三相異步電動機(jī)的工作原理

時間：2013-11-05作者：Y2系列三相異步電動機(jī)-騰志達(dá)Y2系列三相異步電機(jī)廠瀏覽：58

三相異步電動機(jī)的工作原理

三相異步電動機(jī)

三相異步電機(jī)(Triple-phase asynchronous motor)是靠同時接入380V三相交流電源（相位差120度）供電的一類電動機(jī)，由于三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場以相同的方向、不同的轉(zhuǎn)速成旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn)差率，所以叫三相異步電機(jī)。

三相異步電動機(jī)的工作原理

電機(jī)的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。
三相異步電機(jī)是感應(yīng)電機(jī)，定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場。通電啟動后，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場間存在著相對運動而感生電動勢和電流，即旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子存在相對轉(zhuǎn)速，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來，實現(xiàn)能量變換。

三相異步電動機(jī)的工作原理詳解：

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(jī)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。

以兩較電機(jī)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(fù)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較，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為正較大值，即iA由首端U1流入，末端U2流出；

iB為負(fù)值，即iB由末端V2流入，首端V1流出；

iC為負(fù)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(jī)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(jī)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(jī)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

兩較三相異步電動機(jī)（即2P=2）定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)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。

故在兩較電動機(jī)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。

四較三相異步電動機(jī)（即2P=4）定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)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。

故在四較電動機(jī)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(dāng)三相異步電動機(jī)定子繞組為p 對磁較時，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:磁較對數(shù)。

二、三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理

問題：為什么稱“異步”電動機(jī)？

正常情況下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n總是略**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(jī)的名稱由此而來。異步電動機(jī)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(jī)。

三、異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率

分析n和n1間的關(guān)系：

1、當(dāng)n=0，轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場的相對轉(zhuǎn)速n1－n= n1為較大，故轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢和電流較大。

2、當(dāng)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(dāng)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(jī)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(jī)靜止或在啟動的瞬間，n=0，S=1。

2、電動機(jī)空載時，需克服的阻力很小，故轉(zhuǎn)速很高，S很小。

3、電動機(jī)額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)差率S約為0.01~0.07。

4、電機(jī)處于電動機(jī)狀態(tài)運行時0﹤S﹤1。

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