2013注評(píng)《機(jī)電設(shè)備評(píng)估基礎(chǔ)》預(yù)習(xí)：三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理

第二章 傳動(dòng)裝置與電機(jī)

　　知識(shí)點(diǎn)十四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

　　基本原理：通入定子繞組的三相電流共同產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)隨著電流的交變而在空間不斷地旋轉(zhuǎn)，稱為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子鐵芯槽中的導(dǎo)體，在閉合的導(dǎo)體中產(chǎn)生電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

　　需要解決的兩個(gè)問(wèn)題：轉(zhuǎn)子如何受力（分析轉(zhuǎn)子繞組）；旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)如何產(chǎn)生（分析定子繞組）。

　　轉(zhuǎn)子如何受力：1.在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，方向由右手定則判定；2.感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中，會(huì)受力，力的方向用左手定則判定。

　　【拓展】右手定則判斷感應(yīng)電流。方法是：伸開右手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把右手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，則其余四指指向感應(yīng)電流的方向。

　　左手定則判斷受力方向。方法是：伸開左手，讓磁感線穿入手心（手心對(duì)準(zhǔn)N極，手背對(duì)準(zhǔn)S極），四指指向電流方向，那么大拇指的方向就是導(dǎo)體受力方向。

　　三相異步電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組U1－U2、V1－V2、W1－W2以Y形（星形）聯(lián)接方式與三相電源相接，便有對(duì)稱電流流入。

　　在ωt＝0的瞬間，定子繞組中電流的方向：U相電流為零；

　　V相電流自V2流向V1；

　　W相電流自W1流向W2。

　　將各相電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相加得到合成磁場(chǎng)，其方向由上向下。

　　【拓展】通電直導(dǎo)線中的安培定則：用右手握住通電直導(dǎo)線，讓大拇指指向電流的方向，那么四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向。

　　在ωt＝60°瞬間及ωt＝120°瞬間，定子中各相電流的方向及三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)的方向在空間依次轉(zhuǎn)過(guò)了60°。

　　旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與電流的相序一致，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度正比于電源頻率f，而與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)P成反比。當(dāng)轉(zhuǎn)速以每分鐘計(jì)算時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速可表示為：

　　

　　F─電源頻率（50次/秒）；

　　P─磁極 對(duì)數(shù)

　　電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速并不相等。因?yàn)檗D(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相等，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生不了電動(dòng)勢(shì)和電流，因而也就沒(méi)有電磁力，所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的差異是保證電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的必要條件。三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)n小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，其相差的程度常用轉(zhuǎn)差率S表示，即轉(zhuǎn)差率

　　

　　電機(jī)轉(zhuǎn)速

　　轉(zhuǎn)差率是分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況的一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電而轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（如在起動(dòng)最初瞬間或電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重過(guò)載而堵轉(zhuǎn)時(shí)），n＝0，則S＝1；當(dāng)轉(zhuǎn)子空載運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速非常接近旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，則S≈0.因此，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率在0～1范圍內(nèi)變化，即0＜S＜1。

　　通常在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率約為0.01～0.06.

　　【提示】若要使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子反向轉(zhuǎn)動(dòng)，只需將接于三相電源的三相繞組中的任意兩根對(duì)調(diào)位置，使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反向旋轉(zhuǎn)即可。