电机里究竟是如何产生旋转磁场的

2023-04-24  15

三相交流电动机里的旋转磁场是这样产生的:在三相对称绕组(三组完全相同的线圈、在电机里相互相差120°电角度安放)里通入三相交流电(每相相位差120°电角度),这就产生了旋转磁场。

形象的说:就是在电机沿圆周分布的绕组里,轮流通入电流,这样所产生的磁场就随着电流的通入而在空间旋转,这就是旋转磁场。

旋转磁场的大小是不变的。旋转磁场是一种大小不变,在空间中以一定速度旋转的磁场。可分为圆形旋转磁场和椭圆形旋转磁场,都是磁感应矢量箭头末端沿圆周运动的旋转磁场。磁感应矢量运动的末端轨迹是椭圆旋转磁场,这是电能和旋转机械能相互转换的基本条件。

单相交流电产生脉振磁动势。异步电机中的旋转磁动势,是三个脉振磁动势合成的结果,给你一幅图看了就明白了。两图中的红色矢量是t1和t2时刻三个脉振磁动势的合成矢量。即任意时刻ABC三相的脉振磁动势合成是幅值固定的矢量,随时间不同,相位连续变化。将一相绕组抽象为一个集中绕组(如图只有一匝线圈),用空间矢量表示法,图中蓝、绿、紫色分别是ABC三相脉振磁动势在t时刻的幅值和空间位置(脉振磁动势空间位置不变,幅值=Fmcoswt),红色是三者合成(合成磁动势幅值不变,相位随时间变化)。合成矢量总是出现在电流最大的那一相绕组(电流以A-B-C顺序依次达到最大,则合成矢量也按此相序旋转)。

合成磁动势的转速就是同步转速=60电源频率/极对数。

第一个问题:旋转磁场其实是等效的,书上总是说旋转磁场那是为了更容易分析和理解,分析电机的话你就假定通入三相电通入定子后形成了一个旋转的磁场,这样分析电机状态参数都很容易。具体形成原因你可以不深究,这不影响分析电机运行。

实际上你想想,定子是静止的,定子中通入的是大小变化的电流,怎会形成旋转的磁场?

转子中的感应电流形成的磁场在转子的带动下才是真正的旋转磁场。

磁场不转为什么电机会转动?定子变化磁场在转子线圈中感应出涡流,转子线圈涡流在定子磁场中受到电磁力,所以才会旋转,详细内容可以看看我写的论文。

第二个问题:三相电如果断了一相,电机仍然可以旋转,这个运行原理上面我讲了,只是电机转矩变小,且转子受力不平衡,运行会产生振动,转差增大,会使电机过热

你的问题是转子吧?是发电机的转子还是电动机的转子啊?只好分别来回答了:

1、感应电动机的旋转磁场是定子绕组中通过三相交流电流产生的,不是转子产生的;

三个在定子空间互成120度角的定子绕组通过三相交流电时,有电流通过的绕组就产生一个磁场,由于三相交流电的每一相中的电流都是随着时间变化的,在不同时刻,每个绕组线圈中的电流强度和极性都随着时间变化,产生的磁场的磁极就会随着时间在定子空间中按一定方向移动,这就形成了旋转磁场。旋转磁场产生的原理和过程可以参考附图:

2、发电机的结构有两种,一种是旋转电枢式、另一种是旋转磁极式。

(1)旋转电枢式发电机的定子上装有成对的磁极,可以是永久磁铁、也可以是电磁铁,电磁铁的线圈中通过直流电而产生磁场。要注意:这种发电机定子空间中的磁场不是旋转磁场,而是固定磁场。转子旋转时,转子绕组的导体切割磁感线而产生感应电动势。

(2)旋转磁极式发电机的定子上装有绕组线圈,转子上装有磁极(永久磁铁或电磁铁),形成了固定的转子磁场,磁感线通过定子和转子铁芯共同构成的磁路。当动力设备拖动转子旋转时,固定的转子磁场就转变为旋转磁场,定子绕组的导体切割磁感线门生感应电动势。

就是说,这种发电机的旋转磁场是由带有磁极的转子转动产生的。

当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时,就产生了一个以同步转速n1

沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋

转,转子导体开始时是静止的,故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动

势(感应电动势的方向用右手定则判定)。由于导子导体两端被短路环短接,在

感应电动势的作用下,转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电

流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用(力的方向用左手定则判

定)。电磁力对转子轴产生电磁转矩,驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。

通过上述分析可以总结出电动机工作原理为:当电动机的三相定子绕组(各

相差120度电角度),通入三相交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切

割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的

转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转

矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

问题补充回答:发电机电压的建立跟并网没关系,发电机在转子加励磁电流,原动机拖动转子旋

转,在转子通入直流励磁电流就能产生磁场,这个磁场同时随着转子一起转动。

所以就切割了定子绕组,就能在定子绕组产生感应电动势。

旋转磁场和磁振的区别:

1、在电机中,单相绕组通入正弦交流电产生的就是脉动磁势,脉动磁势可以分解为两个旋转速度,幅值相同,但旋转方向相反的旋转磁势。

2、三相对称绕组通入三相电流(相角相差120度)就会产生一个椭圆旋转磁势(幅值在变化),这是把每个脉动磁势先分解,再把旋转方向相同的分量进行合成而得到的。

3、如果三相电流是对称的则正向旋转的分量相互叠加,而反向旋转的分量由于相角相差120度而抵消,最后得到一个圆形旋转磁势。

当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时,就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转,转子导体开始时是静止的,故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势(感应电动势的方向用右手定则判定)。由于导子导体两端被短路环短接,在感应电动势的作用下,转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用(力的方向用左手定则判定)。电磁力对转子轴产生电磁转矩,驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。

通过上述分析可以总结出电动机工作原理为:当电动机的三相定子绕组(各相差120度电角度),通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

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