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三相电机基本知识

不管的同步电机还是异步电机,它们都是由定子和转子两部分组成。顾名思义,定子就是电机内固定不动的部分,转子就是电机旋转部分。

电动机定子又分为定子铁心和定子绕组,转子同样也分为转子铁芯和转子绕组。比如下图就是电动机的定子铁心及定子绕组(线圈)。

电动机定子的主要作用:当定子线圈通入三相交流电以后,定子线圈会产生旋转磁场,磁场的旋转速度和电源的频率有关。

我们可以简单的理解成,当给定子线圈通入三相交流电以后,定子线圈会产生旋转磁场,就像有一个磁铁在定子铁芯内旋转一样。如果加快电源频率,那磁铁旋转速度也加快;反之,降低电源频率,磁铁旋转速度就会降低。所以我们就可以通过控制电源的频率,来达到调节电机定子磁场旋转速度。

假设给三相电机定子绕组通入三相交流电,此时如果在定子铁芯的内圆里放一个小钢珠。我们可以看到小钢珠会吸附在铁芯上,并跟着磁场旋转起来。

同步电机和异步电机它们的定子绕组都是一样的,主要区别在于转子。下面我们再来了解一下它们的基本原理。

同步电动机原理

假设把永磁铁做成电机转子,由于转子永磁铁和定子磁场互相吸引,所以转子永磁铁会跟着定子绕组的磁场一起旋转。如果定子铁芯磁场旋转越快,转子(电机)的速度也就越快。因为电机转速和磁场的转速一致,所以叫同步电动机。

由于永磁铁的磁场强度比较弱,所带的负荷比较轻,所以很多同步电机转子都采用电磁铁来替代用永磁铁,也就是把转子做成一个电磁铁。电磁铁的线圈称之为励磁绕组。

异步电动机原理

异步电动机按照转子结构分为两种形式,分别为鼠笼式异步电机和绕线式异步电动机。,这里就以最常用的鼠笼式异步电机为例。

鼠笼式异步电机的转子一般采用铸铝式转子,它的绕组是铜条或者铝条,绕组两端都焊接在一起,像一个老鼠笼子一样。

定子绕组通入三相交流电以后,定子旋转磁场会切割转子绕组,从而在绕组(铝条)上感应出电流。绕组(铝条)上有电流通过以后,在磁场中会受到电磁力的作用而加速旋转。

随着电机(转子)旋转速度越来越快,当转子速度=定子磁场速度时,两者保持相对静止。此时,旋转磁场和转子绕组没有相对运动(即没有切割转子绕组),转子就会失去电磁力而减速。当电机减速以后,旋转磁场和转子绕组又出现了相对运动,转子又会受到电磁力而加速旋转。

简单的讲,交流异步电机它是依靠旋转磁场和转子之间相对运动来获取旋转力的。当电机转速一旦达到磁场速度,就会失去旋转力而减速;减速以后又有相对运动,所以又会加速。所以电机一直处于加速、减速状态。因为电机转速和磁场转速不一致,所以叫异步电机。

两者的优缺点及应用

同步电机转速与定子磁场转速同步,不论电机负载大小,只要不失步,电机转速就不会变化。只要调节电源频率就能达到精确调节电机转速,适用于精密调速场合。同步电机因为精度高、做工复杂、成本高、维修困难,应用不如异步电机广泛,多应用于大型发电机。

异步电动机的转速低于定子磁场转速,而且和负载大小有关,电机转速会随负载大小的变化而变化。异步电机因为结构简单、成本低、安装方便、结实耐用,所以得到了广泛的应用。在我国电动机械中,异步电机最少占八成以上。

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