異步電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組通入三相電流,,便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),并切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體(導(dǎo)體切割磁力線),,在轉(zhuǎn)子電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,,載流轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)中受力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,從而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),,所以旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的先決條件,。 1、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 三相對(duì)稱繞組AX,、BY,、CZ在空間互差,將其星形接法(Y接),即X,、Y,、Z連接在一起,A,、B,、C分別接到三相電源上,便有對(duì)稱的三相交變電流通入相應(yīng)的定子繞組,。即 通入電機(jī)的三相電流波形如下圖所示: 為了便于分析,,取,,三個(gè)時(shí)刻進(jìn)行分析。 (1)時(shí),,,根據(jù)右手螺旋定則:是負(fù)值,,是正值,此時(shí),,電流從Y,、C流入,從Z,、B流出,,AX線圈中沒(méi)有電流,磁力線分布由上到下,,從而形成的磁場(chǎng)方向上面是N級(jí)下面是S級(jí),。 (2)時(shí), 是負(fù)值,,,,磁場(chǎng)方向如下圖所示,逆時(shí)針偏轉(zhuǎn) (3)時(shí),,是正值,,是負(fù)值,是正值,,磁場(chǎng)方向如下圖所示,,逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)。 結(jié)論:當(dāng)定子繞組中通入三相電流后,,它們共同產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是隨電流交變而在空間不斷旋轉(zhuǎn)著,,這就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同磁極在空間旋轉(zhuǎn)所起的作用是一樣的,。 產(chǎn)生條件:三相對(duì)稱電流通過(guò)三相對(duì)稱繞組,。 2、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向與通入繞組的三相電流的相序有關(guān),。如果將三根導(dǎo)線中的任意兩根對(duì)調(diào)位置(例如對(duì)調(diào)了B和C兩相),,則電動(dòng)機(jī)三相繞組的B相與C相對(duì)調(diào)(注意:電源三相端子的相序未變),旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn),。 3,、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù) 每相繞組只有一個(gè)線圈,繞組的始端之間相差120°空間角,,則產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有一對(duì)極,,即(p是磁極對(duì)數(shù)),。如將定子繞組安排成每相有兩個(gè)線圈串聯(lián),,繞組的始端之間相差60°空間角,則產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)極,即 顯然,,p與定子繞組的安排有關(guān),。 一般的電動(dòng)機(jī)制造好以后,,從型號(hào)上即可判斷磁極對(duì)數(shù),。 例:Y132M-4→ Y180L-6→ 4、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 根據(jù)上面的分析,,電流變化一個(gè)周期,,兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)一周。若電流的頻率為,,則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為每秒f轉(zhuǎn),。若以表示旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每分鐘轉(zhuǎn)速(r/min),則,。 如果每相繞組有兩個(gè)線圈(四個(gè)圈邊),,適當(dāng)?shù)匕才爬@組的分布,可以形成四個(gè)極(兩對(duì)極)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),,即,。時(shí),電流變化一個(gè)周期,,合成磁場(chǎng)在空間只旋轉(zhuǎn)180°,,其轉(zhuǎn)速為,由此可以推廣到p對(duì)極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為,。 由上式可知,,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速(亦稱同步轉(zhuǎn)速)取決于電源頻率和電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)p。 我國(guó)的電源頻率為50Hz,,則無(wú)論電動(dòng)機(jī)多么復(fù)雜,,若p一定則一定。 下表為電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)與同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系,。 5,、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的原理 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí),其磁通切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條,,導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì),。在電動(dòng)勢(shì)的作用下,閉合的導(dǎo)條中就有電流,。該電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,,使轉(zhuǎn)子沿著磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)檗D(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),,所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一定低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速,,故稱為異步電動(dòng)機(jī)。又因轉(zhuǎn)子中的電流是感應(yīng)產(chǎn)生的,故又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī),。 下圖是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理示意圖,,其中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)用一對(duì)旋轉(zhuǎn)磁鐵表示: 兩極(一對(duì)級(jí),p=1)三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理如圖所示,,N,、S表示兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),轉(zhuǎn)子中只畫(huà)出兩根導(dǎo)條,。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí),,其磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條,轉(zhuǎn)子與磁場(chǎng)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),,相當(dāng)于磁場(chǎng)不動(dòng),,導(dǎo)體沿逆時(shí)針切割磁力線,從而在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),,電動(dòng)勢(shì)的方向由右手定則確定,。在電動(dòng)勢(shì)作用下,閉合的導(dǎo)條中就有電流,,而載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受電磁力F,,電磁力方向可用左手定則來(lái)確定。由電磁力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,,轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)了,。 6、轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和磁極轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相同,。但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相等,,即。因?yàn)?,如果兩者相等,,則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng),因而磁通就不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條,,轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì),、轉(zhuǎn)子電流以及轉(zhuǎn)矩就都不存在了,這樣,,轉(zhuǎn)子就不可能繼續(xù)以的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),。因此,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速之間必須有差別,。這就是異步電動(dòng)機(jī)名稱的由來(lái),。 我們用轉(zhuǎn)差率來(lái)表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相差的程度,即,。 轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要的物理量,。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越接近磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速,,則轉(zhuǎn)差率越小。由于三相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速相近,,所以它的轉(zhuǎn)差率很小。通常異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率為1%~9%,。 當(dāng)n=0時(shí)(起動(dòng)初始瞬間),,s=1,這時(shí)轉(zhuǎn)差率最大,。 也可寫(xiě)成 例:有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī),,其額定轉(zhuǎn)速n=970r/min,電源頻率50HZ,。那么電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)是多少,?額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率如何確定? 解:因?yàn)閚=970r/min,,這是電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速應(yīng)該略小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速。而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速根據(jù)極對(duì)數(shù)不同,,當(dāng)電源頻率50HZ時(shí),,分別為3000、1500,、1000,、750等幾個(gè)數(shù)值,因此970接近于其中的1000轉(zhuǎn)/分(3對(duì)磁極),,故電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)為p=3,,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為。 額定轉(zhuǎn)差率為 |
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