉速n1與轉子轉速 n之差對同步轉速之比值,用S表示。  

        S是恒量異步電動機性能的一個重要參數,分析幾個特定工作狀態下的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,故轉速很高,S很小。

        3、電動機額定負載時的轉差率S約為0.01~0.07。

        4、電機處于電動機狀態運行時0﹤S﹤1。


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