三相離合器電動機

備案信息

備案號：24537-2008 2100433B

又稱三相感應電動機。需要三相電源供電的異 步電動機。三相電流通過定子繞組時，產(chǎn)生旋轉磁 場，在轉子繞組中產(chǎn)生感應電流，磁場與電流相互作 用產(chǎn)生電磁轉矩，使電動機旋轉。按轉子繞組的不 同，有鼠籠式和繞線式兩種類型。

三相異步電動機由于具有結構簡單、價格低廉、堅固耐用，制造、使用和維修方便等優(yōu)點，并且它還具有較高的效率及接近于恒速的負載特性，故能滿足絕大部分工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械的拖動要求。因而它是各類電動機中產(chǎn)量最大、應用最廣的一種電動機。據(jù)統(tǒng)計，在全國電動機使用總量中有大約80%以上是三相異步電動機，由此可見其重要性和影響力。三相異步電動機的缺點是功率因數(shù)低、調速性能差，但由于交流電子調速技術的迅猛發(fā)展，使其調速性能也有了長足進步，這必將進一步擴大它的應用范圍。

圖1-12所示為一臺最簡單的三相異步電動機定子和轉子。若在定子繞組內通入三相交流電，即會產(chǎn)生一個同步轉速n₁的旋轉磁場。在t₀瞬時，其磁場分布將如圖所示。當 磁場以n₁速度順時針方向旋轉時，由于轉子導體與旋轉磁場間產(chǎn)生相對運動而在轉子導體內產(chǎn)生感應電勢，該電勢方向可用發(fā)電機右手定則確定。在應用右手定則時必須注意，右手定則所指的磁場是靜止的，是導體去切割磁力線。而異步電動機的情況卻與此相反，因此在這里可將磁場看作不動，導體則以逆時針（即反向運動）去切割磁力線。這樣，根據(jù)右手定則可以確定、轉子導體上半部的感應電勢方向是由里向外的，用箭頭“⊙”表示；導體下半部的感應電勢方向則是由外向里的，用箭尾“”表示。由于轉子導體兩端是被短路環(huán)短接的，在感應電勢的作用下，轉子導體內將產(chǎn)生與感應電勢方向基本一致的感應電流（由于轉子導體中存在感抗，故兩者將相差一個φ角）。這些載有電流且又自成回路的轉子導體，在旋轉磁場中又將會受到作用力，其方向則可用電動機左手定則來確定，如圖1-12所示。這些作用于轉子導體上的電磁力則在轉子的轉軸上形成轉矩（稱為電磁轉矩），其作用方向與定子旋轉磁場方向相同，因此轉子就順著旋轉磁場的方向轉動起來。必須指出，轉子的轉速n永遠小于旋轉磁場的同步轉速n₁。若n=n₁，轉子導體將不會切割磁力線，也就不產(chǎn)生感應電勢、電流和電磁轉矩。由此可見，異步電動機轉子的轉速n總是低于旋轉磁場的同步轉速n₁，這樣旋轉磁場才能保持對轉子導體的切割而使其產(chǎn) 生感應電動勢。實際應用中的異步電動機定子磁場不是靜止讓轉子導體切割的，而它是依靠交流電源在定子繞組中的作用所產(chǎn)生的旋轉磁場去切割轉子導體的。

三相同步電機是交流旋轉電機的一種，因其轉速恒等于三相同步轉速而得名。三相同步電機主要用作發(fā)電機，也可用作電動機和調相機?，F(xiàn)代電力工業(yè)中，無論是火力發(fā)電、水力發(fā)電，還是核能發(fā)電，幾乎全部采用三相同步發(fā)電機。

三相同步電動機由于具有在電源電壓波動或負載轉矩變化時，仍可保持其轉速恒定不變的良好特性，因而被廣泛應用于驅動不要求調速和功率較大的機械設備中，如軋鋼機、透平壓縮機、鼓風機、各種泵和變流機組等；或者用于驅動功率雖不大，但轉速較低的各種球磨機和往復式壓縮機；還可用于驅動大型船舶的推進器等。近年來，由于可控硅變頻裝置技術日漸成熟和大型化，使同步電動機也能夠通過變頻而作調速運行。因此，在一定的控制方式下，三相同步電動機的運行特性與他勵式直流電動機的工作特性相似，從而更擴大了它的使用范圍。

同步電動機的工作原理如圖1-18所示，在圖1-18（a）中的N極下有一根接入電流的 導體，其電流方向為從書內流向讀者，根據(jù)電動機左手定則可知該導體的運動方向是由左邊移向右邊。假設這根導體在固定磁極下所通過的是交變電流，則將會因下半周時電流的方向相反，從而使導體受到反方向的力，因此在該交變電流的整個周期中導體所受的合成力矩為零，故電動機不能轉動。如果電動機的磁極由直流電產(chǎn)生固定的極性，同時在電樞繞組中引入交變電流，此時我們發(fā)現(xiàn)仍不能使電動機轉動，這也就是說同步電動機它本身 并不具有起動轉矩。

假如我們設法把該導體在N極下順著作用力方向推動，并且使導體在進入S極下的時候恰好改變其電流方向，那么在S極下作用力的方向可保持不變，這就是同步電動機工作時的情形。當導體以這樣每半周轉一磁極的速率向前移動時，導體與磁場間就可連續(xù)產(chǎn)生方向不變的電磁力矩。

同步電動機的運行，也可以理解為是由于經(jīng)定子電流產(chǎn)生的旋轉磁場和轉子磁極間的吸力所致，如圖1-18（b）所示，Ns、Ss表示交變電流在定子繞組中所產(chǎn)生的旋轉磁場，當轉子以同步的速率轉動時，這些定子旋轉磁場的磁極和轉子上異性磁極NF、SF間的吸力，可以使轉子被定子旋轉磁場拖帶著保持同步的轉速而旋轉。

三相同步電動機定子上具有對稱的三相繞組，它的轉子則是由與定子繞組有相同極數(shù)的固定極性磁極組成，該固定極性磁極是由接入磁極勵磁繞組中的直流電流所產(chǎn)生的，圖1-19所示為一臺三相4極同步電動機的結構示意圖。當該電動機定子上的對稱三相繞組接上對稱三相電源，并流過對稱三相電流后，就會在電動機的氣隙中產(chǎn)生一個與轉子同極數(shù)的旋轉磁場，旋轉磁場的磁極將根據(jù)異性相吸的原則吸引轉子磁極以相同的同步轉速旋轉。

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內容簡介

本書主要介紹三相異步電動機（感應電動機）的一種新的制 動技術―――快速制動雙繞組電動機。闡述了該電動機的結構特點 和電磁設計，分析了該電動機的電磁關系和自制動原理，用運行 實例比較詳細地說明了該電動機在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。 考慮到本書的系統(tǒng)性和完整性，作者還介紹了三相異步電動 機的傳統(tǒng)制動技術和三相異步電動機的阻容制動。本書是一本系 統(tǒng)地闡述三相異步電動機制動技術的科技專著。 本書可供工廠企業(yè)從事電氣工作的科技人員閱讀，還可作為 “電機與拖動”專業(yè)的高年級大學生及研究生的參考書或加選課 的教材。2100433B