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三相異步電動機原理

點擊次數:893  發布時間:2018-04-08
  三相異步電動機原理 作電動機運行的三相異步電機。三相異步電動機轉子的轉速低于旋轉磁場的轉速,轉子繞組因與磁場間存在著相對運動而感生電動勢和電流,并與磁場相互作用產生電磁轉矩,實現能量變換。與單相異步電動機相比,三相異步電動機運行性能好。
 
  當向三項定子繞組中通過入對稱的三項交流電時,就產生了一個以同步轉速n1沿定子和轉子內圓空間作順時針方向旋轉的旋轉磁場。由于旋轉磁場以n1轉速旋轉,轉子導體開始時是靜止的,故轉子導體將切割定子旋轉磁場而產生感應電動勢(感應電動勢的方向用右手定則判定)。由于導子導體兩端被短路環短接,在感應電動勢的作用下,轉子導體中將產生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。轉子的載流導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)。電磁力對轉子軸產生電磁轉矩,驅動轉子 沿著旋轉磁場方向旋轉。
 


 
  通過上述分析可以總結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,將產生一個旋轉磁場,該旋轉磁場切割轉子繞組,從而在轉子繞組中產生感應電流(轉子繞組是閉合通路),載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下將產生電磁力,從而在電機轉軸上形成電磁轉矩,驅動電動機旋轉,并且電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同。
 
  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;
 
  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。
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