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- 【导读】异步电动机的三相定子绕组通入三相电流,便产生旋转磁场,并切割转子导体(导体切割磁力线),在转子电路中产生感应电流,载流转子在磁场中受力产生电磁转矩,从而使转子旋转,所以旋转磁场的产...
异步电动机的三相定子绕组通入三相电流,便产生旋转磁场,并切割转子导体(导体切割磁力线),在转子电路中产生感应电流,载流转子在磁场中受力产生电磁转矩,从而使转子旋转,所以旋转磁场的产生是转子转动的先决条件。
1、旋转磁场的产生三相对称绕组AX、BY、CZ在空间互差,将其星形接法(Y接),即X、Y、Z连接在一起,A、B、C分别接到三相电源上,便有对称的三相交变电流通入相应的定子绕组。即
通入电机的三相电流波形如下图所示:
为了便于分析,取,,三个时刻进行分析。
(1)时,,根据右手螺旋定则:是负值,是正值,此时,电流从Y、C流入,从Z、B流出,AX线圈中没有电流,磁力线分布由上到下,从而形成的磁场方向上面是N级下面是S级。
(2)时,是负值,,磁场方向如下图所示,逆时针偏转
(3)时,是正值,是负值,是正值,磁场方向如下图所示,逆时针偏转。
结论:当定子绕组中通入三相电流后,它们共同产生的合成磁场是随电流交变而在空间不断旋转着,这就是旋转磁场。该旋转磁场同磁极在空间旋转所起的作用是一样的。
产生条件:三相对称电流通过三相对称绕组。
2、旋转磁场的方向旋转磁场的方向与通入绕组的三相电流的相序有关。如果将三根导线中的任意两根对调位置(例如对调了B和C两相),则电动机三相绕组的B相与C相对调(注意:电源三相端子的相序未变),旋转磁场反转。
3、旋转磁场的极对数 每相绕组只有一个线圈,绕组的始端之间相差120°空间角,则产生的旋转磁场具有一对极,即(p是磁极对数)。如将定子绕组安排成每相有两个线圈串联,绕组的始端之间相差60°空间角,则产生的旋转磁场具有两对极,即
显然,p与定子绕组的安排有关。 一般的电动机制造好以后,从型号上即可判断磁极对数。
例:Y132M-4→
Y180L-6→
4、旋转磁场的转速 根据上面的分析,电流变化一个周期,两极旋转磁场在空间旋转一周。若电流的频率为,则旋转磁场的转速为每秒f转。若以表示旋转磁场的每分钟转速(r/min),则。
如果每相绕组有两个线圈(四个圈边),适当地安排绕组的分布,可以形成四个极(两对极)的旋转磁场,即。时,电流变化一个周期,合成磁场在空间只旋转180°,其转速为,由此可以推广到p对极的旋转磁场的转速为。
由上式可知,旋转磁场的转速(亦称同步转速)取决于电源频率和电动机的磁极对数p。
我国的电源频率为50Hz,则无论电动机多么复杂,若p一定则一定。
下表为电动机的极对数与同步转速的关系。
5、转子转动的原理
旋转磁场旋转时,其磁通切割转子导条,导条中就感应出电动势。在电动势的作用下,闭合的导条中就有电流。该电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩,使转子沿着磁场旋转方向转动。因为转子与旋转磁场间必须有相对运动才能产生感应电动势,所以转子转速一定低于旋转磁场转速,故称为异步电动机。又因转子中的电流是感应产生的,故又称感应电动机。
下图是转子转动原理示意图,其中旋转磁场用一对旋转磁铁表示:
两极(一对级,p=1)三相异步电动机转动原理如图所示,N、S表示两极旋转磁场,转子中只画出两根导条。当旋转磁场向顺时针方向旋转时,其磁力线切割转子导条,转子与磁场之间有相对运动,相当于磁场不动,导体沿逆时针切割磁力线,从而在转子导条中产生感应电动势,电动势的方向由右手定则确定。在电动势作用下,闭合的导条中就有电流,而载流导体在磁场中受电磁力F,电磁力方向可用左手定则来确定。由电磁力产生电磁转矩,转子就转动起来了。
6、转差率转子转动的方向和磁极转动的方向相同。但转子的转速n不可能达到与旋转磁场的转速相等,即。因为,如果两者相等,则转子与旋转磁场之间就没有相对运动,因而磁通就不切割转子导条,转子电动势、转子电流以及转矩就都不存在了,这样,转子就不可能继续以的转速转动。因此,转子转速与磁场转速之间必须有差别。这就是异步电动机名称的由来。
我们用转差率来表示转子转速n与磁场转速相差的程度,即。
转差率是异步电动机的一个重要的物理量。转子转速越接近磁场转速,则转差率越小。由于三相异步电动机的额定转速与同步转速相近,所以它的转差率很小。通常异步电动机在额定负载时的转差率为1%~9%。当n=0时(起动初始瞬间),s=1,这时转差率Zda。
也可写成
例:有一台三相异步电动机,其额定转速n=970r/min,电源频率50HZ。那么电动机极对数是多少?额定负载时的转差率如何确定?
解:因为n=970r/min,这是电机的转子转速。转子转速应该略小于旋转磁场转速。而旋转磁场转速根据极对数不同,当电源频率50HZ时,分别为3000、1500、1000、750等几个数值,因此970接近于其中的1000转/分(3对磁极),故电机的磁极对数为p=3,旋转磁场转速为。
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- 2004-10-30 09:23:03
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