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异步电动机的工作原理

 

异步电动机的工作原理

当定子绕组接通三相电源后,绕组中便有相交变电流通过,并在空间产生一旋转磁场。设旋转磁场按顺时针方向旋转,则静止的转子同旋转磁场间就有了相对运动,转子异线因切割磁力线而产生感应电动势,由于旋转磁场按顺时针方向旋转,即相当于转子导线以反时针方向切割磁力线,所以根据右手定则,确定出转子上半部导线的感应电动势方向是出来的,下半部的是进去的。由于所有转子导线的两端分别被两个铜环连在一起,因而相互构成了闭合回路。故在此电动势的作用下,转子导线内就有电流通过,此电流又与旋转磁场相互作用顶产生电磁力。力的方向可按左手定则求出。这些电磁力对转轴形成——电磁转矩,其作用方向同旋转磁场的旋转方向一致,因此,转子就顺着旋转磁场的旋转方向而转动起来。如使旋转磁场反转,则转子的旋转方向也随之而改变。

不难看出,转子的转速永远小于旋转磁场的转速,这是因为,如果转子的转速达到同步转速,则它与旋转磁场之间就不存在相对运动,转子导线将不再切割磁力线,因而其感应电动势、电流和电磁转矩均为零。由此可见,转子总是紧跟着旋转磁场转速而旋转,正因为如此,我们才把这种交流电动机称做异步电动机。又因为这种电动机的转子电流是由电磁感应而产生的,所以又把它叫做感应电动机。

电动机在空载时,轴上的反抗转矩是由轴与轴承之间的摩擦及旋转部分受到的风阻力等所产生,其值极小,因而此时转子产生的电磁转矩亦很小,但其转速较高,接近于同步转速。如把电动机的负载增大(即加大转子轴上的反抗转矩),则在开始增大的一瞬间,转子所产生的电磁转矩小于轴上的反抗转矩,因而转子减速。但定子的电流频率和极对数通常均为定值,故旋转磁场的同步转速不变。随着转子转速的逐步下降,转子与旋转磁场间的转速差逐渐增大,于是,转子导线中的感应电动势和电流及其产生的电磁转矩也就随之而增大。

异步电动机的工作原理有许多地方与变压器相似。在变压器中,原副绕组是与同一主磁通相交链;在异步电动机中,定子绕组和转子绕组则与同一旋转磁通相交链。因此,异步电动机的定子绕组和转子绕组就分别相当于变压器的原副绕组;异步电动机的旋转磁通相当于变压器中的主磁通。在变压器中,由于主磁通不断地随时间而变化,使得原绕组有感应电动势产生,这电动势近似地为加于原绕组的电源电压所平衡。同样,在异步电动机中,由于磁通不断地在空间旋转,使得定子绕组也有感应电动势产生,这电动势也近似地为加于定子绕组的电源电压所平衡。当异步电动机的负载增大时,转子电流增大,其所建立的磁通势将影响旋转磁通,但在外加电压为定值的情况下,旋转磁通应基本上保持不变,故与变压器相似,此时定子绕组中的电流必增大,来抵消转子磁通势对旋转磁通的影响,从而保持其不变。由此可见,异步电动机中定子绕组的电流是由转子电流来决定的。


在异步电动机中,能量也是以旋转磁通为媒介,通过电磁感应的武,由定子电路传递到转子,转子从旋转磁场中所获得的能量,除很小一部分转换为热损失外,其余均转换为转子输出的机械能。