繞線式電機(jī)是異步電機(jī)的一類。異步電機(jī)是按轉(zhuǎn)子繞組形式,分為繞線式和鼠籠式。
繞線式和鼠籠式電動(dòng)機(jī)的工作原理是一樣的。
不同的是,鼠籠式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子鐵芯槽中嵌入的是鋁條或者銅條。
而繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯槽中,和定子鐵芯一樣,嵌入的是轉(zhuǎn)子繞組。
繞線型異步電動(dòng)機(jī),也稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī),是一種常見(jiàn)的交流電動(dòng)機(jī),其工作原理基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
該電動(dòng)機(jī)的主要組成部分包括定子和轉(zhuǎn)子。定子是一個(gè)外形呈環(huán)形的鐵心,其內(nèi)部繞有三相對(duì)稱的繞組,這些繞組被連接到三相交流電源上。轉(zhuǎn)子是一個(gè)中空的鐵心,外面包覆著導(dǎo)體(通常是銅)繞組。轉(zhuǎn)子內(nèi)部并未接通電源。
當(dāng)交流電源通電時(shí),通過(guò)定子繞組形成的交變磁場(chǎng)會(huì)穿過(guò)轉(zhuǎn)子的繞組,從而在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電流在轉(zhuǎn)子繞組中流動(dòng),這個(gè)電流的大小和方向與定子中的磁場(chǎng)相互作用,產(chǎn)生一個(gè)力矩,使得轉(zhuǎn)子開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。
轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),轉(zhuǎn)子繞組中的電流和定子繞組中的磁場(chǎng)會(huì)不斷發(fā)生變化,從而保持電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)。因?yàn)檗D(zhuǎn)子中的電流是感應(yīng)產(chǎn)生的,所以這種電動(dòng)機(jī)被稱為異步電動(dòng)機(jī)。
三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理就是:
定子繞組通電,定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)掠過(guò)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條或者轉(zhuǎn)子繞組,根據(jù)楞次定律,轉(zhuǎn)子導(dǎo)條或者轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生方向相反的磁場(chǎng),二者相互作用,轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)。
與鼠籠式電動(dòng)機(jī)相比,繞線式電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流大大降低,約為額定電流的2.5倍左右。
而鼠籠式電動(dòng)機(jī),啟動(dòng)電流是額定電流的4~7倍。
另外,繞線式電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩比較大,適用于重載啟動(dòng),所以,繞線式電動(dòng)機(jī)廣泛適用于礦山、冶金等重型企業(yè)。
一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)子上的感應(yīng)線圈有著固定的電阻,這一點(diǎn)應(yīng)該是好理解的,但其電抗值是與頻率正比的,這個(gè)頻率就是差步頻率。
在起步開(kāi)始,這個(gè)差步頻率是50赫茲,達(dá)到正常轉(zhuǎn)速時(shí),這個(gè)差步頻率大概是1.7赫茲。起動(dòng)階段從起始到運(yùn)行,電抗值有30倍之變化。
現(xiàn)假設(shè)電阻值為正常運(yùn)行時(shí)電抗值的5一6倍,為起始電抗值的1/5一1/6。這個(gè)假設(shè)不一定準(zhǔn),只是為了定量分析時(shí)估算。
阻抗是指電抗跟電阻的矢量和,兩矢量夾角為直角。在起動(dòng)的起始點(diǎn),電抗為阻抗的主要分量,此時(shí)轉(zhuǎn)子的感生電壓是運(yùn)行時(shí)的30倍,而阻抗是運(yùn)行時(shí)的5一6倍,所的感生電流也是正常運(yùn)行的5一6倍。再互感到定子,電流也就是5一6倍。磁通密度沒(méi)變,而起動(dòng)力矩卻通常不足2倍,這是為什么呢?這是因感生電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不同步造成的,因?yàn)橹饕歉行载?fù)荷,而不是阻性負(fù)荷。
可以理解為,起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子感生電流的磁場(chǎng)與定子磁場(chǎng)的夾角太小。只有達(dá)到90°時(shí)力矩最大,但整個(gè)過(guò)程都不可達(dá)到90°,只是逐步向90°靠近。
如果不改變轉(zhuǎn)子線圈材料和線槽尺寸,只是改變?cè)褦?shù)和線經(jīng),那理論上不能改變線圈的電阻與電抗比。比如把1匝擴(kuò)為10匝,則電阻電抗都擴(kuò)大到100倍,感生電壓擴(kuò)大到10倍。
但如果把單匝改多匝,再將線頭引出,串聯(lián)上一定的電阻,就可以改變阻抗比,使起動(dòng)電流比鼠籠式低,而起動(dòng)力矩比鼠籠式大。并且調(diào)節(jié)這個(gè)串聯(lián)電阻時(shí),可以改變電機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行性能,這就是繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的原理。這種電機(jī)多用于難起動(dòng)機(jī)械部位。
由于半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步,整流和交流逆變技術(shù)成熟了。現(xiàn)在變頻器的出現(xiàn),能任意調(diào)節(jié)起動(dòng)頻率,使得鼠籠式電動(dòng)也可以代替繞線式了。
繞線型異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、制造成本低。它們廣泛應(yīng)用于家用電器、工業(yè)設(shè)備以及交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。
評(píng)論