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1、三相异步电动机的工作原理一、旋转磁场的产生三相异步电动机的旋转是依靠磁场的作用产生的。那么,旋转磁场是怎样产生 的呢?在一个模型异步电动机定子内圆上,均匀地开了 6个槽,安放三相绕组,每相 绕组由一个线圈组成,3个线圈在空间彼此相隔120。,三相绕组作星形连接。把三 项交流电源接入三相绕组的A、B、C端(见图1-6),则定子绕组中便通过三相对 称的电流iA、iB、iC;其波形如图1-7所示。图6模型异步电动机定子 图1-7三相定子电流波形图假定三相交流电的正方向从绕组始端流入(用符号X表示),末端流出(用符 号表示),下面从几个不同时刻来分析三相交流流入定子绕组产生的合成磁场方 向。当t=0时
2、,iA=0, A相绕组内没有电流;iB是负值,B相绕组电流由Y端流 进,B端流出;ic为正值,C相绕组的电流由C端流进Z端流出。用右手螺旋定则 可确定合成磁场方向,如图1-8 (a)所示。t=T6时,ic=0, iA是正值,电流由A端流进,X端流出;iB是负值,电流由 Y的端流入,B端流出,此时合成磁场方向如图1-8 (b)所示。从图中可知,合成 磁场的方向在空间按顺时针旋转了 60。t=T3时,iB=。; iC是负值,iA是正值。 合成磁场如图1-8 (c)所示,其方向又顺时针旋转了 60。t=T2时,与前同理,随 着定子绕组中的三相电流的不断变化,它所产生的合成磁场也在空间不断地旋转, 因
3、此三相交流电通入定子绕组能够产生旋转磁场,如图l-8(d)所示。图1-8两极旋转磁场(a) t=0; (b) t=T6; (c) t=T3; (d) t=T2从上面还可以看出:磁场是个两极磁场;旋转磁场的转向与通入线圈中 的三相电流相序ABC是一致的。若要改变旋转磁场的转向,只需把通入定子 绕组的电流相序改变,即交换任意二根电源线进线即可。上面例子中表明,在定子中安排一组ABC线圈能产生两极旋转磁场。如果对 称地安排两组ABC线圈即可获得四极旋转磁场,安排不同组数ABC线圈可相应获 得6极、8极、10极、12极旋转磁场。图1-9是四极绕组的布置示意图,在该图 中,用相同的分析方法我们发现,当通
4、入三相交流后,产生一个四极旋转磁场,与 二极磁场不同的是当电流变一周时,磁场转了半周,其转速为二工 Hz/ s -yrHz6QAJ 1/=-rmn如果旋转磁场具有P对磁极,电流变化1Hz,则旋转磁场就在空间转过1/P 转。如果定子绕组的电流频率为11,则旋转磁场每分钟的转速nl为6QA式中:P为定子绕组的磁极对数,如两极,P=I,四极p=2; n为同步转速, 即旋转磁场的转速,r/min; Jl为三相交流电的频率,Hzso图1-9四极绕组的布置利用上式可求出在工频50Hz时不同极数旋转磁场的转速,列于表l-30表1-3 50HZ时不同极数旋转磁场转速极数2尸24681012旋转磁场转速n1(r
5、min)30001500107506500二、三相异步电动机工作原理电动机在未接通电源前,转子是静止不动的。当电动机的定子绕组接三相电源 后,在定子内的空气隙中便产生旋转磁场。假定旋转磁场按顺时针方向旋转,则转 子与旋转磁场间就有相对运动,转子导线产生感应电动势。由于磁场按顺时针方向 旋转,相当于磁场不动,转子导线以逆时针方向运动切割磁力线,按照右手定则可 以确定转子上半部导线的感应电动势方向是出来的(),下班部导线的感应电动 势方向是进去的(X)。由于转子绕组是闭合的,因此,在感应电动势作用下转子 导线内有感应电流通过,称为转子电流。转子电流在旋转磁场中受力,其方向由左 手定则决定。这些电磁力对转轴形成一个转矩,称为电磁转矩,其作用方向与旋转 磁场方向一致,因此转子就顺着旋转磁场的方向转动起来,如图I-IO所示。图I-IO异步电动机的工作原理转子的转速n2=nl,转子导线与旋转磁场之间就不存在相对运动,转子导线也 就不切割磁力线,因而也就没有感生电流,不产生电磁转矩,电动机也就不旋转 了。由此可见,转子总是紧跟着旋转磁场以小于同步转速ni的转速而旋转。所以 把这类交流电动机称为异步电动机。