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三相异步电动机原理

发布于:2019/1/16 17:48:28 点击量:

三相异步电动机原理 作电动机运行的三相异步电机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速,转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流,并与磁场相互作用产生电磁转矩,实现能量变换。与单相异步电动机相比,三相异步电动机运行性能好。
  当向三项定子绕组中通过入对称的三项交流电时,就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转,转子导体开始时是静止的,故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势(感应电动势的方向用右手定则判定)。由于导子导体两端被短路环短接,在感应电动势的作用下,转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用(力的方向用左手定则判定)。电磁力对转子轴产生电磁转矩,驱动转子 沿着旋转磁场方向旋转。
 通过上述分析可以总结出电动机工作原理为:当电动机的三项定子绕组(各相差120度电角度),通入三项交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
  一、旋转磁场
  (一)定子旋转磁场产生的原理
  旋转磁场:指磁场的轴线位置随时间而旋转的磁场。
  在三相异步电动机的定子铁心中放置三组结构完全相同的绕组U1U2、V1V2、W1W2,各相绕组在空间互差120°电角度,向这三相绕组中通入对称的三相交流电,则在定子与转子的空气隙中产生一个旋转磁场。
  以两极电机即2p=2为例说明,对称的三相绕组U1U2、V1V2、W1W2假定为集中绕组,三相绕组接成星形,并通以三相对称电流iA、iB、iC。如动画演示所示。假定电流的瞬时值为正时是从各绕组的首端流入,末端流出。电流流入端用“×”表示,电流流出端用“﹒”表示。
  wt=0时,iA=0;
  iB为负值,即iB由末端V2流入,首端V1流出;
  iC为正值,即iC由首端W1流入,末端W2流出。 
  电流流入端用“×”表示,电流流出端用“﹒” 表示。
  利用右手螺旋定则可确定在wt=0瞬间由三相电流所产生的合成磁场方向,如动画演示所示。
  可见合成磁场是一对磁极,磁场方向与纵轴线方向一致,上方是北极,下方是南极。
  wt= π/2时,iA为正zui大值,即iA由首端U1流入,末端U2流出;
  iB为负值,即iB由末端V2流入,首端V1流出;
  iC为负值,即iC由W2流入,W1流出。
  可见合成磁场方向以较wt=0时按时针方向转过90o。
  同理可画出wt= π ,wt=3π/2,wt= 2π时的合成磁场,可看出磁场的方向逐步按顺时针方向旋转,共转过360o,即旋转一周。
  综上所述,在三相交流电动机定子上布置有结构完全相同在空间位置各相差120o电角度的三相绕组,分别通入三相交流电,则在定子与转子的空气隙间所产生的合成磁场是沿定子内圆旋转的,故称旋转磁场。
  (二)旋转磁场的旋转方向
  U相、V相、W相绕组的电流分别为iA、iB、iC。
  三相交流电的相序A —— B ——C。
  旋转磁场的旋转方向为U相—— V相—— W相(顺时针旋转)
  若 U相、V相、W相绕组的电流分别为iA、iC、iB(即任意调换电动机两相绕组所接交流电源的相序)
  综上所述,旋转磁场的旋转方向决定于通入定子绕组中的三相交流电源的相序。只要任意调换电动机两相绕组所接交流电源的相序,旋转磁场即反转。
  (三)旋转磁场的旋转速度
  两极三相异步电动机(即2P=2)定子绕组产生的旋转磁场,当三相交流电变化一周后,其所产生的旋转磁场也正好旋转一周。 
  故在两极电动机中旋转磁场的转速等于三相交流电的变化速度,即n1=60f1=3000转\分。 
  四极三相异步电动机(即2P=4)定子绕组产生的旋转磁场,当三相交流电变化一周后,其所产生的旋转磁场只旋转了半圈。
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