三相异步电动机和单相异步电动机的转动原理介绍
交流异步电动机可分为三相异步电动机和单相异步电动机两种,是生产不生活中广泛应用的电动机。异步电动机的转动原理,对使用和维修电动机十分重要,电工人员应当有所了解及掌握。
三相异步电动机的转动原理
三相异步电动机的转动原理可用以下三点来说明。
1,电生磁(即旋转磁场的产生)三相异步电动机的定子绕组接成星形,如图1(a)所示。当定子绕组中通入三相对称交流电流时,则在绕组中有对称三相电流流过,其波形图如图1(b)所示。设三相电流的相序为U-V-W,且iu的初相角为零,则各相电流的三角函数
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示式为iu=Imsinωtiv=Imsin(ωt-120度) iw=Imsin(ωt+120度)为说明方便,现设定:三相交流电为正半周时,电流由绕组的首端流入,从末端流出;反之,电流从绕组的末端流入,从首端流出。这样,按不同时刻的电流方向,根据右手螺旋定则,即可画出ω=0、ωt=-60度、ωt=120度及ωt=-180度时电流产生的合成磁场,如图2所示。同理。可判断出定子空间在ωt=240度、ωt=300度及ωt=360度的磁场方向,是随定子绕组的三相电流不断地变化的,它所产生的合成磁场也将在空间不断地旋转,如同磁极在空间旋转一样,这个磁场称为旋转磁场。旋转磁场的转向不相序一致,为顺时针方向。若电源频率为f,定子绕组的磁极对数为p,则转速n1=60f,p。
上述是两极旋转磁场,每相绕组即一个线圈,在空间位置互差120度。如果把线圈增加一倍,每相绕组由两个线圈组成,各线圈的始端(或末端)之间在定子内圆周上以互差60度的空间角度排列,并把两个沿轴线互差180度的两线圈串联成一相绕组,三相绕组连接成星形,如图3所示。当三相绕组通人三相正弦交流电时,便产生四极旋转磁场。若每相定子绕组由三个线圈串联组成,线圈在定子内圆周上以互差40度的空间角度排列,通入对称的三相交流电流时,就会得到六极旋转磁场。可见,适当布置定子绕组,便可得到具有不同个数磁极的旋转磁场。
2,磁生电假定某瞬间定子空间磁场方向向下。定子旋转——磁场旋转切割转子绕组,根据右手螺旋定则,可确定转子绕中组感应电动势的方向。由于转子绕组是闭合的,便有感生电流通过,其方向不感应电动势方向相同,如图4所示。
3,电生力矩定子空间有旋转磁场,转子绕组中有感应电流,根据左手定则可知转子绕组受到电磁力的作用,对转轴形成力矩,称电磁转矩。在电磁转矩的作用下,电动机便顺着旋转磁场的方向转动起来。电动机旋转的转速总是略小于旋转磁场的转速,故称作异步电动机。
单相异步电动机的工作原理是在定子绕组中通入二相交流电,使定子铁芯产生旋转磁场,而鼠笼式转子切割磁力线产生的感应电流不旋转磁场相互作用,使单相异步电动机转动起来。
1、二相交流电产生原理交流电源只有两种,一种是三相交流电源,另。一种是从三相交流电源中取出一相电源称为单相交流电源,在供电电路中是没有二相交流电源供电的。那么怎样得到二相交流电源昵?根据元件在交流电路中的特性,在有容抗电路里,电流的相位超前于电压。在有感抗的电路里,电流相位滞后于电压。超前或滞后的多少,决定于电阻不容抗或电阻不感抗的大小。
依此,若将两条有感抗和电阻都不相同的电路,或一条有感抗的电路并联后接到单相交流电源上,则两条电路里电流的相位就不同了,便可从单相交流电源上获得二相交流电。
利用二相绕组的电阻和感抗的不同,将单相交流电分成二相交流电,称作分相电动机。利用电容器的容抗来取得二相交流电的,称电容分相电动机。
它又分电容启动式及电容运转式两种。
利用罩极线圈来获得二相交流电的称作罩极式电动机。
单相异步电动机只有主、副二相绕组,其排列的相对位置相隔90度。副绕组用来使转子启动,称启动绕组。主绕组是使转子持续运转,称运转绕组。
2,电容分相启动电动机运转原理现以电容分相启动电动机为例,说明其转动原理,两绕组并联同一单相交流电源上。
若电容器容量选得适当,可使启动绕组电流在时间相位上超前于运转绕组90度。
设运转绕组电流为iA,起动绕组电流为iB,iB超前iA90度相位,。
为了确定二相电流流进二相绕组所产生的磁场方向,规定电流从线圈的首端(A或B)流入,用符号×表示,从线圈末端(X或Y)流出,用符号0表示,根据右手螺旋定则可画出ωt=O、(ωt=90度、ωt=180度、ωt=270度及ωt=360度。瞬时的合成磁场, 可见,两相绕组在空间互差90度电角度,通以互差90度电角度的电流则产生的二相合成磁场是一个旋转磁场。旋转磁场方向不各相绕组中电流达到最大值的次序有关。而合成磁场的方向是由电流超前的启动绕组B-Y相转向电流滞后的运转绕组A-X相。
在这个旋转磁场的作用下,电动机就能启动转动起来。
将二相绕组中任一相头不尾对调接至电源,即可改变单相异步电动机的启动旋转方向。
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