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新闻中心
三相异步电机作为电动机运行
Date:2022-03-18        Hits:35        Back

1、三相异步电机作为电动机运行

三相异步电机作为电动机运行是其***普遍的工作状态。三相电流流入三相定于绕组产生旋转磁势,并在气隙中产生相应的旋转磁场。旋转磁场也是以同步转速11在旋转。为了电角度,即便于说明问题,在图1中用一对旋转的磁极来表示该旋转磁场。

当旋转磁场切割转子导体时,在其中产生感应电势,使转子导体中有电流流过。其方向可利用右手定则判断。转子电流与旋转磁场作用而产生电磁转矩,使转子以转速n旋转,从而把电能转换成机械能,作电动机运行。由左手定则判断可知:转子方向与磁场旋转方向相同,如图1(b)所示。

当异步电机作为电动机运行时,为了克服负载的阻力转矩,三相异步电动机的转速n总是略低于同步转速n1,以便气隙中的旋转磁场能够切割转子导体而在其中产生感应电势和感应电流,从而能够产生足够的电磁转矩来拖动转子旋转。如果转子的转速与同步转速相等,转向又相同,则气隙旋转磁场与转子导体之间没有相对运动,因而转子导体中就不会产生感应电势和电流,电机的电磁转矩也将为零。可见,异步电机产生电磁转矩的必要条件是,磁场的同步转速n1和转子的转速n不相等,即n1n。

把同步转速n1和转子转速n的差值称为转差,转差与同步转速n1的比值称为转差率,转差率用s来表示,即

转差率是异步电机的一个基本变量,它可以表示异步电机的各种不同运行状态。

(1)在电机刚起动时,转子转速n=0,则s=1,转子切割旋转磁场的相对速度为***大,转子中的电势及电流也***大。如果电动机产生的电磁转矩足以克服机械负载的阻力转矩,转子就开始旋转,转速会不断上升。

(2)随着转子转速n的上升,转差率s减小,转子切割旋转磁场的相对速度减小,转子中的电势及电流也减小。在额定状态下,转差率S的数值通常都是很小的,中小型异步电动机的转差率约为0.01—0.07,转子转速与同步转速相差并不很大。而空载时,因阻力矩很小,转子转速”很高,转差率则更小,约为0.004—0.007,可以认为转子转速近似等于同步转速。

(3)假设n=n1,则转差率s=0,此时转子导体不切割旋转磁场,转子中就没有感应电势及电流,也不产生电磁转矩。

可见,作电动机运行时,转速n在0~n1的范围内变化,而转差率则在1~0的范围内变化。

三相异步电动机的转速可用转差率来计算,即

2、三相异步电动机作为发电机运行

若异步电机的转轴上不是机械负载,而是用一原动机拖动异步电机的转子以大于同步转速的速度与旋转磁场同方向旋转,如图1(c)所示。此时,转子导体相对于旋转磁场的运动方向与图1(b)相反,转子导体中的电势及电流也反向。由左手定则可知,转子导体所产生的电磁转矩也与转子转向相反,起着制动作用。为了克服电磁转矩的制动作用,使转子能继续旋转下去,并保持n>nl,原动机就必须不断向电机输人机械功率,而电机则把输人的机械功率转换为电功率输出给电网,此时异步电机成为发电机。异步发电机运行时,转差率s为负值。

3、三相异步电机在制动状态下运行

若在外力作用下,使转子逆着旋转磁场方向转动,如图1(d)所示。比较图1(b)和图1(d)可见,此时,转子导体相对于磁场的运动方向与电动机运行状态相同,故转子导体中的电势和电流方向仍与电动机状态相同,作用在转子上的电磁转矩方向与旋转磁场方向一致,但却与转子转向相反,起了阻止转子旋转的作用,故称为三相异步电动机的制动运行。在这种情况下,它一方面消耗原动机的机械功率,同时也从电网吸收了电功率,这两部分功率

均变为三相异步电动机内部的损耗。制动运行时,由于转子逆着磁场方向旋转,n<0。则转差率S>1。

在3种运行状态下,转子转速总是与旋转磁场转速(同步转速)不同,因而称为异步电机。又由于异步电机的转子绕组并不直接与电源相接,而是依靠电磁感应的原理来产生感应电势和电流,从而产生电磁转矩使电动机旋转,因而异步电机又称为感应电机。

实际上,异步电机绝大多数都是作为电动机运行,异步发电机的性能不如同步发电机优越,因此仅用在特殊场合。制动运行往往是吊车等设备的一种特殊运行状态。