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异步电动机的工作原理

发布时间:2020-05-19 11:39:02点击量:283

      当定子绕组连接到三相电源时,相交流电流通过绕组,并且在空间中产生旋转磁场。如果旋转磁场沿顺时针方向旋转,则固定转子与旋转磁场之间将存在相对运动。由于切割了磁场线,转子的不同线会产生感应电动势。磁力线是沿顺时针方向切割的,因此根据右手定则,可以确定转子上半部分的感应电动势的方向,然后输入下半部分。由于所有转子线的末端均由两个铜环连接,因此它们彼此形成一个闭环。因此,在该电动势的作用下,电流在转子线中流动,并且该电流与旋转磁场相互作用以产生电磁力。力的方向可以根据左手法则获得。这些电磁力在旋转轴上形成电磁转矩,其作用方向与旋转磁场相同。因此,转子根据旋转磁场而旋转。如果旋转磁场反向,则转子的旋转方向相应地改变。


  不难看出,转子的速度始终低于旋转磁场的速度。这是因为,如果转子的速度达到同步速度,则它与旋转磁场之间就没有相对运动,并且转子线将不再割断磁力线,因此它的感应电动势,电流和电磁转矩全部为零。可以看出,转子总是跟随旋转的磁场速度立即旋转。因此,我们将此交流电动机称为异步电动机。并且由于该电动机的转子电流是通过电磁感应产生的,因此也称为感应电动机。

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  当电动机空转时,轴上的反作用扭矩是由轴和轴承之间的摩擦以及旋转部件承受的风阻引起的。其值非常小,因此此时由转子产生的电磁转矩也非常小。但是它的速度很高,接近同步速度。


  如果电动机的负载增加(即,转子轴上的反作用转矩增加),则转子产生的电磁转矩小于增加时力矩在轴上的反作用转矩,因此转子减速。但是,定子的电流频率和极对通常是固定值,因此旋转磁场的同步速度不变。随着转子速度逐渐减小,转子与旋转磁场之间的速度差逐渐增大,因此转子线中的感应电动势和电流以及由此产生的电磁转矩相应地增加。


  异步电动机的工作原理在许多地方类似于变压器。在变压器中,一次绕组和二次绕组以相同的主磁通量相交。在异步电动机中,定子绕组和转子绕组以相同的旋转磁通量相交。因此,异步电动机的定子绕组和转子绕组分别相当于变压器的一次绕组和二次绕组。异步电动机的旋转磁通量等于变压器中的主磁通量。在变压器中,由于主磁通量随时间连续变化,因此产生了原始绕组的感应电动势,该感应电动势大致由施加到原始绕组的电源电压平衡。类似地,在异步电动机中,由于空间中磁通量的连续旋转,定子绕组也具有感应电动势,该感应电动势也大致由施加到定子绕组的电源电压平衡。当异步电动机的负载增加时,转子电流增加,并且建立的磁通势将影响旋转磁通量。但是,当施加的电压为固定值时,旋转磁通量基本上应保持不变,因此变压器类似。此时,定子绕组中的电流必须增加以抵消转子磁通对旋转磁通的影响,从而使其保持不变。可以看出,异步电动机中的定子绕组电流由转子电流决定。


  异步电动机和变压器也有区别。变压器静止不动,异步电动机旋转。变压器的磁路中的气隙非常小(由制造过程而定),但是异步电动机的磁路中有两个大的气隙(在定子和转子之间),因此空载变压器的电流极小,而异步电动机在空载时,流经其定子绕组的电流很大,其值约为定子绕组的额定电流(即,当转子轴满载时定子电流)的20〜40%。


  在异步电动机中,能量也通过旋转的磁通量通过电磁感应从定子电路传递到转子。转子从旋转磁场中获得的能量转换为热量损失,其余的转化为热量。转子输出的机械能。