1.轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢
三相異步電動機是利用旋轉(zhuǎn)磁場和電磁感應(yīng)原理工作。設(shè)某一瞬間三相交流電在定子繞組中合成的旋轉(zhuǎn)磁場如圖示此時旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速n0順時針旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生相對運動,轉(zhuǎn)子繞組切割磁場,在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。
感應(yīng)電動勢的方向由右手定則確定,可假定轉(zhuǎn)子繞組向逆時針方向運動切割磁場。伸出右手,掌心迎向旋轉(zhuǎn)磁場的N極,大拇指與四指垂直,大拇指指向轉(zhuǎn)子繞切割磁場的方向,四指所指的方向即為感應(yīng)電動勢的方向。由圖可知,在中性線oo′以上的轉(zhuǎn)子繞組中,感應(yīng)電動勢方向是垂直紙面向外,在oo′以下的轉(zhuǎn)子繞組中,感應(yīng)電動勢的方向是垂直紙面向里的。
2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動
由于異步電動機工作時轉(zhuǎn)子繞組被短路,所以在感應(yīng)電動勢的作用下產(chǎn)生了感應(yīng)電流,感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的方向一致。電流的大小與轉(zhuǎn)子切割磁場的速度有關(guān),當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時,旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子相對切割的速率最大,感應(yīng)電流也最大。
轉(zhuǎn)子繞組中有F感應(yīng)電流,就要受到旋轉(zhuǎn)磁場電磁力的作用,方向由左手定則判定。由圖中可以看出電磁力F的方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向一致,也為順時針方向。電磁力在轉(zhuǎn)子上形成轉(zhuǎn)矩,于是轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下沿著旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速必須小于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速,如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速相等,則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間就沒有相對運動,因此轉(zhuǎn)子不再切割磁場,不能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流,轉(zhuǎn)子在磁場中也就不會受到電磁力的作用,沒有產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動。所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定要小于旋轉(zhuǎn)磁場的同步速,兩個轉(zhuǎn)速不能同步,因此將這種電動機叫做異步電動機。由于異步電動機原理是建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的,所以也稱之為感應(yīng)式電動機。
若用n表示電動機的轉(zhuǎn)速,則同步速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差叫做轉(zhuǎn)差,轉(zhuǎn)差與同步速的比值稱為轉(zhuǎn)差率,用s表示,即s=(n0–n)/n0因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=(1一s)n0轉(zhuǎn)差率表示了轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間相對運動速度的大小,它是分析異步電動機工作情況的重要參數(shù)。當(dāng)電動機接通電源起動瞬間,n0=0,s=1;當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速接近同步速時,n≈n0,s≈0。顯然,轉(zhuǎn)差率越小,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)的越快;反之,轉(zhuǎn)差率越大,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)的越慢。電動機在正常運行時,n0>n>0,0<s<1。