第五章三相異步電動機基本工作原理和結構

1、第五章 三相異步電動機基本工作原理和結構5-1 三相異步電動機為什么會轉，怎樣改變它的極性？答：（1）電生磁：定子三相繞組通以三相正弦交流電流產生一個以同步速n1、轉向與相序一致（順時針方向）的旋轉磁場。假定此瞬間旋轉磁場極性由上到下（如圖所示）（2）（動）磁生電：由電磁感應理論：靜止的轉子繞組切割定子旋轉磁場而感應電動勢，其方向由”右手發(fā)電機”定則確定，如圖所示（轉子上面三個導體為 ,下面三個導體為 ）。由于轉子繞組自身閉合，便有電流通過，并假定電流與電動勢同相（即為有功分量電流）。(3) 電磁力（矩）方向由”左手電動機”定則確定左），這些力對轉軸形成電磁轉矩（順時針方向）Tem致）改變相序

2、即可改變三相異步電動機的轉向。5-2 為什么異步電動機的轉速一定小于同步轉速？若轉子電流和轉子電動勢之間有相位差，這里所有轉子導體上的電磁力的方向是否都和轉向相同，畫圖分析說明。 答： 由上題知，異步電動機的轉向n與定子旋轉磁場的轉向n1相同，只有n<n1（異步電動機），即轉子繞組與定子旋轉磁場之間有相對運動，轉子繞組才能感應電動勢和電流，從而產生電磁轉矩。若轉速上升到n=n1，則轉子繞組與定子旋轉磁場同速、同向旋轉，兩者相對靜止，轉子繞組就不感應電動勢和電流，也就不產生電磁轉矩，電動機就不轉了。 若轉子電流和電動勢有相位差，這時轉子各導體所產生的電磁轉矩方向不會全與轉子轉向相同，分析如

3、下：假定轉子導體外的” 、×”表示電動勢方向（由”右手發(fā)電機”定則確定），導體內的 、 表示電流方向，如圖所示。圖（a）為轉子電流與電動勢同相位，由”左手電動機”定則確定各導體在磁場中所受電磁力的方向，由小箭頭表示，可見，電磁轉矩方向與轉向相同。圖（b）為轉子電流與電動勢有相位差（如電流滯后電動勢一相位角2，當正對著磁極軸線的轉子導體電動勢達最大值時，則電流達最大值的轉子導體還在逆磁場旋轉方向并距前述導體一空間電角度2的地方，同樣可判得轉子各導體在磁場中所受電磁力的方向，可見，轉子大部分導體所產生的電磁轉矩方向與轉向。 E2 1 。 。I2 2 I2相同，只有小部分導體電磁轉矩方向與

4、轉向相反，因此，當轉子電流與電動勢的相位差時，電動機總電磁轉矩將減小。5-3 試述“同步”和“異步”的含義？答： “同步”和”異步”是個相對概念，是指交流旋轉電動機的轉速n對旋轉磁場的轉速n1而言，若n= n1為同步電機，nn1為異步電機。5-4 何謂異步電動機的轉差率？在什么情況下轉差率為正，什么情況為負，什么情況下轉差率小于1或大于1？如何根據轉差率的不同來區(qū)別各種不同運行狀態(tài)？答：異步電機轉差率s 是指旋轉磁場轉速n1與轉子轉速 n之間的轉速差（n1-n）與旋轉磁s=場轉速n1的比率，即當n< n1時，轉差率為正（s>0），n> n1時轉差率為負（s<0）；當n1

5、>n>0時，轉差率s<1；當0>n>時，轉差率s>1;當+>s>1 時為電磁制動運行狀態(tài)，當1>s>0時為電動機運行狀態(tài)，當0>s>-時為發(fā)電機運行狀態(tài)。5-5 假如一臺接到電網的異步電動機用其它原動機帶著旋轉，使其轉速高于旋轉磁場的轉速，如圖5-9所示，試畫出轉子導體中感應電動勢、電流和相序的方向。這時轉子有功電流和定子旋轉磁場作用產生的轉矩方向如何？如把原動機去掉，情況又會怎樣？答：當轉子由電動機驅動，且n>n1，此時轉子導體以逆時針方向切割旋轉磁場（相對切割速度為n-n1）,而感應電動勢e2方向如圖所示（由”右

6、手發(fā)電機”定則判定）,其相序由轉子導體的切割方向決定，由于轉子導體切割旋轉磁場在時間上有先后順序，如將先切割N極軸線的一相定義為U相，則后切割的那兩相（互差1200空間電角度）分別為V相和W相，可見，其相序與轉向相反，如圖所示。如果電流i2與電動勢e2同相（即有功分量電流），則轉子有功電流和旋轉磁場相互作用產生電磁力，并形成轉矩Tem，由”左手電動機”定則判得，其方向與轉子轉向相反，為制動n1-nn1。s=性質轉矩。實際上，此時電動機已處于發(fā)電運行狀態(tài)（掉，轉速將下降，不再大于n1了，這時因為已處于發(fā)電機運行的電機在旋轉過程中，繞組電阻有銅損耗，通風、軸承、磨擦等有機械損耗，致使轉速逐漸下降，

7、直至n<n1，電磁轉矩方向反過來，這臺電機重新在電網電源的支持下進入到電動機運行狀態(tài)。n1 5-6（功率、相電壓、線答：380/220V，Y/接線的三相異步電動機，每相繞組所受的電壓均為220V，故當電源線電壓為380V時定子繞組接成Y 接線，當電源電壓為220V時，定子繞組接成形接線。采用這兩種接線時，相電壓U相同，均為220V；相電流I=U/Z相同；效率N、功率n1-n<0n1）。如果把原動機去cosN、功率PN及轉速nN均相等，因在相同相電壓下，cosN、PN、nN均取決于負載PN=3UIcosN就相同。唯一不cosN、就相同，因而，大小，當負載相同時，P、因數NNYl。 同

8、的是線電壓Ul和線電流Il不等，lY5-7在繞線式異步電動機中，如果將定子三相繞組短接，并且通過滑環(huán)向轉子三相繞組通入三相電流（如5-10所示）轉子旋轉磁場若為順時針方向，這時電動機能轉嗎？轉向如何？答： 電動機以逆時針方向旋轉，原理如圖所示：轉子三相繞組通入三相正弦交流電流產生旋轉磁場，轉速為n1、轉向為順時針方向，并假定圖示瞬間，轉子磁場極性N、S如圖所示（上面為N極，下面為S極，產生此極性的轉子電流，右面三個導體為 ，左面三個導體為 ）。轉子磁場旋轉結果，在定子繞組中感應三相電動勢, 方向如圖所示（用”右手發(fā)電機”定則），由于定子三相繞組短接，便有三相電流流過，該電流的有功 分量(與電動

9、勢同相)與轉磁場相互作用，定子導體便受到圖示方向力的 作用（由”左手電動機”定則判斷）， 形成順時針方向的轉矩，它企圖使 定子沿順時針方向旋轉。但由于定子 靜止不動，它必對轉子產生一個大小 相等的反作用力，對轉軸形成一個逆 時針方向的轉矩，使轉子沿逆時針方向旋轉。 5-8 假如一臺星形接法的異步電動機，在運行中突然切斷三相電流，并同時將任意兩相定子繞組立即接入直流電源，這時異步電動機的工作狀況如何，試用圖分析之。答：A、B兩相定子繞組通入直流電流If方向如圖所示，它產生恒定方向的磁場（圖示表示，方向向左）。由于轉子慣性仍以原轉向 （假定為順時針方向）旋轉，則轉子導體便切割定子恒定磁場感應電動勢

10、和電流（方向由”右手發(fā)電機”定則判定），此電流的有功分量與定子恒定磁場相互作用，轉子導體受到圖示方向力的作用，并形成逆時針方向的電磁轉矩Tem5-9 一臺三相異步電動機，P=4.5千瓦，Y/U=3U,I=INnN=1450轉/分，試求：1 1 接成Y形或形時的定子額定電流；2 2 同步轉速n1及定子磁極對數P；3 3 帶額定負載時轉差率sN；解： (1)Y接時： UN=380V60fnN=n1=p (2) (2)60f6050p=2.07n1450N磁極對數 取p=2同步轉速IN=PN=4.5103=18.45A n1=60f6050=1500r/minp2s=(3) (3) 額定轉差率 n1-nN1500-1450=0.0333n11500 5-1