三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

1、文章目錄 旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生原理旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是根據(jù)電磁感應(yīng)原理而工作的，當(dāng)定子繞組通過三相對(duì)稱交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電流在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，受到力的作用而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。下面，我們分析旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)差率及轉(zhuǎn)向。旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生原理三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯中放置三相結(jié)構(gòu)完全相同的繞組U、V、W，各相繞組在空間上互差120°電角度，如下圖所示，向這三相繞組通入對(duì)稱的三相交流電，如圖（b）（c）所示。下面我們以兩極電動(dòng)機(jī)為例說明電流在不同時(shí)刻時(shí)，磁場在空間的位置。

2、下圖（b）所示，假設(shè)電流的瞬時(shí)值為正時(shí)是從各繞組的首端流入（用中間加個(gè)×表示），末端流出（用“”表示），當(dāng)電流為負(fù)值時(shí)，與此相反。（a）簡化的三相繞組分布圖（b）按星形連接的三相繞組接通三相電源（c）三相對(duì)稱電流波形圖（d）兩極繞組的旋轉(zhuǎn)磁場在t=0的瞬間，iu=0，iv為負(fù)值，iw為正值，如圖（c）所示，則V相電流從V2流進(jìn)，V1流出，而W相電流從W1流進(jìn)，W2流出。利用安培右手定則可以確定t=0瞬間由三相電流所產(chǎn)生的合成磁場方向，如圖d所示?？梢娺@時(shí)的合成磁場是一對(duì)磁極，磁場方向與縱軸線方向?yàn)橐恢?，上方北極，下方是南極。在t=/2時(shí)，經(jīng)過了四分之一周期，iu由零變?yōu)樽畲笾?，電流?/p>

3、首端U1流入，末端U2流出；iv仍為負(fù)值，U相電流方向與（1）時(shí)一樣；iw也變?yōu)樨?fù)值，W相電流由W1流出，W2流入，其合成磁場方向如圖d所示，可見磁場方向已經(jīng)較t=0時(shí)按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過90°。應(yīng)用同樣的分析方法可畫出t=,t=2/3*,t=2時(shí)的合成磁場，分別如圖d， 所示，由圖中可明顯地看出磁場的方向逐步按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，共計(jì)轉(zhuǎn)過360°，即旋轉(zhuǎn)了一周。由此可以得出如下結(jié)論：在三相交流電動(dòng)機(jī)定子上布置有結(jié)構(gòu)完全相在空間位置各相差120度電角度的三相繞組，分別接入三相對(duì)稱交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子間所產(chǎn)生的合成磁場是沿定子內(nèi)圓旋轉(zhuǎn)的，我們稱此為旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場的方向由上圖可以

4、看出，三相交流電按U-V-W相序變化，則產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場在空間上以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。若我們?nèi)我鈱?duì)調(diào)電動(dòng)機(jī)兩相繞組的電流相序，如：U-W-V相序，則由理論分析和實(shí)踐證明，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。由此可知，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向取決于通入繞組中的三相交流電源的相序，只要任意對(duì)調(diào)電動(dòng)機(jī)的相序，則可改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向。旋轉(zhuǎn)磁場的速度以上是以兩極為例，如果想要獲得四極旋轉(zhuǎn)磁場，則應(yīng)把線圈的數(shù)目增加一倍，其布置如下圖（a）（b）所示。并按上述方法分析得出，合成磁場在空間的示意圖（C）。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速我們比較一下這圖和上文中的那個(gè)圖中磁場的旋轉(zhuǎn)速度，不難得出：旋轉(zhuǎn)磁場的速度不僅與電流的頻率有關(guān)，還與磁極對(duì)數(shù)

5、有關(guān)。上文圖d中，當(dāng)三相交流電變化一周后（即每相經(jīng)過360°電角），其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場也正好旋轉(zhuǎn)一周。故在兩極電動(dòng)機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度，即n1=60f1=3000轉(zhuǎn)/分在4極電動(dòng)機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場的速度等于三相交流電變化速度的一半，即n1=（60/2）f1=1500轉(zhuǎn)/分。故當(dāng)磁極對(duì)數(shù)增加一倍，則旋轉(zhuǎn)磁場的速度減少一半。同理，通過理論分析可得出，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為：n1=60f1/P，上述公式中n1：表示旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，單位轉(zhuǎn)/分；f1：表示三相交流電源的頻率，單位赫茲；P：表示磁極對(duì)數(shù)；60：表示一分鐘的60秒旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1又稱為同步轉(zhuǎn)速。我國三相交流頻率規(guī)定50

6、Hz（每秒50次交變），因此兩極旋轉(zhuǎn)速度是3000轉(zhuǎn)/分，四極的為1500轉(zhuǎn)/分，六極為1000轉(zhuǎn)/分等。三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理（定子、轉(zhuǎn)子）講解文章目錄 三相異步電動(dòng)機(jī)定子三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電器設(shè)備，按使用電能的種類不同，電動(dòng)機(jī)可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。按其工作原理的不同，交流電動(dòng)機(jī)可分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)。按電源相數(shù)的不同，交流電動(dòng)機(jī)又可分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)兩大類。下面為大家介紹三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理（定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)組成部分）。三相異步電動(dòng)機(jī)定子電動(dòng)機(jī)的靜止部分稱為定子，其組成部分主要包括定子鐵芯、定子繞組、機(jī)座等部分。定

7、子鐵芯：定子鐵芯的作用是作為電機(jī)磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。定子鐵芯一般由0.350.5毫米厚，表面涂有絕緣漆的環(huán)狀沖片槽的硅鋼片疊壓而成，如右圖所示。定子繞組：定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。小型號(hào)異步電動(dòng)機(jī)定子繞組通常用高強(qiáng)度漆包線（銅線或鋁線）繞制成各種線圈后，在嵌放在定子鐵芯槽內(nèi)。大中型電動(dòng)機(jī)則用各種規(guī)格的銅條經(jīng)過絕緣處理后，再嵌放在定子鐵芯槽內(nèi)。為了保證繞組的各導(dǎo)電部分與鐵芯之間的可靠絕緣以及繞組本身之間的可靠絕緣，故在定子繞組制造過程中采取了許多絕緣措施，三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的主要絕緣項(xiàng)目有以下三種：對(duì)地絕緣：定子繞組整體與定子鐵心之間的絕緣。相

8、間絕緣：各相定子繞組之間的絕緣。匝間絕緣：每相定子繞組各線匝之間的絕緣。定子三相繞組的槽內(nèi)嵌放完畢后共有六個(gè)出線端引到電動(dòng)機(jī)機(jī)座的接線盒內(nèi)，可按需要將三相繞組接成星形接法（Y接）或三角形接法（接），如右圖所示。機(jī)座：它的作用是固定定子鐵芯和定子繞組，并以兩個(gè)端蓋支撐轉(zhuǎn)子，同時(shí)起保護(hù)整臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電磁部分和散發(fā)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量，一般是鐵或鋁鑄造而成。三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部分。轉(zhuǎn)子鐵芯：作為電機(jī)磁路的一部分，并放置轉(zhuǎn)子繞組。一般由0.5毫米厚的硅鋼片沖制疊壓而成。如右圖所示。轉(zhuǎn)子繞組：其作為切割定子磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，并在旋轉(zhuǎn)磁場的作

9、用下受力使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)構(gòu)造的不同可分為鼠籠式和繞線式轉(zhuǎn)子兩種類型。鼠籠式轉(zhuǎn)子：它的結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)子鐵芯的槽溝內(nèi)插入銅條，在銅條兩端焊接兩個(gè)銅環(huán)，如下圖（a）所示。這樣轉(zhuǎn)子繞組好像一個(gè)鼠籠型轉(zhuǎn)子。為了節(jié)約銅材和便于制造。目前絕大部分鼠籠均采用鋁代替。如下圖（b）所示。 繞線式轉(zhuǎn)子：繞線式轉(zhuǎn)子繞組也和定子繞組一樣做成三相對(duì)稱繞組，經(jīng)過適當(dāng)?shù)呐帕泻徒M合。嵌入并固定轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)，最后使三組繞圈接成星形連接，三個(gè)引出線分別接到固定的轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)銅滑環(huán)上，在各個(gè)環(huán)上，分別放置著固定不動(dòng)的電刷，通過電刷與滑環(huán)的接觸，使轉(zhuǎn)子繞組與外加變阻器接通，一邊啟動(dòng)電機(jī)。如右圖所示。轉(zhuǎn)軸：用以傳遞轉(zhuǎn)矩及支撐轉(zhuǎn)子的重量。一般都

10、由中碳鋼或合金鋼制成。除了定子和轉(zhuǎn)子兩大部分外，還有端蓋，風(fēng)扇等其他附件。異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速的基本原理改變定子繞組的連接法來變更極對(duì)數(shù)，以獲得兩種或兩種以上的轉(zhuǎn)速。圖中所示為一相繞組的兩個(gè)線圈 ab和cd。如果依圖a所示的方向通入電流，則產(chǎn)生兩極的磁場；若將線圈cd反接，兩線圈電流方向如圖b所示，則產(chǎn)生四極磁場。變極調(diào)速的基本原理是:異步電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)是由定子繞組的聯(lián)接方式來決定的，這樣就有可能在電機(jī)制造完成后，通過改換定子繞組的聯(lián)接來改變異步電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)。由于電動(dòng)機(jī)三相繞組在接法上是相同的，為簡單起見，我們只分析其中一相繞組，并以四/ 二極雙速電機(jī)A相為例，來說明變極的原理。如圖2-1所示

11、，在制造電動(dòng)機(jī)時(shí)，將每相繞組分成兩部分:A1X1 和A2X2，每一部分構(gòu)成一相繞組的一半，稱為半相繞組，當(dāng)兩個(gè)半相繞組正向串聯(lián)時(shí),定子相電流的流向?yàn)锳1X1A2X2，根據(jù)右手定則，此時(shí)將產(chǎn)生四極磁場，即P =2，如圖2-1(b）。而若將這兩個(gè)半相繞組反向串聯(lián)或反向并聯(lián)，電流的流向?qū)⒆優(yōu)锳1X1X2A2，此時(shí)所產(chǎn)生的磁場為兩極，即P= 1，由此可見，只要使一相繞組中的一半繞組內(nèi)的電流改變方向， 就可以使電極的極對(duì)數(shù)成倍地改變。根據(jù)這一原理，如果設(shè)法同時(shí)將三相繞組中每一相的一半繞組中的電流改變方向，就可以得到兩個(gè)成倍數(shù)關(guān)系的極對(duì)數(shù)，從而獲得2:1的兩級(jí)轉(zhuǎn)速。 異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速根據(jù)繞組的星接或角接的不同，可以構(gòu)成多種變換接線方法，如YYY、YY、Y、等。并