三异步电机的工作原理及控制张佩佩

三异步电机的工作原理及控制张佩佩

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摘要:伴随着我国经济社会的不断发展,特别是近些年来电气化技术的不断推进,电机等机械设备对人们时下生活的影响越来越大,针对我国时下的工业发展形势展开深入分析,可以发现各方面的工作都在朝着自动化、高科技的水平的方向发展,而三项异步电动机作为时下一种应用极为广泛的工业动力设备,其相关的机械结构,及其运行原理的探究工作也成为了行业研究重点,本文就以此为方向,首先简单介绍三相异步电机的基础机械结构,并重点探究其实际工作原理和相应的运行方式,深入了解三相异步电动机的实际工作原理,为后续研究工作奠定基础。

关键词:三项异步电动机、工作原理、控制方式

1、前言

针对异步电动机的基础工作原理展开深入分析,可以发现其本质上就是将交流电能转化为机械能的一种动力转换装置,这种动力转换装置能够满足人类社会的一些基础工业和生产要求,因此在时下工业中的应用十分广泛,如机械机床、起重机、金属切割器等一些工业机械,以及包括电风扇、电冰箱、空调在内的一些家用电器,均应用到了异步电动机,以满足基础动力需求。从所使用电源类型的角度进行分析,电动机又可分为直流电动机和交流电动机两种类型。其中直流电动机不作为本次分析工作的重点,文章的重点异步电动机为交流电动机中的一种,另一种交流电动机为同步电动机。而异步电动机又可分为单相和三相两种类型,其中三项异步电动机为本次分析工作的核心。

2、三异步电机的机械结构简介

从功能的角度进行分析,三相异步电动机主要的组成元件包括定子和转子两个部分,这两个部分可以从运动状态的角度进行区分,其中定子在一般情况下是静止不动的,而转子主要负责机械旋转方面的工作。从空间结构的角度进行分析,三项异步电动机的定子和转子之间必须留有一定的气隙,以满足异步电动机的工作需要。除了定子和转子之外,三相异步电动机还需要一些其他的零部件配合核心部分工作,包括端盖、轴承、紧固套、风扇等[1]。下面文章就分别从这三个角度出发,探究相应机械结构的主要作用。

首先,探究三相异步电动机的定子,也可称之为定子铁心,在机械结构上定子铁心为嵌放绕组,主要的作用是为三相异步电动机提供工作磁路;其次分析三相异步电动机的转子,也可称之为转子铁心,在机械结构上转子铁芯与定子铁芯一样,均为嵌放绕组,主要的功用是感应出电势,继而产生电流;最后,对于一些配合零部件,在配置的过程中,需要探究配合方式、材料种类等多方面的内容,以满足三相异步电动机的实际工作需要。如图1所示为上述部分的结构简图,包括定子、转子,以及集电环部分。

图1三相异步电动机结构简图

3、三异步电机的工作原理

3.1旋转磁场的产生原理

首先需要分析一下三相异步电动机旋转磁场的产生原理,在前文中我们就分析了三相异步电动机的定子,是通过嵌放绕组的方式进行装配的。实际工作的过程中三相绕组,在通入三相交流电的情况下,将会产生相应的电子反应,进而旋转磁场。旋转磁场产生时,相应的三相电流也会随着时间的变化产生有规律的波动,受这种条件的影响,定子所感应出的磁场也会随时间进行旋转。

3.2旋转磁场的旋转方向

由定子旋转所产生的感应磁场,相应找组中的电流相序均满足一定的规律,在一般的情况下为U-V-W-U,当这一相序一定时,角度相差为120度的三相异步电动机定子绕组,在通入三相电的情况下,其所感应的旋转磁场的方向为顺时针,如果上述相序产生发生变化,那么旋转磁场的方向也会随之改变[2]。因此在三相异步电动机实际工作的过程中,工作人员可以根据实际,通过调整电动机电流相序的方法,改变旋转磁场的旋转方向,以满足实际工作的需要。如图2所示为旋转磁场在相应情况下的电流相序变化情况。

图2旋转磁场的电流相序原理图

3.3三项异步电动机的转动原理

通过前面分析,我们可以发现三相异步电动机定子部分的主要工作,就是为电动机提供旋转磁场,并且在上一节中,文章也重点介绍了定子旋转磁场的旋转方向。以此为基础,三相异步电动机的转子绕组将会感应到定制旋转磁场的切割,继而产生相应的感应电动势,为转子绕组提供旋转动力。之后三相异步电动机的闭合转子绕组,就会产生相应的感应电流,并且在定子绕组旋转磁场的感应下,产生相应的电磁力,通过相应的动力传导装置该部分的电磁力,将会对电动机的转轴形成相应的转距,受电磁转距的趋势,三相异步电动机将会向固定方向旋转。此外,在这里要特别指出的一点就是,在三相异步电动机旋转的过程中,将会产生必要的转速差,同样这一点也是其区别于同步电动机的主要依据。

4、三异步电机的控制

为了深入分析三相异步电动机的控制,文章首先需要针对三相异步电动机的启动原理展开,并在此基础上分析三相异步电动机的调速工作。

4.1三相异步电动机的启动

这里所谓的三相异步电动机的启动,本质上就是指异步电动机通三相电之后,工作状态由静止到转速稳定转变的过程。而实际的电动机的工作需要满足以下几点要求:首先,在启动的瞬间需要提供足够大的电磁转矩;其次,为了起到保护电动机工作元件的目的,需要控制启动电流的峰值,使其低于电流临界值;最后,启动时间应满足一定的要求,不能过长。以此为依据,我们可以总结出三项异步电动机的启动特点,启动过程额定电流大、转子绕组功率低、转轴转矩较小。从三相异步电动机起动方式的角度进行分析,可分为直接启动和降压启动两种方式,在实际应用的过程中,两种启动方法也各有利弊,如直接启动方法汽油控制电路简单、启动时间短的优势,却又存在启动电流大的应用缺陷;而降压启动方法,在应用的过程中虽然具有操作方便、动作可靠、成本低等多方面的优势,但是其转轴转矩较小的缺陷也不容忽视,因此在实际工作的过程中,工作人员应结合实际工作需要来选择最合适的电动机启动方式[3]。

4.2三相异步电动机的调速

在针对三相异步电动机的调速工作进行分析之前,首先要弄清楚电动机转速相关的影响因子,经研究可知,三项异步电动机的转速与其电源频率、电机磁极对数、转差率三个方面有直接关系。因此针对三相异步电动机的调速方法也分为三类,即变极调节、变频调节、变转差调节三种。实际公式如下。

变极调节的具体工作原理如下:在保证三相异步电动机通入了三级电源频率不变的前提下,仅通过改变电动机磁极对数的方法,对其实际转速进行调整,无视可耻二者呈明显的正比例关系,且转速的变化只能成倍调节,因此其属于有级调速;变频调节的具体工作原理如下:在保证其他条件不变的情况下,仅通过改变频率的方式,对其实际转速进行调整,即相对于变极调速而言,实际转速变化并不呈现倍数关系,因此其属于无级调速;变转差调节的具体工作原理如下:同样是在不改变其他条件的前提,通过改变绕组式电动机转子绕组中,串入可调节电阻的方式,继而改变电动机的转速。以上三种调速方式在实际应用的过程中,同样各有利弊,需要工作人员结合实际工作情况进行选择。

5、结束语

综上所述,文章首先针对三相异步电动机的机械结构展开了深入分析,主要包括转子、定子,以及一些配合零部件组成,在此基础上,文章深入探究了三相异步电动机的工作原理,主要涉及到了一些电磁感应原理。最后,文章主要针对三相异步电动机的转速控制工作展开了深入分析,具体分为异步电动机的启动调速两个部分,希望通过本次探究工作,能够为促进相关工作的发展提供一定的帮助。

参考文献:

[1]蒋宇:三异步电机的工作原理及控制[J]。新华网,2016-08-14:31-32.

[2]刘松雷:三异步电机的工作原理及控制[J].赤峰学院学报(自然科学版).2017(10):51-52.

[3]王健相:三异步电机的工作原理及控制[J].安徽医科大学学报.2016(5):10-11.

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