三相異步電動機轉速公式為:n=60f/p(1-s)
f代表電源頻率
P為極對數
n'代表轉差率
s代表轉差率
三相異步電動機轉速是分級的,是由電機的“極數”決定的。
三相異步電動機“極數”是指定子磁場磁極的個數。定子繞組的連接方式不同,可形成定子磁場的不同極數。選擇電動機的極數是由負荷需要的轉速來確定的。電動機的電流只跟電動機的電壓、功率有關系。
三相交流電機每組線圈都會產生N、S磁極,每個電機每相含有的磁極個數就是極數。由于磁極是成對出現的,所以電機有2、4、6、8……極之分。
在中國,電源頻率為50赫,所以二極電機的同步轉速為3000轉/分,四極電機的同步轉速為1500轉/分,以此類推。異步電機轉子的轉速總是低于或高于其旋轉磁場的轉速,異步之名由此而來。異步電機轉子轉速與旋轉磁場轉速之差(稱為轉差)通常在10%以內。
因為如此,所以三相異步電動機的實際轉速會比上述的同步轉速偏低。如6的同步轉速為1000轉,其實際轉速一般為960轉/分鐘。
異步電動機的同步轉速是指定子繞組在通入三相電源后,產生的旋轉磁場的轉速。異步電動機的轉子轉速是指轉子在定子旋轉磁場作用下產生的轉速,即異步電動機的輸出轉速。大家一定不要將同步轉速與轉子轉速相混淆,這也是異步電動機和同步電動機得主要區別。
三相交流電源為正弦波形,相位差為120°,同樣,異步電動機的三相定子繞組也互差120°。
為了方便初學者理解,先從一個周期(T)內定子的磁勢變化來切入討論。
大家都知道,正弦電流
I = Imax·sinωt ;其中ω = 2∏f = 2∏/T
可見,當 t 從0變化到T 時,Imax正好旋轉了360°。
根據磁勢公式
F = N·i ;
可推導出,通入電流的導體的磁勢是跟隨電流變化的,所以,定子電流的一個周期變化對應了定子磁勢的一個周期變化。
綜上,異步電動機的定子在通入電流后,其旋轉磁場的角速度和定子電流的角速度是一樣的。既然旋轉磁場在一個電流周期內正好旋轉一周,那么,電流的頻率也就是旋轉磁場每秒的轉速。由于對轉速采用的時間單位通常是分鐘,所以可得出旋轉磁場的轉速為60f。
另外,異步電動機得同步轉速與電動機得極對數 P 成反比,最后得出同步轉速公式為:
n=60f/P
大家一定不要把異步電動機的同步轉速和轉子轉速混淆,實際上,異步電動機的轉子轉速與同步轉速存在一個差值,這個差值是怎么產生的呢?為什么必須存在這個差值呢?
轉子如果想要旋轉,就必須有電流流過轉子,而異步電動機的轉子電流實際上是在定子磁場中的感應電流,如果轉子不產生感應電流,就無法產生電磁轉矩。這也是異步電動機的另一個名字——感應電動機的由來 。那么轉子的感應電流是怎樣得到的呢?根據左手定則可知,切割磁力線是產生轉子感應電流和電磁轉矩的必要條件。 如果轉子與同步磁場沒有轉速差,勢必不能實現磁力線的切割運動,也就無法產生感應電流。所以轉子必須與旋轉磁場保持一定的速度差,才會產生切割磁力線的運動。
電機學中用轉差率來描述轉子轉速與同步轉速之間的速度差異,即
s=(n1-n2)/n1
式中 n1 ——同步轉速;n2 ——轉子轉速; s為轉差率。
根據轉差率公式和同步轉速公式,我們便可以推導出異步電動機的轉子轉速
n2= n1(1-s)
本文只是從原理上描述相關概念,實際應用中,由于定子、轉子的電磁變換受諸多因素影響,如磁導率、氣隙、漏磁、阻抗等等,運算條件較復雜。
異步電動機的同步轉速和轉子轉速就先寫這些,如果大家有不明白的歡迎留言討論。
另外,如果我在描述語言上存在歧義和誤導,歡迎大家提出更正。