異步電動機轉(zhuǎn)動原理圖,如下所示:
搖動磁極,將引起鼠籠轉(zhuǎn)子跟著磁場一起旋轉(zhuǎn),并且方向相同。搖的越快,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的速度就越快,搖的慢則轉(zhuǎn)的也慢。
異步電動機的工作原理如下:
當定子繞組接通三相電源后,繞組中便有相交變電流通過,并在空間產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)磁場。設旋轉(zhuǎn)磁場按順時針方向旋轉(zhuǎn),則靜止的轉(zhuǎn)子同旋轉(zhuǎn)磁場間就有了相對運動,轉(zhuǎn)子異線因切割磁力線而產(chǎn)生感應電動勢,由于旋轉(zhuǎn)磁場按順時針方向旋轉(zhuǎn),即相當于轉(zhuǎn)子導線以反時針方向切割磁力線,所以根據(jù)右手定則,確定出轉(zhuǎn)子上半部導線的感應電動勢方向是出來的,下半部的是進去的。由于所有轉(zhuǎn)子導線的兩端分別被兩個銅環(huán)連在一起,因而相互構(gòu)成了閉合回路。故在此電動勢的作用下,轉(zhuǎn)子導線內(nèi)就有電流通過,此電流又與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用頂產(chǎn)生電磁力。力的方向可按左手定則求出。這些電磁力對轉(zhuǎn)軸形成——電磁轉(zhuǎn)矩,其作用方向同旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致,因此,轉(zhuǎn)子就順著旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向而轉(zhuǎn)動起來。如使旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn),則轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也隨之而改變。
不難看出,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速永遠小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速,這是因為,如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速,則它與旋轉(zhuǎn)磁場之間就不存在相對運動,轉(zhuǎn)子導線將不再切割磁力線,因而其感應電動勢、電流和電磁轉(zhuǎn)矩均為零。由此可見,轉(zhuǎn)子總是緊跟著旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速而旋轉(zhuǎn),正因為如此,我們才把這種交流電動機稱做異步電動機。又因為這種電動機的轉(zhuǎn)子電流是由電磁感應而產(chǎn)生的,所以又把它叫做感應電動機。
電動機在空載時,軸上的反抗轉(zhuǎn)矩是由軸與軸承之間的摩擦及旋轉(zhuǎn)部分受到的風阻力等所產(chǎn)生,其值極小,因而此時轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩亦很小,但其轉(zhuǎn)速較高,接近于同步轉(zhuǎn)速。
如把電動機的負載增大(即加大轉(zhuǎn)子軸上的反抗轉(zhuǎn)矩),則在開始增大的一瞬間,轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩小于軸上的反抗轉(zhuǎn)矩,因而轉(zhuǎn)子減速。但定子的電流頻率和極對數(shù)通常均為定值,故旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速不變。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的逐步下降,轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的轉(zhuǎn)速差逐漸增大,于是,轉(zhuǎn)子導線中的感應電動勢和電流及其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也就隨之而增大。
異步電動機的工作原理有許多地方與變壓器相似。在變壓器中,原副繞組是與同一主磁通相交鏈;在異步電動機中,定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組則與同一旋轉(zhuǎn)磁通相交鏈。因此,異步電動機的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組就分別相當于變壓器的原副繞組;異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁通相當于變壓器中的主磁通。在變壓器中,由于主磁通不斷地隨時間而變化,使得原繞組有感應電動勢產(chǎn)生,這電動勢近似地為加于原繞組的電源電壓所平衡。同樣,在異步電動機中,由于磁通不斷地在空間旋轉(zhuǎn),使得定子繞組也有感應電動勢產(chǎn)生,這電動勢也近似地為加于定子繞組的電源電壓所平衡。當異步電動機的負載增大時,轉(zhuǎn)子電流增大,其所建立的磁通勢將影響旋轉(zhuǎn)磁通,但在外加電壓為定值的情況下,旋轉(zhuǎn)磁通應基本上保持不變,故與變壓器相似,此時定子繞組中的電流必增大,來抵消轉(zhuǎn)子磁通勢對旋轉(zhuǎn)磁通的影響,從而保持其不變。由此可見,異步電動機中定子繞組的電流是由轉(zhuǎn)子電流來決定的。
異步電動機與變壓器也有其不同之處。變壓器是靜止的,而異步電動機是旋轉(zhuǎn)的;在變壓器的磁路中的空氣隙是極小的(由制造工藝造成的),而在異步電動機的磁路中卻有兩個較大的空氣隙(定子與轉(zhuǎn)子之間),所以變壓器的空載電流極小,而異步電動機在空載時,其定子繞組中通過的電流較大,其值約為定子繞組額定電流(即轉(zhuǎn)子軸上滿載時的定子電流)的20~40%。
在異步電動機中,能量也是以旋轉(zhuǎn)磁通為媒介,通過電磁感應的武,由定子電路傳遞到轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子從旋轉(zhuǎn)磁場中所獲得的能量,除很小一部分轉(zhuǎn)換為熱損失外,其余均轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子輸出的機械能。