低壓三相異步電機工作原理-低壓三相異步電機磁場的產生、方向和滑動等知識詳解
低壓三相異步電機如何工作?簡而言之,低壓三相異步電機是基于電磁感應原理工作。當定子繞組被供應三相交流電時,在定子和轉子之間產生旋轉磁場。旋轉磁場切割轉子繞組以在轉子電路中產生感應電動勢和電流。轉子導體中的電流迫使轉子在旋轉磁場的作用下旋轉。下面,我們將具體分析旋轉磁場的產生,方向和速度以及滑動。
低壓三相異步電機的旋轉磁場是如何產生的?
對于低壓三相異步電機,具有完全相同的三相結構的繞組U / V / W放置在定子芯中。繞組的每個相在空間上彼此相差120度電角,如下所示,并且三相繞組提供對稱的三相AC,如下面的圖(b)和(c)所示。這里以2極低壓三相異步電機為例,說明空間磁場位置為不同時刻的電流。
如上圖(b)所示,假設當電流的瞬時值為正時,它從每個繞組的di一端流入并流出尾端。相反是當電流為負值時。
如圖(c)所示,當ωt = 0,i u = 0時,i v的值為負,i w為正。然后,相V的電流從V 2流入并流出V 1,而W相電流從W 1流出并流出W 2。根據安培的右手定則,三相電流產生的復合磁場的方向可以在瞬間ωt= 0確定,如下圖(d)①所示。可以看出,復合磁場是一對磁極,磁場方向與縱軸方向一致,即頂部是北極,底部是南極。
在ωt =π/ 2時,經過四分之一周期后,i u的值從零變為zui大,電流從di一端U 1流入并流出端U 2. i v值為仍為負,所以V相電流的方向與圖①所示相同。一世w也變為負,因此W相電流是W 2流入和W 1流出。復合磁場的方向如圖(d)②所示,磁場方向與ωt = 0 時相比,順時針旋轉90° 。
使用相同的分析方法,該磁場可以當ω被繪制噸 =π,ω 噸 = 2/3 *π,和ωT= 2,如(d)所示的③④⑤分別。從圖中可以清楚地看出,磁場方向逐漸順時針旋轉,總共360°,即旋轉周期。
可以得出如下結論:三相繞組以相同結構放置在三相交流電動機的定子中,但在空間位置上具有120度電角度彼此不同。由于它們分別供應三相AC,因此在定子和轉子之間產生的復合磁場沿定子的內圓旋轉,這被稱為旋轉磁場。
低壓三相異步電機的旋轉磁場方向
如上圖所示,三相AC在UVW相序中發生變化,因此產生的旋轉磁場在空間中順時針旋轉。如果任意切換電動機的兩個相繞組的電流相序,例如UWV,則實際證明產生的旋轉磁場應該沿CCW方向旋轉??傊?,旋轉磁場的方向取決于繞組中三相交流電源的相序。只要任意切換低壓三相異步電機的順序,就可以改變旋轉磁場的方向。
低壓三相異步電機的旋轉磁場滑動
以上是基于2極低壓三相異步電機的圖示。如果要獲得4極磁場,線圈數量將增加一倍,如下圖(a)和(b)所示。根據上述分析方法,空間中的4極旋轉磁場的示意圖如圖(c)所示。如上所述,將圖(c)中的磁場旋轉速度與圖(d)中的磁場旋轉速度進行比較,不難發現磁場速度不僅與功率頻率有關,而且極數。
因此,旋轉磁場的速度通過下式計算:n 1 = 120f 1 / P,其中:
n 1 - 旋轉磁場的速度,單位為轉/分鐘
f 1 - 赫茲三相交流電源的頻率
P - 極數
旋轉磁場速度(n 1)也稱為同步速度。低壓三相異步電機轉子速度(n)不會加速到旋轉磁場速度(n 1)。只有這樣,繞組和旋轉磁場之間才會有相對運動來切割磁力線。因此,可以在轉子繞組導體中產生感應電動勢和電流,然后產生電磁轉矩以使轉子連同旋轉磁場的方向連續旋轉??梢钥闯鰊≠n 1,并且n<n 1,是低壓三相異步電機工作的必要條件,其中“異步電動機”的名稱來源于:它們之間的差異稱為“滑動”,它由差值和同步速度之間的比率表示:s =(n 1 -n)/ n 1。