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[经验] 感应电机的基础知识汇总

2020-8-25 14:46:23  460 感应电机 电机
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(1)感应电动机基本结构
一般用途的感应电动机的典型结构如图4-23所示。


由图4-23可知,感应电动机和其他类型电动机一样,由三大部分组成:固定部分、转动部分和辅助部分。感应电动机组成主要包括定子、转子和辅助部分。定子包括绕组定子铁心、机座;转子包括铸铝转子、转轴和平衡块等;辅助部分包括端盖、接线盒、风扇和风罩。感应电动机有鼠笼式感应电动机和绕线式感应电动机,具体如图4-24所示。
(2)感应电动机气隙旋转磁场和感应电动势
感应电动机工作时,由定转子共同建立的气隙基波磁场,并与转子绕组的电流形成相互作用产生电磁力(Fe)从而形成电磁转矩。电磁转矩克服负载转矩输出机械功,于是感应电动机实现了机电能量转换。感应电动机能够正常工作必需满足两个基本条件:电动机的定子、转子基波磁动势必须能合成并在气隙内建立旋转磁场;转子转速必须小于气隙磁场的转速,并且两者保持一个差值。气隙基波旋转磁场也就是主磁场的旋转速度,它与电源频率的关系为

ns=60f/p  
式中ns—同步转速(r/min);
f—定子电源频率(Hz);
p—定子绕组的极对数。
应当指出,感应电动机的空载气隙磁场是由定子绕组的交流磁动势建立的。
电动机笼型转子和绕线型转子结构图如图4-25所示。



励磁磁动势:异步电动机通入对称的三相交流电时,将会在气隙中会产生一个旋转的气隙磁场,这个旋转的磁场会同时切割定转子绕组,这样在两个绕组内会产生相应的感应电动势,但是由于转子绕组是开路的,所以没有电流,即没有磁动势。由此可见,在这种情况下,整个气隙磁场全部是由定子绕组内的三相对称电流产生,为此,定子磁动势又叫做励磁磁动势,定子电流也叫励磁电流。由于整个分析过程是完全对称的,所以在分析时仅以一相(A相)为例来进行讲解。
电流产生的旋转磁场的磁动势的特点:当A相电流达到正最大时,它所对应的磁动势也达到正最大。转子不转的三相异步电动机,相当于一台副边开路的三相变压器,其中定子绕组是原绕组,转子绕组是副绕组,只是在磁路中,异步电动机定、转子铁心中多了一个空气隙磁路而已。
主磁场:当定子三相绕组外施加三相对称电压时,绕组内流过三相对称电流,将产生旋转磁动势建立起旋转磁场。其中穿过气隙到达转子的基波磁场起主要作用,称为主磁场。
漏磁场:只铰链定子绕组就形成闭合回路,未能到达转子的磁场,称为定子漏磁场。
(3)感应电动机的工作原理
电动机定子接三相电源后,电动汽车电机内便形成圆形旋转磁动势,圆形旋转磁密,设其方向为逆时针转。若转子不转,转子鼠笼导条与旋转磁密有相对运动,导条中有感应电动势E,方向由右手定则确定。由于转子导条彼此在端部短路,于是导条中有电流,不考虑电动势与电流的相位差时,电流方向同电动势方向。这样,导条就在磁场中受力f,用左手定则确定受力方向,如图4-26所示。


转子受力,产生转矩T,为电磁转矩,方向与旋转磁动势同方向,转子便在该方向上旋转起来。转子旋转后,转速为n,只要n<n1(n1为旋转磁动势同步转速),转子导条与磁场仍有相对运动,产生与转子不转时相同方向的电动势、电流及受力。电磁转矩T仍旧为逆时针方向,转子继续旋转,稳定运行在T=TL情况下。
即为异步电动机转差率:s= n1—n/ n1
在正常情况下,异步电动机的转子转速总是略低与旋转磁场的转速(同步转速)。
转差率是一个表征异步电动机运行状态的一个基本参数。感应电动机的转速随负载的变化而变化。于是电动机实现了机电能量的转换,这就是感应电动机运行的基本原理。
(4)三相交流感应异步电动机
用于电动汽车上的三相异步电动机多是笼型异步电动机,其定、转子是由层叠的薄硅钢片组成,以减少电动机损坏,提高效率。
一般电动机的封装多采用铝盖封装,液体冷却,以减轻电动机的重量,可以使电动机结构更紧凑,体积更小。异步电动机由于成本低,坚固耐用,速度范围宽等特点适合用于电动汽车。PCIM是用一个六相逆变器进行控制,无需机械开关 丧改变电动机的极数,它根据转矩的变化利用两个一般性的矢量控制实现电极数三动改变。这种电动机高速运行时具有良好的性能,而且恒功率范围宽,适合于大型的电动汽车。





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