异步电动机的工作原理(什么是异步电机)

三相交流异步电动机工作原理-懂得我们先来看一个最简单的直流同步电动机。再来看一个最简单的永磁异步电动机。可以看出同步电动机转子与电池相连,肯定通有直流电流。而异步电动机转子并没有与任何部件连接,为什么能随着外面磁铁转动而转动呢?讲解之前我们先来回忆一下左手定则和右手定则。左手定则是用来判断通电导体在磁场中的受力方向。如图,磁感线垂直穿

三相 交流 异步 电动机 工作 原理 – 懂得

我们先来看一个最简单的直流同步电动机。

再来看一个最简单的永磁异步电动机

可以看出同步电动机转子与电池相连,肯定通有直流电流。而异步电动机转子并没有与任何部件连接,为什么能随着外面磁铁转动而转动呢?

讲解之前我们先来回忆一下左手定则和右手定则。左手定则是用来判断通电导体在磁场中的受力方向。如图,磁感线垂直穿过手心,四指指向电流方向,大拇指就是受力方向。右手定则是用来判断运动导体做切割磁感线运动,产生的感应电流方向。如图,磁感线垂直穿过手心,大拇指为导体运动方向,四指指向即为感应电流方向。

如下图,当U型磁铁逆时针转动时,根据左手定则和右手定则可知,里面线圈也随之逆时针转动。线圈中的电流是感应电流而不是外界通的电,根据因果关系,线圈起步肯定比磁铁慢,也可以说是线圈跟着磁铁转,这就是“异步”。

实际三相异步电动机定子中是没有磁铁的,而是固定有很多绕线,如下图。上面我们分析可知,磁铁转(也就是磁场转),线圈(转子)才跟着转。那么,既然电动机的绕线都是固定的,旋转磁场从哪里来呢?

实际上,电动机通电,是将三相交流电(380V)通给定子(固定不动)中的绕线。正是因为三相电是正弦交流电,才形成了旋转磁场。如果向绕线中通直流电,是转不起来的。

下面我们具体分析一下旋转磁场的产生。

如图,三组不同颜色的绕线(AX、BY、CZ,A、B、C代表每组绕线的首端,Y、Y、Z代表尾端)固定在定子上,

首先规定正方向(交流电方向随时在变,为了分析方便,定一个正方向)。

三个绕组AX、BY、CZ中对应通三相交流电i(A)、i(B)、i(C)。

我们来分析旋转磁场的产生过程。如下图,从WT=0到WT=360度,三相正弦交流电变化了一周,电生磁所形成的合成磁场正好也旋转了一周。我国的交流电频率是50Hz,也就是每秒中交流电改变50次方向,磁场也正好旋转50圈。

磁场旋转的快慢决定了电动机转动的速度,而磁场旋转的快慢又取决于交流电的频率。实际上,磁场旋转的速度V=60f/P(P称为极对数,跟电动机结构有关,出厂时就固定好了。f是交流电频率。60是将秒转为分钟。因为转速单位是:转/分钟)。由公式可知,电动机转速只跟交流电频率有关,这也是为什么会出现变频空调的原因。

再用一个动画来演示一下三相异步电动机转动过程。

简述感应式异步电动机的工作原理,解释感应式,异步的含义?

一台异步电动机,转子上的感应线圈有着固定的电阻,这一点应该是好理解的,但其电抗值是与频率正比的,这个频率就是差步频率。

在起步开始,这个差步频率是50赫兹,达到正常转速时,这个差步频率大概是1.7赫兹。起动阶段从起始到运行,电抗值有30倍之变化。

现假设电阻值为正常运行时电抗值的5一6倍,为起始电抗值的1/5一1/6。这个假设不一定准,只是为了定量分析时估算。

阻抗是指电抗跟电阻的矢量和,两矢量夹角为直角。在起动的起始点,电抗为阻抗的主要分量,此时转子的感生电压是运行时的30倍,而阻抗是运行时的5一6倍,所的感生电流也是正常运行的5一6倍。再互感到定子,电流也就是5一6倍。磁通密度没变,而起动力矩却通常不足2倍,这是为什么呢?这是因感生电流与旋转磁场不同步造成的,因为主要是感性负荷,而不是阻性负荷。

可以理解为,起动时转子感生电流的磁场与定子磁场的夹角太小。只有达到90°时力矩最大,但整个过程都不可达到90°,只是逐步向90°靠近。

如果不改变转子线圈材料和线槽尺寸,只是改变匝数和线经,那理论上不能改变线圈的电阻与电抗比。比如把1匝扩为10匝,则电阻电抗都扩大到100倍,感生电压扩大到10倍。

但如果把单匝改多匝,再将线头引出,串联上一定的电阻,就可以改变阻抗比,使起动电流比鼠笼式低,而起动力矩比鼠笼式大。并且调节这个串联电阻时,可以改变电机的起动和运行性能,这就是绕线转子异步电机的原理。这种电机多用于难起动机械部位。

由于半导体技术的进步,整流和交流逆变技术成熟了。现在变频器的出现,能任意调节起动频率,使得鼠笼式电动也可以代替绕线式了。

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