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三相異步電動機工作原理

閱讀：3435        發布時間：2017-11-29

三相異步電動機工作原理
異步電動機的三相定子繞組通入三相電流，便產生旋轉磁場，并切割轉子導體（導體切割磁力線），在轉子電路中產生感應電流，載流轉子在磁場中受力產生電磁轉矩，從而使轉子旋轉，所以旋轉磁場的產生是轉子轉動的先決條件。
1、旋轉磁場的產生三相對稱繞組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，便有對稱的三相交變電流通入相應的定子繞組。即
通入電機的三相電流波形如下圖所示：
為了便于分析，取,,三個時刻進行分析。
（1）時，，根據右手螺旋定則：是負值，是正值，此時，電流從Y、C流入，從Z、B流出，AX線圈中沒有電流，磁力線分布由上到下，從而形成的磁場方向上面是N級下面是S級。
（2）時， 是負值，，磁場方向如下圖所示，逆時針偏轉
（3）時，是正值，是負值，是正值，磁場方向如下圖所示，逆時針偏轉。
結論：當定子繞組中通入三相電流后，它們共同產生的合成磁場是隨電流交變而在空間不斷旋轉著，這就是旋轉磁場。該旋轉磁場同磁極在空間旋轉所起的作用是一樣的。
產生條件：三相對稱電流通過三相對稱繞組。
2、旋轉磁場的方向 旋轉磁場的方向與通入繞組的三相電流的相序有關。如果將三根導線中的任意兩根對調位置（例如對調了B和C兩相），則電動機三相繞組的B相與C相對調（注意：電源三相端子的相序未變），旋轉磁場反轉。
3、旋轉磁場的極對數　　每相繞組只有一個線圈，繞組的始端之間相差120°空間角，則產生的旋轉磁場具有一對極，即（p是磁極對數）。如將定子繞組安排成每相有兩個線圈串聯，繞組的始端之間相差60°空間角，則產生的旋轉磁場具有兩對極，即
顯然，p與定子繞組的安排有關。　一般的電動機制造好以后，從型號上即可判斷磁極對數。
例：Y132M-4→
Y180L-6→
4、旋轉磁場的轉速　根據上面的分析，電流變化一個周期，兩極旋轉磁場在空間旋轉一周。若電流的頻率為，則旋轉磁場的轉速為每秒f轉。若以表示旋轉磁場的每分鐘轉速（r/min），則。
如果每相繞組有兩個線圈（四個圈邊），適當地安排繞組的分布，可以形成四個極（兩對極）的旋轉磁場，即。時，電流變化一個周期，合成磁場在空間只旋轉180°，其轉速為，由此可以推廣到p對極的旋轉磁場的轉速為。
由上式可知，旋轉磁場的轉速（亦稱同步轉速）取決于電源頻率和電動機的磁極對數p。
我國的電源頻率為50Hz，則無論電動機多么復雜，若p一定則一定。 　
下表為電動機的極對數與同步轉速的關系。
5、轉子轉動的原理
旋轉磁場旋轉時，其磁通切割轉子導條，導條中就感應出電動勢。在電動勢的作用下，閉合的導條中就有電流。該電流與旋轉磁場相互作用產生電磁轉矩，使轉子沿著磁場旋轉方向轉動。因為轉子與旋轉磁場間必須有相對運動才能產生感應電動勢，所以轉子轉速一定低于旋轉磁場轉速，故稱為異步電動機。又因轉子中的電流是感應產生的，故又稱感應電動機。
下圖是轉子轉動原理示意圖，其中旋轉磁場用一對旋轉磁鐵表示：
兩極（一對級，p=1）三相異步電動機轉動原理如圖所示，N、S表示兩極旋轉磁場，轉子中只畫出兩根導條。當旋轉磁場向順時針方向旋轉時，其磁力線切割轉子導條，轉子與磁場之間有相對運動，相當于磁場不動，導體沿逆時針切割磁力線，從而在轉子導條中產生感應電動勢，電動勢的方向由右手定則確定。在電動勢作用下，閉合的導條中就有電流，而載流導體在磁場中受電磁力F，電磁力方向可用左手定則來確定。由電磁力產生電磁轉矩，轉子就轉動起來了。
6、轉差率轉子轉動的方向和磁極轉動的方向相同。但轉子的轉速n不可能達到與旋轉磁場的轉速相等，即。因為，如果兩者相等，則轉子與旋轉磁場之間就沒有相對運動，因而磁通就不切割轉子導條，轉子電動勢、轉子電流以及轉矩就都不存在了，這樣，轉子就不可能繼續以的轉速轉動。因此，轉子轉速與磁場轉速之間必須有差別。這就是異步電動機名稱的由來。
　我們用轉差率來表示轉子轉速n與磁場轉速相差的程度，即。
轉差率是異步電動機的一個重要的物理量。轉子轉速越接近磁場轉速，則轉差率越小。由于三相異步電動機的額定轉速與同步轉速相近，所以它的轉差率很小。通常異步電動機在額定負載時的轉差率為1%～9%。當n=0時（起動初始瞬間），s=1，這時轉差率zui大。
也可寫成
例：有一臺三相異步電動機，其額定轉速n=970r/min，電源頻率50HZ。那么電動機極對數是多少？額定負載時的轉差率如何確定？
解：因為n=970r/min，這是電機的轉子轉速。轉子轉速應該略小于旋轉磁場轉速。而旋轉磁場轉速根據極對數不同，當電源頻率50HZ時，分別為3000、1500、1000、750等幾個數值，因此970接近于其中的1000轉/分（3對磁極），故電機的磁極對數為p=3，旋轉磁場轉速為。
額定轉差率為

 

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