交流電動機工作原理

、交流電機的分類交流電機是實現(xiàn)機械能與交流電能之間互相轉換的一種裝置，其分類可以分為以下幾類：1按.其功能分交流發(fā)電機和交流電動機兩大類，交流電動機是將交流電能轉換成機械能的裝置。2按.其原理不同，交流電動機可分為同步電動機和異步電動機兩大類，同步電動機的旋轉速度與交流電源的頻率有嚴格的對應關系，在運行中轉速嚴格保持恒定不變；異步電動機的轉速隨著負載的變化稍有變化。3按.所需交流電源相數(shù)的不同，交流電動機又可分為單相和三相兩大類，目前使用最廣泛的是三相異步電動機，這是由于三相異步電動機具有結構簡單、價格低廉、堅固耐用、使用維護方便等優(yōu)點。在沒有三相電源的場合及一些功率較小的電動機則廣泛使用單相異步電動機。4三.相異步電動機根據(jù)其轉子結構的不同又可分鼠籠式和繞線式兩大類，其中鼠籠式應用最為廣泛。二、三相異步電動機的結構三相異步電動機主要由定子和轉子兩個部分組成，結構如圖1所示圖1異步電動機結構1定.子部分包括機座，定子鐵心和定子繞組。機座通常用鑄鐵或鑄鋼制成，鐵心用硅鋼片疊成圓筒形，鐵心的內圓上有若干分布均勻的平行槽，槽內安裝定子繞組。定子繞組是電動機的電路部分，三相電動機的定子繞組由三相對稱的繞組組成。三相繞組的各相繞組彼此獨立，按互差120電0角度嵌放在定子，各繞組起紿端分別為，從機座上的接線盒中引出。根據(jù)要求將三相定子繞組接成星形（形）或三角形（△形），具體接線方式如圖所示。圖2三相異步電動機定子繞組的接線圖電動機如果接成星形，則電機每相繞組承受電壓是電源的相電壓，如果接成三角形，則電機每相繞組承受電壓是電源的線電壓。具體是星形連接還是三角形連接應考慮電機的額定電壓值。例如：電機額定電壓是應采用星形連接，如額定電壓是應采用三角形連接。2轉.子部分由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸等部分組成。轉子鐵心也由硅鋼片疊成，并固定在轉軸上。轉子的外圓周上也有若干分布均勻的平行槽，用于安置轉子繞組。轉子繞組根據(jù)其結構可分為鼠籠式和繞線式兩種（1）鼠籠式轉子鼠籠式轉子是在轉子鐵心的每一條槽內，插入一根裸導條，在鐵心兩端分別用兩處短路環(huán)把導條連接成一個整體，形成一個自身閉合的短路繞組。如去掉鐵心，整個繞組就像一個鼠籠，所以稱為鼠籠式電動機，中小型電動機的籠型轉子一般采用鑄鋁，大型電動機則采用銅導條，如圖3所示。鼠籠式轉子繞組轉子硅鋼片籠式轉子示意圖圖鼠籠式轉子繞組轉子硅鋼片籠式轉子示意圖圖（2）繞線式轉子繞線式轉子是在平行槽內嵌入對稱的三相繞組，并把它接成星形，其末端接在一起，首端分別接在轉軸上的三個彼此絕緣的滑環(huán)上，經電刷與外電路連接，這種電動機稱為繞線式電動機。如圖4所示圖4繞組式轉子8.2三.相3異步電動機的工作原理1三.相繞組產生的磁場三相異步電動機定子三相對稱繞組通入三相對稱交流電產生的磁通勢可以采用數(shù)學分析法和圖解法進行分析，我們現(xiàn)在采用簡單、形象的圖解法分析磁場的性質。用圖解法分析磁場的步驟是：（1）繪出對稱三相交流電流波形。（）選定3為，，，，幾個瞬間，并將瞬時電流的實際方向標示在三相繞組中。（3）根據(jù)右手螺旋定則，確定各瞬間合成磁通合磁通勢的方向。(4)觀察各瞬時合成磁通勢的方向，確定磁場性質。下面予以具體分析：圖5為三相對稱交流電的波形。假定電流瞬時值為正時電流方向從繞組的首端流進，尾端流出。電流瞬時值為負時則尾端流進，首端流出。電流的注入端符號"”表示，流出端用“?”表示。圖為定子繞組三相對稱交流電的作用下一個周期內所對應的磁場分布情況，圖中交流電機的定子上安放著三相對稱繞組一2一、一。圖5三相對稱交流電的波形當3時，相電流瞬時值為，相電流瞬時值為正，電流從首端流入，用“M”表示，從尾端流出，用“③”表示；相電流為負，因此電流從繞組的尾端流入首端流出，故尾端應填上"8"，首端應填上“*"。從圖可見，合成磁場的軸線正好位于相繞組的界面上。如圖所示。圖6一個周期內定子合成磁場分布圖(a)3t=o0(b3)t=9o(0c3)t=18o0(d3)t=2o70(e3t=o360當3時，相繞組電流瞬時值為正，相和相電流瞬時值為負，實際電流方向從流入流出后，分別再由2流入，、流出，電流合成磁場如圖所示，可見磁場方向已較3時順時針轉過0用同樣方法，可以分別畫出3為時合成磁場，如圖、圖、圖所示。從圖示可見，隨著交流電通入三相繞組所形成的磁場是一個旋轉磁場，而且旋轉磁場的轉向取決于接入三相繞組的相序，只要調換電動機任意兩相繞組所接的電源接線（相序），旋轉磁場即反向轉動（分析方法相同）。因此，旋轉磁場產生的條件為：（）三相繞組必須對稱，在定子鐵心空間上互差電角度。（2）通入三相對稱繞組的電流也必須對稱，大小、頻率相同，相位相差。旋轉磁場的轉速為：式中：…—-旋轉磁場的轉速（同步轉速），；———三相交流電頻率，；-磁極對數(shù)。式1表示了對已制成的電動機，磁極對數(shù)已確定，即決定旋轉磁場轉速的唯一因素是電流頻率。我國電網頻率/o所以電動機同步轉速與磁極對數(shù)的關系如表1所示。表1電動機同步轉速與磁極對數(shù)的關系表三相異步電動機轉子旋轉原理三相異步電動機的定子鐵心線槽嵌放著三相對稱繞組一、一2—。轉子是一個閉合的多相繞組籠型電機。圖為異步電動機的工作原理圖。圖中定、轉子上的小圓圈表示定子繞組與轉子導體。當定子繞組接入三相交流電源時，流入定子繞組的三相對稱電流在電動機的氣隙內產生一個以同步轉速,旋轉的磁場。轉子導體嵌放在轉子鐵心槽內，兩端被導電環(huán)短接。當旋轉磁場以順時針方向旋轉時，轉子導體切割磁力線產生感應電動勢，其方向用右手定則來判別，如圖6所示。轉子上半部異體中的電動勢方向都是穿出紙面，用“*”表示，下半部導體中的電動勢方向都是進入紙面，用“”表示。在轉子回路閉合的情況下，轉子導體中就有電流流過。如不考慮轉子繞組電感，那么電流的方向與電動勢的方向相同。圖7異步電動機的工作原理轉子載流導體在旋轉磁場中將受到電磁力的作用，導體所受到電磁力的方向可用左手定則來判斷，如圖6所示。轉子上各導條都受到順時針方向的力，這些力對轉子以順時針方向旋轉，其轉速為丁與旋轉磁場方向相同。由于轉子導體電流是通過電磁感應產生的，所以也可以把這種電動機稱作感應電動機。在正常情況下，異步電動機的轉子轉速不能達到旋轉磁場的轉速，這是因為轉子導體在K=時不切割定子旋轉磁場，轉子中就沒有感應電動勢及電流，也就不產生轉矩，因此轉子轉速與定子旋轉磁場的轉速兩者步伐不可能一致，所以稱為異步電動機。例如四極異步電動機的同步轉速?1r在額定負載時，它的轉速約為r通常我們將同步轉速…與轉子轉速工之差對同步