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把異步電機的定子接到三相電源時,定子中會有三相電流流過,定子電流產生一系列的氣隙旋轉磁密。其中起主要作用的是以同步速、順著繞組相序旋轉的基波氣隙旋轉磁密。同步速的大小決定子電網的頻率和繞組極對數,即 圖1(a)是一臺二極異步電機的示意圖,n1箭頭表示氣隙磁密的旋轉方向,最里邊的那個大圓圈代表轉子,其中兩個小圓圈代表轉子繞組的導體,先考慮轉子還沒有轉起來的情況。氣隙旋轉磁密形象地用N,S極表示,在圖中所示的瞬間,N極在上面,S極在下面。 于是,轉子導體切割氣隙旋轉磁密而感應電勢,它的方向如圖1中的[圖片]和⊙所示。因為轉子繞組是短路的,在轉子繞組中會有電流,圖1所示瞬間,導體中電流的方向假設與感應電勢同相。 根據氣隙旋轉磁密的極性和電流方向,利用左手定則可以看出,會產生一個與氣隙旋轉磁密同方向的電磁轉矩作用在轉子上。如果這個電磁轉矩能克服加在轉子上的負載轉矩,轉子就能旋轉起來,并加速旋轉。只要轉子的轉速低于同步轉速,轉子導體中的感應電勢和電流方向不變,電磁轉矩的方向也不變,是驅動性質的轉矩。 (a)電動機;(b)發電機;(c)電磁制動 圖1 異步電機的三種運行狀態 如果轉子的轉速加速到等于同步轉速n1時,轉子繞組和氣隙旋轉磁密之間就沒有相對運動,當然轉子繞組也就不再感應電勢了,電流和電磁轉矩統統都等于零。這就是說,這種情況不可能維持下去。 但是,只要n<n1,轉子繞組和氣隙旋轉磁密之間就有相對運動,轉子繞組里就會有電流,也就有電磁轉矩作用在轉子上。當電磁轉矩等于負載轉矩時,轉子就以恒速運行。這種情況下,定子方面從電源吸收有功功率。這就是異步電動機簡單的運行原理??梢?,異步電動機轉子的轉速n不可能達到同步轉速n1,一般總是略小于n1,異步二字就是由此而來的。 通常把同步轉速、和電動機轉子轉速二者之差與同步轉速的比值叫做轉差率(也叫轉差或滑差),用s表示。轉差率的定義為: s是一個沒有單位的量,它的大小能反映電動機轉子的轉速。例如,n=0時,s=1;n=n1時,s=0;n>n1時,s為負;電動機轉子的轉向與氣隙旋轉磁密相反時,s>1。 如果用另一臺原動機拖動電動機,使它的轉速高于同步轉速n1運行,即n>n1,這時導體中電勢、電流的方向以及產生的電磁轉矩的方向也反了,如圖1(b)所示。這種情況下,電磁轉矩對原動機來說,是一個制動轉矩。要保持電機轉子繼續轉動,原動機必須給電機輸入機械功率。 于是,異步電機的定子方面由從電網吸收電功率,改變為向電網發出電功率,即處于發電機運行狀態。 如果用其他機械拖動電機轉子向著氣隙旋轉磁密相反的方向轉動,即,s>1,如圖1(c)。這時轉子中電勢、電流的方向仍然與電動機工作狀態時一樣,作用在轉子上的電磁轉矩方向仍然與氣隙旋轉磁密的方向一致,但是。與轉子的實際轉向卻相反了??梢?,這時的電磁轉矩與拖動機械加在電機轉子上的轉矩的方向相反,互相平衡,而電磁轉矩為制動轉矩。我們把這種情況叫做電機處于電磁制動運行狀態。 電機除了吸收拖動機械的機械功率外,還從電網吸收了電功率。這兩部分功率在電機內部都以損耗的方式最終轉化為熱能散發出來。 |