三相异步电动机的内部工作原理是什么?

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三相交流异步电动机的内部工作原理是什么?

答:首先解释“三相”;三相交流电动机是指它具有三相绕组,并且由三相交流电源供电的电动机。该电动机的转矩较大、效率较高,多用于中大功率动力设备中。

如下图所示,三相异步电动机结构由定子、转子、转轴、轴承、外壳等部分组成。


三相异步电动机的定子部分安装在电动机的外壳内,与外壳制成一体。它的定子部分主要由定子绕组和定子铁芯部分构成。

三相交流电动机的定子是圆筒形的,套在转子的外部,转子是圆柱形的,位于定子内部。

三相交流绕组均匀的分布在360º定子铁芯中。

转子是三相交流异步电动机的旋转部分,当定子绕组接通交流电源时,产生电磁感应,通过感应电动机定子形成的旋转磁场,产生感应转矩而转动。(在旋转磁场的作用下,磁力线切割转子导体,在转子导体中产生感应电动势,并且有电流流过)。常见的三相交流异步电动机的转子有两种结构形式,即鼠笼型和绕线型。

三相交流异步电动机“异步”的由来;当三相交流异步电动机→接通三相电源后,定子绕组有电流通过,此时便产生一个转速为n的旋转磁场。在旋转磁场的作用下,电动机转子受到电磁力的作用,便以转速n开始旋转。这里n始终不会加速到no,因为只有这样,定子与转子才会有滞后的相对运动而切割磁力线,在转子导体中产生感应电动势和电流,从而产生电磁转矩,使转子按照旋转磁场的方向连续运转。定子磁场对转子的异步转矩是异步电动机工作的必要条件,“异步”

的名称由此而产生。由于三相异步电动机的运转是以电磁感应为作用原理,因此人们也称为它为“感应电动机”。

由于三相交流电源的相位差为120º,所以三相交流异步电动机的绕组也要与交流电源一致,于是三相绕组在360º空间上呈120º来对称分布。

下面简单说一下三相交流异步电动机运转原理;


图1一1为异步电动机的简单模型图。在一个可旋转马蹄形磁铁中,放置一只可自由转动的鼠笼状短路绕组。当转动马蹄形磁铁时,鼠笼就会跟着它向相同方向旋转。这是因为磁铁转动后,它的磁力线切割鼠笼的导体,在导体中产生感应电动势,根据右手定则可确定电动势的方向(鼠笼上半部导体的电动势的方向朝里,用符号㊣表示,下半部分导体的电动势方向朝外,用符号©)入图1一2所示。

由于鼠笼导体是短路的,因此在电动势作用下,导体中就电流通过,电流方向与电动势方向相同。带电导体中的电流在磁场中要受力的作用,力F的方向可由左手定则决定。这就是三相异步电动机简单的运转原理。


以上为个人观点仅供参考。

知足常乐于上海2018.7.31日


知足常乐98954541


回答:三相异步电机的工作原理

三相异步电动机有绕线式转子和鼠笼式转子两种形式,前者结构较复杂,用于需要调速或输出力矩较大的场合;后者结构简单,控制和启动方便,使用十分广泛,


三相异步电机的结构

三相异步电机主要部件为转子、定子、外壳及尾部风扇组成,转子和风扇同轴。


三相异步电机的转动原理


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利用闭合线圈在磁场中的电磁感性定律:将闭合线圈放入变化磁场中,线圈产生感性电流,感性电流所受电磁力总是试图阻止闭合线圈中磁场的变化

也就是说,当一个磁铁接近闭合线圈时,线圈的磁通变化,产生感性电流,根据左手定则,线圈在磁铁磁场中收到电磁力作用,让线圈与磁铁同向移动,试图阻止磁铁磁场接近线圈(表现为斥力)

而当磁铁离开线圈时,线圈又跟随磁铁移动,表现为吸力,阻止磁铁磁场远离线圈

三相电动机的定子绕组就相当于电磁铁,转子就是铸造好的闭合线圈,如此,通电后定子绕组磁场开始增强,转子为了“规避”这个闯入的磁场,开始主动后撤与定子保持距离,随着定子绕组的三相磁场在电机里旋转,转子也开始连续后撤,跟着旋转!

然而,一旦转子和定子磁场的转速相同,也就意味着磁场接近线圈的速度与线圈离开的速度相同,如此一来,线圈中的磁场将不再发生变化,线圈(转子)将不再产生感性电流,线圈也就不再受力!转子减速停转,而因为减速,转子与定子速度又重新出现差异,感性电流重现,转子又开始收到定子吸力作用!被定子加速!

这样的过程反复重复,从而使转子与定子磁场即保持稳定的转差,又能被定子磁场稳定“锁死”

一般一个本应该三千转的电机,异步模式下运行,其转速降为2850转,有15转的转差


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三相异步电动机结构

与所有电动机一样,三相感应电动机包括定子(静止部分)和转子(旋转)。每个都包含承载电流的电绕组,从而产生磁场,磁场的相互作用产生使转子和负载旋转的扭矩,这种特殊的机器是“全封闭,风扇冷却”电机,简称TEFC。这意味着电动机是密封的,因此不会在电动机的内部和外部之间交换空气,内部空气由转子本体末端的桨叶搅拌,风扇叶片位于电机外壳之外,并将空气拉过电机外壳,以帮助冷却电机。

工作原理

1. 三相异步电动机定子

三相感应电动机的定子由多个槽构成,构成三相绕组电路,与三相交流电源连接,我们将三相绕组以这种方式布置在槽中,当我们接通三相AC电源时它们产生一个旋转磁场。

2. 三相异步电动机转子

三相感应电动机的转子由带有平行槽的圆柱形叠片铁芯组成,可以承载导体。导体是安装在每个槽中的铜或铝棒,并由端环短路,槽不是精确地平行于轴的轴线,而是有点倾斜的槽,因为这种布置减少了磁性嗡嗡声并且可以避免电动机的停转。

3. 原理:旋转磁场的产生

电动机的定子由重叠的绕组偏移120°的电角度组成,当我们将初级绕组或定子连接到三相交流电源时,它建立了以同步速度旋转的旋转磁场。

旋转后的秘密: 根据法拉第定律 ,在任何电路中感应的电动势都是由于通过电路的磁通量变化率。由于感应电动机中的转子绕组通过外部电阻闭合或直接由端环短路,并切断定子旋转磁场,因此在转子铜条中感应出电动势,并且由于该电动势,电流流过转子导体。

这里,旋转磁通和静态转子导体之间的相对速度是电流产生的原因; 因此根据伦茨定律,转子将以相同的方向旋转以减小原因,即相对速度。

因此,从三相感应电动机的工作原理可以看出,转子速度不应达到定子产生的同步速度。如果速度变得相等,则没有这样的相对速度,因此在转子中没有感应出电动势,并且没有电流流动,因此不会产生扭矩。因此,转子不能达到同步速度。定子(同步速度)和转子速度之间的差异称为滑差。所述的旋转磁场在感应电动机的优点在于,需要将转子被制成没有电连接。

因此三相感应电动机的点有:

  • 自启动。
  • 由于没有可能引起火花的换向器和电刷,因此电枢反应和电刷产生的火花更少。
  • 坚固。
  • 经济。
  • 更易于维护。

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简单来说,三相固定绕组产生了三极的旋转磁场,使得转子内由于切割磁力线而产生感生电流,与旋转磁场的作用而发生跟着磁场异步旋转,转速略小于磁场的转速。这就是异步的基本原理。转速之差是为了维持转子中的感生电流所必须。一般是不可能实现同步旋转的。


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外围(定子)通电线圈产生高速旋转磁场,使得内部(转子)感应电流,两个磁场因磁力作用,于是跟着旋转磁场旋转。

电机的转速取决于磁场速度,磁场速度和交流电频率和绕组数量相关。

内部转子因为形状像过去抓捕老鼠的笼子,又称鼠笼式异步交流电机


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