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异步电机的工作原理

异步电机的工作原理(三相异步电动机的内部工作原理是什么)

admin admin 发表于2023-05-14 09:54:28 浏览52 评论0

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三相异步电动机的内部工作原理是什么

三相交流异步电动机的内部工作原理是什么?

答:首先解释“三相”;三相交流电动机是指它具有三相绕组,并且由三相交流电源供电的电动机。该电动机的转矩较大、效率较高,多用于中大功率动力设备中。

如下图所示,三相异步电动机结构由定子、转子、转轴、轴承、外壳等部分组成。

三相异步电动机的定子部分安装在电动机的外壳内,与外壳制成一体。它的定子部分主要由定子绕组和定子铁芯部分构成。

三相交流电动机的定子是圆筒形的,套在转子的外部,转子是圆柱形的,位于定子内部。

三相交流绕组均匀的分布在360º定子铁芯中。

转子是三相交流异步电动机的旋转部分,当定子绕组接通交流电源时,产生电磁感应,通过感应电动机定子形成的旋转磁场,产生感应转矩而转动。(在旋转磁场的作用下,磁力线切割转子导体,在转子导体中产生感应电动势,并且有电流流过)。常见的三相交流异步电动机的转子有两种结构形式,即鼠笼型和绕线型。

三相交流异步电动机“异步”的由来;当三相交流异步电动机→接通三相电源后,定子绕组有电流通过,此时便产生一个转速为n的旋转磁场。在旋转磁场的作用下,电动机转子受到电磁力的作用,便以转速n开始旋转。这里n始终不会加速到no,因为只有这样,定子与转子才会有滞后的相对运动而切割磁力线,在转子导体中产生感应电动势和电流,从而产生电磁转矩,使转子按照旋转磁场的方向连续运转。定子磁场对转子的异步转矩是异步电动机工作的必要条件,“异步”的名称由此而产生。由于三相异步电动机的运转是以电磁感应为作用原理,因此人们也称为它为“感应电动机”。

由于三相交流电源的相位差为120º,所以三相交流异步电动机的绕组也要与交流电源一致,于是三相绕组在360º空间上呈120º来对称分布。

下面简单说一下三相交流异步电动机运转原理;

图1一1为异步电动机的简单模型图。在一个可旋转马蹄形磁铁中,放置一只可自由转动的鼠笼状短路绕组。当转动马蹄形磁铁时,鼠笼就会跟着它向相同方向旋转。这是因为磁铁转动后,它的磁力线切割鼠笼的导体,在导体中产生感应电动势,根据右手定则可确定电动势的方向(鼠笼上半部导体的电动势的方向朝里,用符号㊣表示,下半部分导体的电动势方向朝外,用符号©)入图1一2所示。

由于鼠笼导体是短路的,因此在电动势作用下,导体中就电流通过,电流方向与电动势方向相同。带电导体中的电流在磁场中要受力的作用,力F的方向可由左手定则决定。这就是三相异步电动机简单的运转原理。
以上为个人观点仅供参考。

知足常乐于上海2018.7.31日

绕线式异步电动机的工作原理是怎样的

我们先来看一个最简单的直流同步电动机。

再来看一个最简单的永磁异步电动机。

可以看出同步电动机转子与电池相连,肯定通有直流电流。而异步电动机转子并没有与任何部件连接,为什么能随着外面磁铁转动而转动呢?

讲解之前我们先来回忆一下左手定则和右手定则。左手定则是用来判断通电导体在磁场中的受力方向。如图,磁感线垂直穿过手心,四指指向电流方向,大拇指就是受力方向。右手定则是用来判断运动导体做切割磁感线运动,产生的感应电流方向。如图,磁感线垂直穿过手心,大拇指为导体运动方向,四指指向即为感应电流方向。

如下图,当U型磁铁逆时针转动时,根据左手定则和右手定则可知,里面线圈也随之逆时针转动。线圈中的电流是感应电流而不是外界通的电,根据因果关系,线圈起步肯定比磁铁慢,也可以说是线圈跟着磁铁转,这就是“异步”。

实际三相异步电动机定子中是没有磁铁的,而是固定有很多绕线,如下图。上面我们分析可知,磁铁转(也就是磁场转),线圈(转子)才跟着转。那么,既然电动机的绕线都是固定的,旋转磁场从哪里来呢?

实际上,电动机通电,是将三相交流电(380V)通给定子(固定不动)中的绕线。正是因为三相电是正弦交流电,才形成了旋转磁场。如果向绕线中通直流电,是转不起来的。

下面我们具体分析一下旋转磁场的产生。

如图,三组不同颜色的绕线(AX、BY、CZ,A、B、C代表每组绕线的首端,Y、Y、Z代表尾端)固定在定子上,

首先规定正方向(交流电方向随时在变,为了分析方便,定一个正方向)。

三个绕组AX、BY、CZ中对应通三相交流电i(A)、i(B)、i(C)。

我们来分析旋转磁场的产生过程。如下图,从WT=0到WT=360度,三相正弦交流电变化了一周,电生磁所形成的合成磁场正好也旋转了一周。我国的交流电频率是50Hz,也就是每秒中交流电改变50次方向,磁场也正好旋转50圈。

磁场旋转的快慢决定了电动机转动的速度,而磁场旋转的快慢又取决于交流电的频率。实际上,磁场旋转的速度V=60f/P(P称为极对数,跟电动机结构有关,出厂时就固定好了。f是交流电频率。60是将秒转为分钟。因为转速单位是:转/分钟)。由公式可知,电动机转速只跟交流电频率有关,这也是为什么会出现变频空调的原因。

再用一个动画来演示一下三相异步电动机转动过程。