三相交流電動機由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩個重要組成,定子和轉(zhuǎn)子之間由氣隙將其分開。
電動機按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)也叫籠型感應電機,它是交流電動機的一種,也有叫交流異步電動機或者交流感應電動機。它是偉大的科學家特斯拉在1887年發(fā)明的。日常生活中應用的90%的工業(yè)電機都是感應電機,也是最常用的電動機。它具有結(jié)構(gòu)簡單,扭矩高價格低,結(jié)實耐用等特點。全球約50%的電力消耗都是由感應電機造成的。
首先簡單說說它的結(jié)構(gòu),感應電動機有兩個主要部分,定子和轉(zhuǎn)子。繞組穿過定子硅鋼片的凹槽,三線圈繞組依次接入三相交流電源。凹槽由高磁導率的硅鋼片疊成,這樣能大大的增強磁感應強度,同時也能有效減小渦流損耗。
定子是一個三線圈的繞組,同時三個線圈之間的夾角為120⁰度。電機旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)子是由導電條組成,導電條的兩側(cè)有端蓋,其外形酷像松鼠籠的外觀,從而有它的另一個稱號,籠型感應電機。導電條也是嵌在硅鋼片的凹槽中,硅鋼片的作用也是增大磁感應強度和轉(zhuǎn)矩。
三相感應電機的工作原理,定子中的旋轉(zhuǎn)磁場是一個很重要的概念,旋轉(zhuǎn)的磁場是怎么產(chǎn)生的呢?首先我們用一個直流的線圈來解釋,當這個線圈通入直流電源時,會產(chǎn)生一個穩(wěn)定不變的磁場,通電導體會產(chǎn)生磁場,右手定則可以判別磁場方向。
如果在這個線圈通入的是交流電的,可以看到由于電源的不斷變化,這個磁場也隨之不斷變化,變化的頻率和電源頻率有關(guān)。不過這個變化的磁場是垂直變化的,接下來我們接入三根線圈,線圈夾角互為120⁰,通入三相交流電,三相電源的相位角也是120⁰度,這樣三個線圈產(chǎn)生的磁場疊加,正好是一個旋轉(zhuǎn)的磁場。
此時轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場會起到什么作用呢?我們來看看轉(zhuǎn)子會怎樣?磁場圍繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時又會怎么樣?
導體切割磁力線會產(chǎn)生電流,電磁感應現(xiàn)象同樣是用右手定則來判斷。
通電導體在磁場中會受到安培力作用,連鎖反應這個力就讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來。
★三相異步電機接通三相交流電源后,內(nèi)部在產(chǎn)生感應電流后才能有反應,安培力才會旋轉(zhuǎn)。
簡單理解為,三相電源會使定子繞組有電流通過,產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)數(shù)為n₀的旋轉(zhuǎn)磁場。在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,電動機轉(zhuǎn)子受電磁力的作用,以轉(zhuǎn)數(shù)n開始旋轉(zhuǎn)。這里的n始終不會加速到n₀,因為只有這樣轉(zhuǎn)子繞組導體與旋轉(zhuǎn)磁場之間才會有相對運動面來切割磁力線,這樣轉(zhuǎn)子導體中才能夠產(chǎn)生感應電動勢和電流,從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,使轉(zhuǎn)子按照定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
也就是說轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速始終小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速,這兩個之差叫做轉(zhuǎn)差率。電機的轉(zhuǎn)差率一般控制在2%~6%之間,這樣不難理解,為什么也叫異步電機了吧。
由于沒有直流電機中的永磁鐵,沒有電刷換向器,沒有位置傳感器,中間的聯(lián)系全是由電磁感應來產(chǎn)生互動,所以我們叫只為交流感應電機。