電機工作原理之：異步電動機電機工作原理之：異步電動機 一般電動機的旋轉原理都是轉子作為帶電導體處在定子產(chǎn)生的磁場中，轉子因此受到電磁力的作用而旋轉。異步電動機也不例外。但是異步電動機的轉子是不通電的，轉子導體上的電是通過電磁感應原理產(chǎn)生的。 為了說明異步電動機的基本原理，先作一個簡單的實驗。旋轉磁場拖動籠型轉子旋轉如圖I一13所示。一個裝有手柄的馬蹄形磁鐵，在它的兩極間放著一個可以自由轉動的，由許多銅條組成的導體。銅條兩端分別用金屬環(huán)短接，與籠形相似，稱為籠型轉子，磁鐵和轉子之間沒有機械聯(lián)系，當用手搖手柄使馬蹄形磁鐵旋轉時，籠型轉子就會跟著它一起旋轉。這是什么道理呢?根據(jù)法拉第電磁感應定律，當導體和磁場之間有相對運動時，即導體在磁場中作切割磁力線運動時，導體中就會產(chǎn)生感應電動勢。在圖I一13中，當馬蹄形磁鐵沿逆時針方向旋轉時(從左向右看)，轉子導體與磁場就有相對運動.也相當于磁鐵不動，轉子順時針方向轉動，于是導體中產(chǎn)生感應電動勢。由于導體兩端被金屬環(huán)短接而形成閉合回路，在導體中就會有感應電流產(chǎn)生。感應電流的方向可按右手法則判定，旋轉磁場拖動籠型轉子旋轉原理分析如圖1一14所示。當導體在N極范圍內(nèi)時，感應電流的方向是由外向里進人紙內(nèi)，用“x”表示。在S極范圍內(nèi)的導體，感應電流的方向是由里向外由紙面流向讀者，用“·”表示。載流導體在磁場中會受到電磁力的作用，電磁力的方向可按左手法則判定。在圖I一14旋轉磁場拖動籠型轉子旋轉原理分析中，N極范圍內(nèi)導體的受力方向是向左，而S極范圍內(nèi)導體的受力方向則向右。這一對力形成逆時針方向的力矩，于是轉子同旋轉磁鐵一樣也按逆時針方向旋轉起來了。若旋轉磁鐵按順時針方向旋轉，同理轉子的旋轉方向也會改為順時針。可見轉子的轉向與磁鐵的旋轉方向相同。 從上述實驗可知，由于有了旋轉磁鐵(即旋轉磁場)，在轉子導體中產(chǎn)生了感應電流，而載流導體(就是轉子導體)在磁場中又受到電磁力的作用，于是使轉子轉動，這就是異步電動機旋轉的基本原理。因為轉子導體中的電流是靠電磁感應產(chǎn)生的，所以又叫做感應電動機。
異步電動機的轉子要轉動起來，就必須有旋轉磁場。當然，實際的異步電動機中的旋轉磁場，不會像圖I一13中表示的那樣由外力拖動，而是把電動機的定子繞組接到三相電源上，利用繞組中的對稱三相電流獲得的。當異步電動機定子三相繞組中通入三相電流時、在氣隙中就產(chǎn)生了一個旋轉磁場，所謂旋轉磁場就是按一定規(guī)律分布并圍繞著一個軸在空間不斷旋轉的一個磁場。為了說明旋轉磁場的產(chǎn)生過程，以一個三相三繞組異步電動機來分析一下。圖I一15是三相三繞組異步電動機定子繞組的結構示意圖。三相繞組U1-U2, VI-V2, W1-W2在空間相差1200。把3個繞組接成星形，并接到三相電源L，這樣電動機繞組中就有了三相電流。圖I一16是三相交流電的波形圖。三相交流電的表達式為
三相電源接到異步電動機定子三相繞組的順序如圖I-15所示。 通過以往對旋轉磁場的分析，可以得出下面的結論:三相對稱的交流電通入三相對稱繞組，在定子鐵心的氣隙中產(chǎn)生旋轉磁場;轉子導體與之形成相對運動，囚此而切割磁線產(chǎn)生感應電動勢;轉子導體是一個閉和的電路，所以導體上就會有電流流過;根據(jù)電磁力的原理，轉子導體作為載流導體，處在定子繞組產(chǎn)生的磁場中，就會受到電磁力的作用，從而產(chǎn)生電磁轉矩;轉子導體在電磁轉矩的作用下就開始旋轉了。以上就是三相異步電動機的工作原理。 三相異步電動機旋轉起來后，其轉子就有了轉速和轉動方向。下面討論旋轉磁場與轉子的關系。 先討論一下轉動方向之間的關系。從本節(jié)開始時討論的異步電動機模型實驗中可以看出，當用手搖手柄使馬蹄形磁鐵旋轉時，籠型轉子就會跟著它一起旋轉。也就是說，磁鐵旋轉怎么轉，籠型轉子也就怎么轉?；蛘哒f旋轉磁場的轉動方向決定轉子的轉向，即轉子的轉向與旋轉磁場的轉動方向相同。前面討論過旋轉磁場的轉動方向山三相電源的相序決定，改變其轉動方向，只需任意改變?nèi)嚯娫吹膬上嘞嘈蚣纯?。所以要想改變電動機的轉子轉向，只要任意改變?nèi)嚯娫吹膬上嘞嘈蚣纯伞?/span> 三相異步電動機的旋轉磁場和轉子都是轉動的.它們轉速之間的關系，從電動機的工作原理中就可以看出，它們轉速之間不能相等，而且在正常情況下，轉子的轉速總是小于旋轉磁場的轉速。如果它們的轉速相同，轉子導體與旋轉磁場之間就不會有相對運動，轉子導體就不能作切割磁線運動，那么它也就不會產(chǎn)生感應電，它也就不會受到電磁力的作用，電動機也就不會旋轉。所以轉子的轉速必須小于旋轉磁場的轉速，即小于同步轉速。這也是異步電動機的名稱的由來。 |
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