异步电动机工作原理,旋转磁场怎样产生

2024-12-29 08:13:11
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回答1:

首先分析单相电机的磁场。单相电机具有两对磁极,成垂直放置,见图1。这两个线圈通入相差为90度的正弦电流,在线圈中形成相差为90度的交变正弦磁通。实际上,两个线圈是静止的,在通入正弦交流电后形成的磁通只能变大或变小,但不能旋转,转子中的电流形成的本质原因还是感生电动势引起(也即是由涡旋电场引起),(但分析中为了方便都把这个磁场等效为旋转的磁场,这样转子中的电流就等效为了动生电动势所引起),从宏观上看这种等效不影响电路和磁路的分析,但两种磁场使电机旋转的原因却大不相同。
旋转磁场的磁力线切割转子导线感应出动生电动势形成电流,这个电流在旋转磁场中要受到电磁力的作用从而使电机旋转,这个很容易理解,教学书中一般都是这样来讲,但这个其实是等效出的
就单相电机来分析,(定子转子都垂直放置,L1通入sinωt,L2通入sin(ωt+90)),使电机旋转的力本质上应该是感生电动势引起:L1绕组中的正弦电流达到正向峰值时(线圈磁通也达到正向峰值,此时电压和电流的导数都为0,也即是这个线圈在转子Z2中感应出的电流为0),与其相差90度的L2线圈电流为0(磁通也为0),但此时在Z1中感生电动势却达到最大(因为此时L2定子的电压函数导数最大),Z1中的电流是涡旋电流,因为Z1线圈平面垂直于L2的磁感线,而L2对于Z2来说感生电动势为0(因为Z2平面平行于L2线圈磁感线方向,故无法感应出电动势)。
Z1中的电流恰好垂直于L1的磁场,而此时L1的磁场正处于峰值,这时刻Z1受到的电磁力最大,电机转矩也最大。下半个周期类推。(这仅是在理想状态下,实际上由于转子电抗和电阻的影响,两者会有相位差,从而不会在L1达到磁场峰值时Z1电流恰好达到最大。)
这也就好解释为何电机停转/启动情况下电流很大:电机转子Z1感应电流受到L1磁场电磁力作用,正常转动情况下,此时Z1转动切割L1磁场在Z1中感应出另外一个与涡流(L2涡旋电场形成的电流)相反的电动势/电流,这个电流抵消了涡流,从而使转子电流很小。但停转时,转子仅受到涡流作用,没有了切割L1磁场感应电动势/电流的抵消,故电流很大。这个在稍后还会深入分析。
停转时尽管电流很大,但转矩却不大:如果转子绕组Z1静止置于L2形成的涡旋电场中,则Z1和L2电流同频率(也即此时频率最大正常转动时Z1频率很低),Z1的电抗和电流频率成正比,故Z1电抗最大,这时相位差角也最大,从而不会在L1达到磁场峰值时Z1电流恰好达到最大,所以转矩并不大。
正常转动时Z1频率很低:这个也很好解释,特殊情况下转子如果以定子L1和L2供电频率的角速度旋转,则转子每次走到L1/l2线圈的时,恰好平行于L1/l2线圈产生的磁力线,而不能形成电流,且频率为0,如果以略低于这个角频率旋转,则电流很小,频率也很小

三相异步电机原理相同,类推即可。

回答2:

  当向三项定子绕组中通过入对称的三项交流电时,就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转,转子导体开始时是静止的,故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势(感应电动势的方向用右手定则判定)。由于导子导体两端被短路环短接,在感应电动势的作用下,转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。
  转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用(力的方向用左手定则判定)。
  电磁力对转子轴产生电磁转矩,驱动转子 沿着旋转磁场方向旋转。
通过上述分析可以总结出电动机工作原理为:
  当电动机的三项定子绕组(各相差120度电角度),通入三项交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

回答3:

三相异步电动机的三相定子线圈是按照“空间上相差120度”布置的,电动机接通电源以后,三相电流在“时间上相差120度”,正是由于这空间和时间的两个120度,才会形成一个合成的旋转磁场。
形象的说,三个线圈流过的电流是按照ABC相序分别达到最大值的,当A相线圈电流达到最大值时,,三相合成磁场的磁极正好在A相线圈的位置。当B相电流最大时,磁极就转到B相线圈的位置,同理,当C相电流最大时,磁极转到了C相线圈位置。这不就转起来了吗。