交流電動機(jī)工作原理

、交流電機(jī)的分類交流電機(jī)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與交流電能之間互相轉(zhuǎn)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(jī)和交流電動機(jī)兩大類，交流電動機(jī)是將交流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。2按.其原理不同，交流電動機(jī)可分為同步電動機(jī)和異步電動機(jī)兩大類，同步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度與交流電源的頻率有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，在運(yùn)行中轉(zhuǎn)速嚴(yán)格保持恒定不變；異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著負(fù)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(jī)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(jī)，這是由于三相異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、堅固耐用、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。在沒有三相電源的場合及一些功率較小的電動機(jī)則廣泛使用單相異步電動機(jī)。4三.相異步電動機(jī)根據(jù)其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同又可分鼠籠式和繞線式兩大類，其中鼠籠式應(yīng)用最為廣泛。二、三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩個部分組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示圖1異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)1定.子部分包括機(jī)座，定子鐵心和定子繞組。機(jī)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(nèi)圓上有若干分布均勻的平行槽，槽內(nèi)安裝定子繞組。定子繞組是電動機(jī)的電路部分，三相電動機(jī)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(dú)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(jī)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(jī)定子繞組的接線圖電動機(jī)如果接成星形，則電機(jī)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(jī)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(yīng)考慮電機(jī)的額定電壓值。例如：電機(jī)額定電壓是應(yīng)采用星形連接，如額定電壓是應(yīng)采用三角形連接。2轉(zhuǎn).子部分由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部分組成。轉(zhuǎn)子鐵心也由硅鋼片疊成，并固定在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子的外圓周上也有若干分布均勻的平行槽，用于安置轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為鼠籠式和繞線式兩種（1）鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子是在轉(zhuǎn)子鐵心的每一條槽內(nèi)，插入一根裸導(dǎo)條，在鐵心兩端分別用兩處短路環(huán)把導(dǎo)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(jī)，中小型電動機(jī)的籠型轉(zhuǎn)子一般采用鑄鋁，大型電動機(jī)則采用銅導(dǎo)條，如圖3所示。鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子硅鋼片籠式轉(zhuǎn)子示意圖圖鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子硅鋼片籠式轉(zhuǎn)子示意圖圖（2）繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子是在平行槽內(nèi)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(zhuǎn)軸上的三個彼此絕緣的滑環(huán)上，經(jīng)電刷與外電路連接，這種電動機(jī)稱為繞線式電動機(jī)。如圖4所示圖4繞組式轉(zhuǎn)子8.2三.相3異步電動機(jī)的工作原理1三.相繞組產(chǎn)生的磁場三相異步電動機(jī)定子三相對稱繞組通入三相對稱交流電產(chǎn)生的磁通勢可以采用數(shù)學(xué)分析法和圖解法進(jìn)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(zhì)。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(shí)際方向標(biāo)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(zhì)。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(jìn)，尾端流出。電流瞬時值為負(fù)時則尾端流進(jìn)，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(nèi)所對應(yīng)的磁場分布情況，圖中交流電機(jī)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(dāng)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(fù)，因此電流從繞組的尾端流入首端流出，故尾端應(yīng)填上"8"，首端應(yīng)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(nèi)定子合成磁場分布圖(a)3t=o0(b3)t=9o(0c3)t=18o0(d3)t=2o70(e3t=o360當(dāng)3時，相繞組電流瞬時值為正，相和相電流瞬時值為負(fù)，實(shí)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(zhuǎn)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(zhuǎn)磁場，而且旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向取決于接入三相繞組的相序，只要調(diào)換電動機(jī)任意兩相繞組所接的電源接線（相序），旋轉(zhuǎn)磁場即反向轉(zhuǎn)動（分析方法相同）。因此，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)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(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為：式中：…—-旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)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(jī)，磁極對數(shù)已確定，即決定旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速的唯一因素是電流頻率。我國電網(wǎng)頻率/o所以電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速與磁極對數(shù)的關(guān)系如表1所示。表1電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速與磁極對數(shù)的關(guān)系表三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)原理三相異步電動機(jī)的定子鐵心線槽嵌放著三相對稱繞組一、一2—。轉(zhuǎn)子是一個閉合的多相繞組籠型電機(jī)。圖為異步電動機(jī)的工作原理圖。圖中定、轉(zhuǎn)子上的小圓圈表示定子繞組與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體。當(dāng)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(jī)的氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個以同步轉(zhuǎn)速,旋轉(zhuǎn)的磁場。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，兩端被導(dǎo)電環(huán)短接。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場以順時針方向旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其方向用右手定則來判別，如圖6所示。轉(zhuǎn)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(dǎo)體中的電動勢方向都是進(jìn)入紙面，用“”表示。在轉(zhuǎn)子回路閉合的情況下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中就有電流流過。如不考慮轉(zhuǎn)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(jī)的工作原理轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場中將受到電磁力的作用，導(dǎo)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(zhuǎn)子上各導(dǎo)條都受到順時針方向的力，這些力對轉(zhuǎn)子以順時針方向旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速為丁與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電流是通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生的，所以也可以把這種電動機(jī)稱作感應(yīng)電動機(jī)。在正常情況下，異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不能達(dá)到旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，這是因為轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在K=時不切割定子旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子中就沒有感應(yīng)電動勢及電流，也就不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速兩者步伐不可能一致，所以稱為異步電動機(jī)。例如四極異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速?1r在額定負(fù)載時，它的轉(zhuǎn)速約為r通常我們將同步轉(zhuǎn)速…與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速工之差對同步