交流电机基础学习资料.pdfVIP

交流电机简介 1 概述 交流电机是一种用来实现电能和机械能相互转换的旋转电磁机械。能量形式的转换依赖于定子和 转子之间的气隙磁场。 电机的作用原理，基于电磁感应定律和电磁力定律。 电磁感应定律：表示导体在磁场中作切割磁力线运动时，将产生感应 电动势。磁场方向、导体运动方向和感应电动势方向，三者之间的关系可 用右手定则表示。它们的关系是：伸开右手手掌，使拇指和其它四指相垂 直，以手心对准磁场的北极（N 极），使拇指指向导体运动的方向，那么四 指的指向便是导体内感应电动势的方向，如图 1 所示。实际可以用它来判 断：导体在磁场中运动时，其感应电动势（或感应电流）的方向，因此也 把它叫做发电机定则，也就是发电机的工作原理。 电磁力定律：表示载流导体在磁场中受力作用时，磁场方向、电流方 向和载流导体受力方向，三者之间的关系可用左手定则表示。它们的关系 是：伸开左手手掌，使拇指和其它四指相垂直，以手心对准磁场的北极（N 极），使四指指向电流的方向，那么拇指的指向便是导体受力的方向，如图 2 所示。实际上，可用它来判断载流导体在磁场中的运动方向，所以也把它 叫做电动机定则，也就是电动机的工作原理。电动机的旋转方向就是根据 这个定则判定的。 电机进行能量转换时，必须具备能做相对运动的两大部件：一是建立 磁场的部件；二是产生感应电动势并流过工作电流的被感应部件。这两个 部件中，静止不动的部分称为定子，建立磁场的部件就是定子绕组；做旋转运动的部分称为转子，被 感应部件就是转子绕组。定、转子之间有空气隙，以便转子旋转。 旋转电磁转矩由气隙中旋转磁场与被感应部件中电流所建立的磁场相互作用产生。通过电磁转矩 的作用，发电机从机械系统接收机械功率，向电系统输出电功率，向国民经济各部门及广大城乡提供 电能。电动机从电系统接收电功率，向机械系统输出机械功率，作为驱动机械设备的动力。 旋转电磁机械：就是我们所见到和所使用的电机是一种包含着三种结构部件、三种物理作用的机 器。一种是导电部件（也就是定子线圈）它从电网接收电功率——三相交流电，在空气隙中产生一个 旋转磁场。这个磁场穿过电机的第二部分：导磁部件——定、转子铁心，它们与定、转子之间的空气 隙一起，构成了一个闭合回路，使得从定子到转子不停的传递能量。传递的方式是穿过气隙中的旋转 磁场切割转子绕组，产生感应电流，感应电流所产生的磁场，与定子的旋转磁场相互作用，产生电磁 转矩，驱动电机转动。就这样，通过空气隙把从定子接收来的电磁功率，转换成驱动转子转动的机械 - 1 - 功率，通过转轴等机械部件，把机械功率传递给被拖动的机械设备。电机从吸收电功率，通过电磁转 换，转换成机械能并传递给机械设备，是通过电、磁、机械三部分结构部件和物理作用来实现的。所 以说电机是一种——电磁机械，因为电机是旋转的，所以是旋转电磁机械。用于实现电能和机械能转 换的目的，是为我们传递能量，为我们工作服务。 1•1 交流电机的分类 按电机功用分类：交流电机主要分为发电机和电动机。 发电机主要分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机。 汽轮发电机是两极高速同步电机，是依靠燃烧煤、核能等能源进行发电的。是火力发电厂、核能 发电厂的主要设备之一，由汽轮机或燃气轮机驱动发电。 水轮发电机是多极低速同步电机，是依靠水力的位能转换成动能作为能源来进行发电的，由水轮 机驱动发电。 柴油发电机由柴油机驱动发电，两者组成柴油发电机组。通常用作工矿企业、医院、楼房的应急 备用电源；军事与民用通信、战地和野外作业，车辆船舶等特殊用途的独立电源，以及电网输送不到、 又不适于建立火力发电厂地区的生活和生产所需的电源和多种移动电站等。 交流电动机又分为同步电动机和异步电动机。 当电机的三相对称绕组，接通三相交流电后，在空气隙中产生一个转速为 n1=60f/p 的旋转磁场。 当电机的运行速度 n 始终保持与旋转磁场相同速度（即 n=