三相異步電動機的內部工作原理是什麼?

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三相交流異步電動機的內部工作原理是什麼?

答:首先解釋“三相”;三相交流電動機是指它具有三相繞組,並且由三相交流電源供電的電動機。該電動機的轉矩較大、效率較高,多用於中大功率動力設備中。

如下圖所示,三相異步電動機結構由定子、轉子、轉軸、軸承、外殼等部分組成。


三相異步電動機的定子部分安裝在電動機的外殼內,與外殼製成一體。它的定子部分主要由定子繞組和定子鐵芯部分構成。

三相交流電動機的定子是圓筒形的,套在轉子的外部,轉子是圓柱形的,位於定子內部。

三相交流繞組均勻的分佈在360º定子鐵芯中。

轉子是三相交流異步電動機的旋轉部分,當定子繞組接通交流電源時,產生電磁感應,通過感應電動機定子形成的旋轉磁場,產生感應轉矩而轉動。(在旋轉磁場的作用下,磁力線切割轉子導體,在轉子導體中產生感應電動勢,並且有電流流過)。常見的三相交流異步電動機的轉子有兩種結構形式,即鼠籠型和繞線型。

三相交流異步電動機“異步”的由來;當三相交流異步電動機→接通三相電源後,定子繞組有電流通過,此時便產生一個轉速為n的旋轉磁場。在旋轉磁場的作用下,電動機轉子受到電磁力的作用,便以轉速n開始旋轉。這裡n始終不會加速到no,因為只有這樣,定子與轉子才會有滯後的相對運動而切割磁力線,在轉子導體中產生感應電動勢和電流,從而產生電磁轉矩,使轉子按照旋轉磁場的方向連續運轉。定子磁場對轉子的異步轉矩是異步電動機工作的必要條件,“異步”

的名稱由此而產生。由於三相異步電動機的運轉是以電磁感應為作用原理,因此人們也稱為它為“感應電動機”。

由於三相交流電源的相位差為120º,所以三相交流異步電動機的繞組也要與交流電源一致,於是三相繞組在360º空間上呈120º來對稱分佈。

下面簡單說一下三相交流異步電動機運轉原理;


圖1一1為異步電動機的簡單模型圖。在一個可旋轉馬蹄形磁鐵中,放置一隻可自由轉動的鼠籠狀短路繞組。當轉動馬蹄形磁鐵時,鼠籠就會跟著它向相同方向旋轉。這是因為磁鐵轉動後,它的磁力線切割鼠籠的導體,在導體中產生感應電動勢,根據右手定則可確定電動勢的方向(鼠籠上半部導體的電動勢的方向朝裡,用符號㊣表示,下半部分導體的電動勢方向朝外,用符號©)入圖1一2所示。

由於鼠籠導體是短路的,因此在電動勢作用下,導體中就電流通過,電流方向與電動勢方向相同。帶電導體中的電流在磁場中要受力的作用,力F的方向可由左手定則決定。這就是三相異步電動機簡單的運轉原理。


以上為個人觀點僅供參考。

知足常樂於上海2018.7.31日


知足常樂98954541


回答:三相異步電機的工作原理

三相異步電動機有繞線式轉子和鼠籠式轉子兩種形式,前者結構較複雜,用於需要調速或輸出力矩較大的場合;後者結構簡單,控制和啟動方便,使用十分廣泛,


三相異步電機的結構

三相異步電機主要部件為轉子、定子、外殼及尾部風扇組成,轉子和風扇同軸。


三相異步電機的轉動原理


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利用閉合線圈在磁場中的電磁感性定律:將閉合線圈放入變化磁場中,線圈產生感性電流,感性電流所受電磁力總是試圖阻止閉合線圈中磁場的變化

也就是說,當一個磁鐵接近閉合線圈時,線圈的磁通變化,產生感性電流,根據左手定則,線圈在磁鐵磁場中收到電磁力作用,讓線圈與磁鐵同向移動,試圖阻止磁鐵磁場接近線圈(表現為斥力)

而當磁鐵離開線圈時,線圈又跟隨磁鐵移動,表現為吸力,阻止磁鐵磁場遠離線圈

三相電動機的定子繞組就相當於電磁鐵,轉子就是鑄造好的閉合線圈,如此,通電後定子繞組磁場開始增強,轉子為了“規避”這個闖入的磁場,開始主動後撤與定子保持距離,隨著定子繞組的三相磁場在電機裡旋轉,轉子也開始連續後撤,跟著旋轉!

然而,一旦轉子和定子磁場的轉速相同,也就意味著磁場接近線圈的速度與線圈離開的速度相同,如此一來,線圈中的磁場將不再發生變化,線圈(轉子)將不再產生感性電流,線圈也就不再受力!轉子減速停轉,而因為減速,轉子與定子速度又重新出現差異,感性電流重現,轉子又開始收到定子吸力作用!被定子加速!

這樣的過程反覆重複,從而使轉子與定子磁場即保持穩定的轉差,又能被定子磁場穩定“鎖死”

一般一個本應該三千轉的電機,異步模式下運行,其轉速降為2850轉,有15轉的轉差


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三相異步電動機結構

與所有電動機一樣,三相感應電動機包括定子(靜止部分)和轉子(旋轉)。每個都包含承載電流的電繞組,從而產生磁場,磁場的相互作用產生使轉子和負載旋轉的扭矩,這種特殊的機器是“全封閉,風扇冷卻”電機,簡稱TEFC。這意味著電動機是密封的,因此不會在電動機的內部和外部之間交換空氣,內部空氣由轉子本體末端的槳葉攪拌,風扇葉片位於電機外殼之外,並將空氣拉過電機外殼,以幫助冷卻電機。

工作原理

1. 三相異步電動機定子

三相感應電動機的定子由多個槽構成,構成三相繞組電路,與三相交流電源連接,我們將三相繞組以這種方式佈置在槽中,當我們接通三相AC電源時它們產生一個旋轉磁場。

2. 三相異步電動機轉子

三相感應電動機的轉子由帶有平行槽的圓柱形疊片鐵芯組成,可以承載導體。導體是安裝在每個槽中的銅或鋁棒,並由端環短路,槽不是精確地平行於軸的軸線,而是有點傾斜的槽,因為這種佈置減少了磁性嗡嗡聲並且可以避免電動機的停轉。

3. 原理:旋轉磁場的產生

電動機的定子由重疊的繞組偏移120°的電角度組成,當我們將初級繞組或定子連接到三相交流電源時,它建立了以同步速度旋轉的旋轉磁場。

旋轉後的秘密: 根據法拉第定律 ,在任何電路中感應的電動勢都是由於通過電路的磁通量變化率。由於感應電動機中的轉子繞組通過外部電阻閉合或直接由端環短路,並切斷定子旋轉磁場,因此在轉子銅條中感應出電動勢,並且由於該電動勢,電流流過轉子導體。

這裡,旋轉磁通和靜態轉子導體之間的相對速度是電流產生的原因; 因此根據倫茨定律,轉子將以相同的方向旋轉以減小原因,即相對速度。

因此,從三相感應電動機的工作原理可以看出,轉子速度不應達到定子產生的同步速度。如果速度變得相等,則沒有這樣的相對速度,因此在轉子中沒有感應出電動勢,並且沒有電流流動,因此不會產生扭矩。因此,轉子不能達到同步速度。定子(同步速度)和轉子速度之間的差異稱為滑差。所述的旋轉磁場在感應電動機的優點在於,需要將轉子被製成沒有電連接。

因此三相感應電動機的點有:

  • 自啟動。
  • 由於沒有可能引起火花的換向器和電刷,因此電樞反應和電刷產生的火花更少。
  • 堅固。
  • 經濟。
  • 更易於維護。

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簡單來說,三相固定繞組產生了三極的旋轉磁場,使得轉子內由於切割磁力線而產生感生電流,與旋轉磁場的作用而發生跟著磁場異步旋轉,轉速略小於磁場的轉速。這就是異步的基本原理。轉速之差是為了維持轉子中的感生電流所必須。一般是不可能實現同步旋轉的。


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外圍(定子)通電線圈產生高速旋轉磁場,使得內部(轉子)感應電流,兩個磁場因磁力作用,於是跟著旋轉磁場旋轉。

電機的轉速取決於磁場速度,磁場速度和交流電頻率和繞組數量相關。

內部轉子因為形狀像過去抓捕老鼠的籠子,又稱鼠籠式異步交流電機


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