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都知道三相異步電機堵轉(zhuǎn)時電流會變大,但很多人未必知道原因

發(fā)布時間:2021年10月15日  閱讀:3888  

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我們知道三相異步電動機在發(fā)生堵轉(zhuǎn)時,電流會變得很大,如果不及時停機,就會導(dǎo)致電動機燒壞,但是為什么堵轉(zhuǎn)時電流會增大?現(xiàn)象我們都是知道的,那么造成這種現(xiàn)象的原因是什么呢?


還有,為什么叫異步電機?為什么極數(shù)多大,額定轉(zhuǎn)速越慢?缺相時為什么會燒壞電機呢?帶著這些疑問,本文試著來分析一下。


首先,了解一下三相異步電動機的工作原理。


三相異步電動機主要有定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子由定子鐵心和定子繞組組成,定子繞組由三相對稱分布、匝數(shù)相等、互差120°電角度的繞組組成。當(dāng)定子繞組接入三相對稱電源時,繞組中就有三相對稱的電流通過,并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。


電流的磁效應(yīng):如果一條直的金屬導(dǎo)線通過電流,那么在導(dǎo)線周圍的空間將產(chǎn)生圓形磁場。導(dǎo)線中流過的電流越大,產(chǎn)生的磁場越強。磁場成圓形,圍繞導(dǎo)線周圍。磁場的方向可以由安培定則(右手螺旋定則)確定。右手螺旋定則:右手螺旋定則是確定導(dǎo)體周圍磁感線方向的定則。對通電直導(dǎo)線用右手握住直導(dǎo)線,拇指指向電流方向,四指就是磁感線方向,磁感線是圓形的環(huán)形電流用右手握住環(huán)形線圈,四指指向電流方向,拇指就是磁感線方向(N極)。對于電機的這個旋轉(zhuǎn)磁場,可以想象一下圓圈跑馬燈,有的繞組電流超前,有的繞組電流滯后,就類似跑馬燈不斷變換亮燈的位置,從而旋轉(zhuǎn)起來。


電機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子繞組一般由埋在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)體和兩端的端環(huán)組成,形成閉合線圈。因為定子產(chǎn)生的是旋轉(zhuǎn)磁場,轉(zhuǎn)子繞組會切割磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,感應(yīng)電動勢的方向由右手定則確定,因為轉(zhuǎn)子是閉合的,所以閉合回路的轉(zhuǎn)子繞組中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。此時,轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流又與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用,在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生電磁力,電磁力的方向可以由左手定則確定。電磁力的方向與轉(zhuǎn)子截面的切線方向一致,從而形成電磁轉(zhuǎn)矩,帶動轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向自動,電機就轉(zhuǎn)動起來。




以上就是三相異步電動機可以轉(zhuǎn)動起來的工作原理,知道了這個原理,我們就可以來分析之前提出的問題。


一、為什么叫異步電動機呢?


因為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向雖然與旋轉(zhuǎn)磁場的方向一致,但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是達不到旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速,因為根據(jù)電磁感應(yīng)定律,一旦轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速一致,也就沒有了相對運動,從而不會切割磁感線,就不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,也就沒有了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩,所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場速度之間存在著一定的差異,“異步”二字變由此而來。


二、為什么極數(shù)越多,轉(zhuǎn)速越慢呢?


我們平時說的二極電機,它的磁極對數(shù)是1,二極就是指N極和S極,當(dāng)只有一對N、S極的時候,一圈就被分成了兩份,旋轉(zhuǎn)磁場一個周期會轉(zhuǎn)動1/2圈,同時轉(zhuǎn)子也轉(zhuǎn)動1/2圈,當(dāng)有兩對N、S極的時候,一圈就被分成了四份,旋轉(zhuǎn)磁場一個周期轉(zhuǎn)動1/4圈,轉(zhuǎn)子也轉(zhuǎn)動1/4圈,所以當(dāng)磁極越多的時候,電動機的額定轉(zhuǎn)速會越慢。


三、為什么三相異步電機堵轉(zhuǎn)時電流會變大燒壞?


這里要了解一下反電動勢的問題,轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,同時轉(zhuǎn)子自身也會產(chǎn)生一個磁場,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時,定子繞組相對切割這個磁場的磁感線,會在定子繞組產(chǎn)生一個與電源電動勢方向相反的反電動勢,可以抵消部分電源電動勢。當(dāng)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時,定子和轉(zhuǎn)子沒有相對運動,定子繞組不切割磁感線,沒有反電動勢,電源只作用于定子繞組自身的阻抗和感抗,定子繞組電流自然增加。


這就好比,你推著一個物體前進,在你給物體施加力的時候,物體也會給你一個反作用力,當(dāng)你鉚足勁推的時候,反作用力突然消失,你會猝不及防前沖,容易閃著腰。


另外,因為三相異步電動機和變壓器都是利用電磁感應(yīng)工作的,從本質(zhì)上,三相電機也可以看做是一個變壓器,定子繞組看做初級線圈,轉(zhuǎn)子繞組看做次級線圈。當(dāng)發(fā)生堵轉(zhuǎn)時,轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn),它和定子的相對速度變大,切割磁感線速度變快,轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的感應(yīng)電流就會變大,次級繞組電流變大,初級繞組也會跟著變大,也就是定子繞組電流變大。


電流變大,線圈就會發(fā)熱,如不及時斷電,就會燒壞電機。


如果從能量守恒來看,正常工作時,電能轉(zhuǎn)換成了熱能和機械能,當(dāng)發(fā)生堵轉(zhuǎn)時,機械能消失,熱能增大,時間過長,電機就會燒壞。


四、三相異步電動機缺相為什么會燒壞電機?


這個問題可以簡單的這么理解,本來三個人才能干動的活,現(xiàn)在只有兩個人出力,自然干活的速度就會慢下來,慢的極致就是不動。結(jié)合電機堵轉(zhuǎn)時的原因,缺相就會導(dǎo)致定子繞組電流變大燒壞電機。


還有一個缺相時三相定子繞組燒壞哪相的問題。


三相電機有星形接法和三角形接法,在星形接法時,缺相的那組線圈是斷開的,也就不會產(chǎn)生電流,既然缺相的沒有電流,燒壞的自然就是不缺相的兩組。


而在三角形連接時,因為是首尾相接,假設(shè)圖中 V1點缺相,則相當(dāng)于在U1和W1之間存在兩條長度不同的通路,長的這邊的阻抗和感抗都比短的那邊要大,當(dāng)電流增大時,自然是短的先燒壞,這時會先燒壞一相繞組。如果萬一這時仍然不跳閘,另外兩組也會燒壞。


原來只是使用和維修,并沒有深入地去考慮過原因,前幾天看到一個朋友講電機缺相為什么燒電機的原因,感覺好像不是很正確,于是查了一些資料,得到了以上這些觀點,希望和大家共同學(xué)習(xí)討論,不當(dāng)之處,歡迎指正。


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