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首頁(yè)-傲世皇朝平臺(tái)-官方商務(wù)網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機(jī)。 電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。 把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機(jī)， 而把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備叫做電動(dòng)機(jī)。
在生產(chǎn)上主要用的是交流電動(dòng)機(jī)， 特別三相異步電動(dòng)機(jī)， 因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。它被廣泛地用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳送帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。
三相異步電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)基本組成部分為定子 （固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。此外還有端蓋、風(fēng)扇等附屬部分，如圖 5-1所示。
鼠籠式電動(dòng)機(jī)由于構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，工作可靠，使用方便，成為了生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。
為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)， 在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙， 中小型電動(dòng)機(jī)的空氣隙約在 0.2~1.0mm之間。
2．三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理1）．基本原理為了說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理， 我們做如下演示實(shí)驗(yàn)， 如圖 5-2 所示。
(1)．演示實(shí)驗(yàn)：在裝有手柄的蹄形磁鐵的兩極間放置一個(gè)閉合導(dǎo)體， 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng)蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)， 將發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體也跟著旋； 若改變磁鐵的轉(zhuǎn)向， 則導(dǎo)體的轉(zhuǎn)向也跟著改變。
(2)．現(xiàn)象解釋：當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，鼠籠式導(dǎo)體切割磁力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。 感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個(gè)電磁力的作用， 于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)， 這就是異步電動(dòng)機(jī)的基本原理。
圖 5-3 表示最簡(jiǎn)單的三相定子繞組 AX、BY、CZ，它們?cè)诳臻g按互差 1200的規(guī)律對(duì)稱排列。并接成星形與三相電源 U、V、W 相聯(lián)。則三相定子繞組便通過(guò)三相對(duì)稱電流： 隨著電流在定子繞組中通過(guò)， 在三相定子繞組中就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) (圖 5-4)。
圖 5-3 三相異步電動(dòng)機(jī)定子接線Ai ，AX 繞組中無(wú)電流； Bi 為負(fù)， BY 繞組中的電流從 Y 流入 B1流出； Ci 為正， CZ 繞組中的電流從 C 流入 Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖 5-4（a）所示。
當(dāng) t=1200 時(shí)， 0Bi ，BY 繞組中無(wú)電流； Ai 為正， AX 繞組中的電流從 A流入 X 流出； Ci 為負(fù)，CZ繞組中的電流從 Z流入 C流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖 5-4（b）所示。
當(dāng) t=2400 時(shí)， 0Ci ，CZ 繞組中無(wú)電流； Ai 為負(fù)， AX 繞組中的電流從 X流入 A 流出； Bi 為正， BY 繞組中的電流從 B 流入 Y 流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖 5-4（c）所示。
可見(jiàn)，當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)， 合成磁場(chǎng)也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。 隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化， 產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)也不斷地旋，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向是由三相繞組中電流相序決定的，若想改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向，只要改變通入定子繞組的電流相序， 即將三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)即可。這時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也跟著改變。
三相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)。 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)和三相繞組的安排有關(guān)。
當(dāng)每相繞組只有一個(gè)線圈， 繞組的始端之間相差 1200空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有一對(duì)極，即 p=1；
當(dāng)每相繞組為兩個(gè)線圈串聯(lián)，繞組的始端之間相差 600空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)極，即 p=2；
同理，如果要產(chǎn)生三對(duì)極， 即 p=3的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)， 則每相繞組必須有均勻安排在空間的串聯(lián)的三個(gè)線圈，繞組的始端之間相差 400（=1200/p）空間角。極數(shù) p與繞組的始端之間的空間角 的關(guān)系為：
三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 n0與電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù) p 有關(guān)，它們的關(guān)系是：
由（5-1）可知，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 n0決定于電流頻率 f1和磁場(chǎng)的極數(shù) p。對(duì)某一異步電動(dòng)機(jī)而言， f1和 p通常是一定的，所以磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速 n0是個(gè)常數(shù)。
在我國(guó)，工頻 f1=50Hz，因此對(duì)應(yīng)于不同極對(duì)數(shù) p的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速 n0，見(jiàn)表5-1
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向相同， 但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 n0 相等，否則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而磁力線就不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體， 轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、 轉(zhuǎn)子電流以及轉(zhuǎn)矩也就都不存在。 也就是說(shuō)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間存在轉(zhuǎn)速差， 因此我們把這種電動(dòng)機(jī)稱為異步電動(dòng)機(jī)， 又因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理是建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的，故又稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
轉(zhuǎn)差率 s——用來(lái)表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速 n0相差的程度的物理量。即：
當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速 n0開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子則因機(jī)械慣性尚未轉(zhuǎn)動(dòng)， 轉(zhuǎn)子的瞬間轉(zhuǎn)速 n=0，這時(shí)轉(zhuǎn)差率 S=1。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)之后， n0，（n0-n）差值減小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率 S1。如果轉(zhuǎn)軸上的阻轉(zhuǎn)矩加大，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n降低，即異步程度加大，才能產(chǎn)生足夠大的感受電動(dòng)勢(shì)和電流， 產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩， 這時(shí)的轉(zhuǎn)差率 S增大。反之，S減小。異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)， 轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速一般很接近，轉(zhuǎn)差率很小。在額定工作狀態(tài)下約為 0.015~0.06之間。
有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速 n=975r/min，電源頻率 f=50Hz，求電動(dòng)機(jī)的極數(shù)和額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率 S。解：由于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速接近而略小于同步轉(zhuǎn)速，而同步轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于不同的極對(duì)數(shù)有一系列固定 的數(shù)值。顯然，與 975r/min 最相 近的同步轉(zhuǎn)速n0=1000r/min，與此相應(yīng)的磁極對(duì)數(shù) p=3。因此，額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率為：
三相異步電動(dòng)機(jī)中的電磁關(guān)系同變壓器類似， 定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。給定子繞組接上三相電源電壓，則定子中就有三相電流通過(guò)， 此三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)， 其磁力線通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子鐵心而閉合，這個(gè)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子和定子的每相繞組中都要感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。
