钻探设备的组成( 三 ) _深部钻探主要设备类型

三相异步电动机的定子绕组中通入对称三相电流后,就会在电动机内部产生一个与三相电流的相序方向一致的旋转磁场。这时,静止的转子导体与旋转磁场之间存在相对运动,切割磁感线而产生感应电动势,转子绕组中就有感应电流通过。载流的转子导体受到旋转磁场的电磁力作用,相对转轴产电磁转矩.使转子按旋转磁场方向转动,其转速n略小于旋转磁场的转速n0,所以称为“异步”电动机。
为了更好地理解三相异步电动机的工作原理和掌握旋转磁场转速n0的计算,我们需要进一步分析旋转磁场的产生情况。
最简单的三相异步电动机的定子绕组(图4-7),每相绕组只有一个线圈,当三相绕组接成星形并与三相对称电源相接后,三相绕组中就有三相对称电流通过,即
地勘钻探工：基础知识
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其波形图如图4-8所示。
图4-7 三相异步电动机最简单的定子绕组
图4-8 三相电流的波形图
正弦电流通过每相绕组,都要产生一个按正弦规律变化的磁场。为了确定某一时刻绕组中的电流方向及所产生的磁场方向,我们规定:三相交流电在正半周时(电流为正值),电流由绕组始端流入,末端流出。电流流入端用“”表示,流出端用“”表示。电流为负值时则相反。下面分别取t=0、T/6、T/3、T/2四个时刻所产生的合成磁场作定性分析。
当t=0时,由三相电流波形图可知,IU=0,表示U相绕组无电流,不产生磁场;IV＜0,表示V相绕组电流由末端V2流向始端V1;IW＞0,表示W 相绕组电流由始端W1 。流向末端W2 。由安培定则可以判定,这一时刻由三个线圈电流所产生的合成磁场(图4-9a),它在空间形成二极磁场(磁场数P=1),上为S极,下为N极。
当t=T/6时,IU＞0,表示U相绕组电流由U1端流向U2;IV＜0,表示V相绕组电流由V2端流向V1端;IW=0,表示W相绕组无电流。由安培定则确定的合成磁场方向与t=0时相比较,在空间顺时针方向转了60°(图4-9b) 。
用同样的分析方法可得当t=T/3时,合成磁场又比t=T/6时刻向前转过了(图4-9c) 。当t=T/2时,合成磁场比t=T/3时刻又转过了空间角。同样可以分析出三相交流电后半个周期在定子中产生合成磁场的情况。
通过上述分析我们可以得出结论:对称三相交流电IU、IV、IW分别通入定子三相绕组时,会产生一个随时间变化的旋转磁场。定子每相绕组只有一个线圈时,产生二极旋转磁场,当正弦交流电的电角度变化360°时,二极旋转磁场在空间也正好旋转360°,即磁极对数P=1时,旋转磁场与正弦电流同步变化。对工频交流电来说,旋转磁场每秒钟在空间旋转50周。以r/min为单位,旋转磁场的转速n0=50×60=3000r/min 。若交流电的频率为f,则旋转磁场的转速n0=60f 。
图4-9 三相异步电动机的旋转磁场
如果定子的每相绕组由两个线圈串联而成,则各绕组的始端之间相差60°,通入对称三相交流电后产生4个磁极(磁极对数P=2),称为四极电动机。同理可知,若定子每相绕组由3个线圈串联而成,则各绕组始端之间相差40°,能产生3对磁极(P=3),称为六极电动机。
用分析二极旋转磁场的同样方法可以得出结论:当磁极对数P=2时,交流电变化一周,旋转磁场只转动二分之一周;当磁极对数P=3时,交流电变化一周,旋转磁场只转动三分之一周。由此类推,磁极对数为P的电动机(2P极电动机),交流电每变化一周,旋转磁场只转动P分之一周。当交流电频率为f、磁极对数为P时,旋转磁场的转速n0=60f/P,单位是r/min 。
如改变通入定子绕组中任意两相交流电的相序后,旋转磁场就反向,三相异步电动机就随之反转。
旋转磁场的转速n0与转子转速n的差称为转差,转差与同步转速的比值称为异步电动机的转差率,用字母S表示:
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转差率是异步电动机的重要参数,可以表明异步电动机的转速。电动机启动瞬间,转速n=0,此时转差率最大,S=1 。当异步电动机空载时.转子转速n接近于同步转速n0,此时转差率最小,S→0 。所以转差率的变化范围为
0＜S≤1
三相异步电动机在额定负载下运转时,转差率一般为3%～6%左右。
由公式可推导出异步电动机的转速公式为:
由上述公式可知,三相异步电动机调速的方法有3种:
(1)变频调速
连续改变电源频率f,可实现异步电动机的无极平滑调速。以前由于变频设备复杂、昂贵,极少采用变频调速。近年来,随着晶闸管变流技术的发展,使异步电动机的变频调速方法逐渐被应用。
(2)变极调速
制造多速电动机时,设计了不同的磁极对数,通过改变定子绕组的接法来改变磁极对数,使电动机得到不同的转速,以满足工作需求。变极调速一般适用于鼠笼式异步电动机。