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单相异步电机的基本原理

  单相异步电动机由于使用单相电源而得到广泛使用,特别在家用电器等域的应用更是量大面广。考虑单绕组运行的异步电动机,在转子尚未转动时定子绕组上的流过的交流电流并不能在电机中产生旋转磁势或磁场,而是产生个幅值位置不变而大小方向周期变化的脉动磁势或磁场。在这样的磁场中,不动的转子导条并没有切割磁力线,因此不会产生感应电流,因而也不会有任何转矩产生。为了方便分析,我们可以将这个脉动磁势看成是方向相反、幅值为脉动磁势半的两个圆形旋转磁势的合成,分别称为正序磁场和负序磁场。
  电动机如果原先是静止的,绕组通电后它也不会自己转起来。但另方面,当电机旦转起来,它就会加速转下去,因为除转速为零处,其它转速处转矩并不为零,而且转矩方向与转速方向相同。发生这种现象的机理是,旦转子转动起来,其导条将切割磁力线而产生感生电流,形成转子磁场,并与定子磁场相互作用而产生转矩。从正负序分解旋转磁场的角度看,当转子静止时,正负序磁场在转子导条中产生的电动势大小相等,方向相反,故不能产生感应电流,也没有产生转子磁场,电动机也没有转矩。转子转动后,对于正负序旋转磁场表现为不同的滑差,或不同的相对切割速度,因此在转子中形成的对应感应电动势和感应电流也不同。对于相对转子转速方向相反的负序旋转磁场来说,由于与转子的滑差较大,在转子中形成的感应电流较大,从而形成幅值较大的转子负序旋转磁场。根据楞次定理,感应磁场永远力图削弱原磁场,定、转子磁场相互抵消,它们合成的结果是在电动机气隙中使负序旋转磁场减少,而且这种减少随着转速的上升越来越显著,从而总的合成磁场也越来越由正序旋转磁场所主导。因此,越到高转速段,其机械特性形状就与三相电动机越相似。



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