異步電動(dòng)機(jī)的工作原理
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- 發(fā)布時(shí)間：2014/8/22 8:57:27
- 作者：tn_yinhe
異步電機(jī)即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n和定子旋轉(zhuǎn)磁場n1不同的感應(yīng)電機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)的工作原理簡單的說，當(dāng)n<n1時(shí)電能轉(zhuǎn)換機(jī)械能，表現(xiàn)為電動(dòng)機(jī)，當(dāng)n>n1 時(shí)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)，當(dāng)n與n1反相時(shí)電能和機(jī)械能全部轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)內(nèi)部鐵芯和繞組損耗，表現(xiàn)為制動(dòng)狀態(tài)。
一、異步電動(dòng)機(jī)的種類
1、按定子電源相數(shù)分：單相異步電動(dòng)機(jī)、兩相異步電動(dòng)機(jī)、三相異步電動(dòng)機(jī)；
2、按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)、繞線型異步電動(dòng)機(jī)；
二、異步電動(dòng)機(jī)的工作原理
1、異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)
異步電動(dòng)機(jī)由固定不變的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩個(gè)基本單元構(gòu)成。定子部分主要包括定子鐵芯、定子繞組、基座，轉(zhuǎn)子部分主要包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組（閉合導(dǎo)體），在定子鐵芯的內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓有均勻分布的槽，其作用是嵌放繞組，如圖1所示。
圖1 異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖
轉(zhuǎn)子和定子之間留有很小的氣隙（中、小型異步電動(dòng)機(jī)一般在0.2~1.5mm左右），保證轉(zhuǎn)子可以在定子中能自由旋轉(zhuǎn)。
2、異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生
以三相異步電動(dòng)機(jī)為例，圖1將定子鐵芯徑向兩個(gè)線端連接在一起組成一相，例如始端A和終端X連接作為一相，始端B和終端Y連接作為一相，始端C與終端Z連接作為一相，這樣就構(gòu)成了三相電機(jī)，向定子三相繞組通三相對(duì)稱的交流電，即幅值大小相等，頻率相等，相位相差 ，如圖2所示。
圖2 三相對(duì)稱的交流電
圖3 異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的形成
當(dāng)交流電相位θ=00 時(shí)，IA=0，IB為負(fù)值，IC為正值，此時(shí)，線端A、X沒有電流，繞組BY電流從Y流進(jìn)B流出，繞組CZ電流從C流進(jìn)Z流出，由安培右手螺旋定則得到圖（a）中的磁感線的方向（如虛線箭頭所示）。
當(dāng)交流電相位θ=1200時(shí)，IB=0，IA為正，IC為負(fù)值，此時(shí)，線端B、Y沒有電流，繞組AX電流從A流進(jìn)X流出，繞組CZ電流從Z流進(jìn)C流出，由安培右手螺旋定則得到圖（b）中磁感線的方向（如虛線箭頭所示）。
當(dāng)交流電相位θ=2400時(shí)，IC=0，IA為負(fù)，IB為正，此時(shí)，線端C、Z沒有電流，繞組AX電流從X流進(jìn)A流出，繞組BY電流從B流進(jìn)Y流出，由安培右手螺旋定則得到圖（c）中磁感線方向（如虛線箭頭所示）。
當(dāng)交流電相位 時(shí)和圖（a）狀態(tài)一樣，重復(fù)前面的過程，可以看出，定子繞組中三相交流電變化一個(gè)周期，空間的合成磁場也隨著交流電的相序變化一周，隨著交流電的不斷變化，空間合成磁場不停旋轉(zhuǎn)，于是形成旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場的方向由接入定子的交流電相序決定，只要改變交流電的接入相序（比如接入的A相改為接入B相）旋轉(zhuǎn)磁場的相序隨著變化。
3、異步電動(dòng)機(jī)的工作原理
由于旋轉(zhuǎn)磁場不斷切割轉(zhuǎn)子中的閉合導(dǎo)體，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，再由轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流和旋轉(zhuǎn)磁場的相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子隨著旋轉(zhuǎn)磁場的方向同向運(yùn)轉(zhuǎn)。比如籠型異步電動(dòng)機(jī)，由于旋轉(zhuǎn)磁場順時(shí)針切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，相當(dāng)于導(dǎo)體逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)用右手定則，讓磁感線垂直穿過手心，拇指指向?qū)w的運(yùn)動(dòng)方向，四指的方向就是感應(yīng)電流的方向（如圖4所示籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組電流的方向），然后應(yīng)用左手定則，磁感線穿過手心，四指指向電流運(yùn)動(dòng)方向，大拇指方向即為轉(zhuǎn)子受到電磁力的方向（如圖所示電磁轉(zhuǎn)矩矩T方向），在電磁力的作用下形成電磁轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖4 籠型異步電動(dòng)機(jī)截面圖
在異步電動(dòng)機(jī)中，為保持旋轉(zhuǎn)磁場始終切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于旋轉(zhuǎn)磁場的速度。
三、異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用與測量
異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價(jià)格低廉，運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、與變頻器配套使用調(diào)速方便等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、傳送帶、功率不大的水泵、通風(fēng)機(jī)等生產(chǎn)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)。
由于異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中必須從電網(wǎng)吸收感性無功功率，空載試驗(yàn)時(shí)，輸出機(jī)械功率很小，電機(jī)輸入電流主要用于建立勵(lì)磁，功率因數(shù)較低，因此，必須采用在低功率因數(shù)下仍然能夠準(zhǔn)確執(zhí)行測量任務(wù)的測試儀器，湖南銀河電氣有限公司在多年從事各類電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、調(diào)試的基礎(chǔ)上，針對(duì)三相異步電機(jī)試驗(yàn)需求專門設(shè)計(jì)
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