三相异步电动机的工作原理
三相异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场( 定子绕组内三相电流所产生的合成磁场) 和转子电流(转子绕组内的电流)的相互作用。如图 1 - 8 ( a ) 所示 ,当定子的对 称三相绕组接到三相电源上时,绕组内将通过对称三相 电流,并在空间产生旋转磁场 , 该磁场沿定子内圆周方向旋转。图1 -8 ( b ) 所示为具有一对磁极的旋转磁场 ,我们可以假想磁极位于定子铁芯内画有阴影线的部分。
当磁场旋转时,转子绕组的导体切割磁通将产生感应电动势句 ,假设旋转磁场向顺时针方向旋转 ,则相当于转子导体向逆时针方向旋 转切割磁感线 ,根据右手定则( 图 1 -9 ) ,在 N极下的转子导体中感应电动势的方向系 由图面指向读者 ,而在 S 极下的转 子导体中感应电动势方向则由读者指向图面(表示由图面指向读者的电流方向,用@表示由读者指向图面的电流方向) 。
由于电动势 町 的存在,转子绕组中将产生转 子电流 i2 o 根据安培电磁力定律,转子电流与旋转磁场相互 作用将产生电磁力 F ( 其方向由图 1 - 1 左手定则决定, 这里假设 e2 和 i2 同向) ,该力在转子的轴上形成 电磁转矩 ,且转矩的作用方向与旋转磁扬的旋转方向相同,转 子受此转矩作用,便按旋转磁场的旋转方向旋转起来 。 但是 ,转子的旋转速度 n ( 即电动机的转速) 恒比旋转磁 场的旋转速度 no ( 称为同步转速) 要小,因为如果两种转速相等 ,转子和旋转磁场没有相对运动 ,转子导体不切割磁感线,便不能产生感应电动势 q 和电流 i2 ,也就没有电磁转矩,转子将 不会继 续旋转。因此 ,转子和旋转磁场之间的转速差是保证转子旋转的主要因素。
由于转子转速不等于同步转速 ,所以把这种 电动机称为异步电动机,而把转速差( n0 - n) 与同步转速 町 的比值称为异步电动机的转差率 ,用 S 表示 ,即nn - nu no( 1 - 2 )转差率 S 是分析异步电动机运行情况的主要参数。
当转子旋转时,如果在轴上加有机械负载 ,则电动机输出机械能。从物理本质上来分析,异步电动机的运行和变压器相似,即电能从电源输入定子绕组( 原绕组 ),通过 电磁感应的形式,以旋转磁场作媒介 ,传送到转子绕组 ( 副绕组 ) ,而转子中的电能通 过电磁力的作用变换成机械能输出。由于在这种电动机中,转子电流的产生和电能的传递是基于电磁感应现象的,所以异步电动机又称为感应电动机。通常 ,异步电动机在额定负载时 n 接近于 no ,转差率 S 很小,一般 为 ( 0.015 ~0. 060 ) 。