三相感應電動機的工作原理
圖1為一台三相感應電動機模型,其定子槽內嵌放三相對稱繞組,轉子槽內放置導條,將所有導條的兩端分別用兩個短路環短接,形成閉合的轉子繞組。
如果開始時轉子轉速為零,轉子導條切割旋轉磁場會產生感應電動勢e,由於轉子導條是短路的,因而轉子導體中將會出現短路電流i。根據右手定則:N極下的轉子導體中的感應電動勢的方向以及電流有功分量的方向為進入紙面;S極下為流出紙面。轉子電流i與氣隙磁場相互作用,將產生電磁力,其方向由左手定則確定。電磁力產生的轉矩,稱為電磁轉矩。在電磁轉矩的作用下,轉子就會順著旋轉磁場的方向旋轉起來。
由於轉子方的電動勢和電流是靠電磁感應作用產生的,故這種電動機稱為感應電動機。另外,如果轉子轉速與旋轉磁場的同步轉速相同,轉子導條中就不會出現感應電動勢,也就沒有電磁力和電磁轉矩了,所以感應電動機正常運行時,轉子轉速與旋轉磁場轉速之間總是有差異的,因此感應電動機也稱為異步電動機。
三相感應電動機的特性
具國際互換性:採用IEC (International Electrotechnical Commission) 制定之國際標準尺寸 ,具國際互換性。
特性優異:由於轉部慣性小,加速轉矩大,起動、 停止時間短,對於起動、停止頻繁的機器可提高其工作效率。
振動、噪音小:機械結構設計完美,加工與組立精良,且經精密之平衡,幾乎沒有振動與噪音。
保養方便:採用高級油封軸承,不須添換潤滑油脂,保養方便。
小型輕量:框號降低、體小量輕、節省空間、搬運安裝容易,便於設計施工。
E/B/F級絕緣材料:採用耐熱、耐濕、耐化學的E/B/F級絕緣材料,安全耐用、壽命最長。
框號 | 絕緣等級 | 最高可耐溫度 |
63-112M | E | 120℃ |
132S-180M | B | 130℃ |
180L-250M | F | 155℃ |
三相感應電動機的調速
近年來,隨著電力電子技術、微電子技術、計算機技術以及自動控制技術的飛速發展,三相感應電動機的調速技術也迅速發展,並日趨完善,大有取代用直流電動機調速的趨勢。在工業套用中,凡是能用直流電動機調速的場合,都能改用交流調速。由於感應電動機一般不帶換向器,能製成直流電動機達不到的大容量、高轉速、高電壓的調速系統,另外,對大部分不需調速的風機、泵類負載,採用交流調速後,可以大幅度節能,因而對感應電動機進行調速、節能的研究具有重要意義。
由感應電動機的轉速公式:
可知,要改變感應電動機的轉速n,可以採用以下3種方法:
(1)變極調速。改變極對數p,以改變定子旋轉磁場的同步轉速n來實現調速。
(2)變頻調速。改變供電電源頻率f,以改變定子旋轉磁場的同步轉速n來實現調速。
(3)變轉差率調速。改變電動機的轉差率s來實現調速,分為降低定子電壓調速、轉子迴路串接電阻調速和串級調速等方法。
三相感應電動機的套用領域
三相感應電動機主要套用於計算機外部設備、車床系統、光電組合裝置、閥門控制系統、核反應堆、平面磨床、數控工具機、自動繞線機、電子鐘錶及醫療設備等領域中。