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异步电动机的转速公式推导

2024/4/26 17:32:38发布6次查看
异步电动机的同步转速是指定子绕组在通入三相电源后,产生的旋转磁场的转速。异步电动机的转子转速是指转子在定子旋转磁场作用下产生的转速,即异步电动机的输出转速。大家一定不要将同步转速与转子转速相混淆,这也是异步电动机和同步电动机得主要区别。
三相交流电源为正弦波形,相位差为120°,同样,异步电动机的三相定子绕组也互差120°。
为了方便初学者理解,先从一个周期(t)内定子的磁势变化来切入讨论。
大家都知道,正弦电流
i = imax·sinωt ;其中ω = 2πf = 2π/t
可见,当 t 从0变化到t 时,imax正好旋转了360°。
根据磁势公式
f = n·i ;
可推导出,通入电流的导体的磁势是跟随电流变化的,所以,定子电流的一个周期变化对应了定子磁势的一个周期变化。
综上,异步电动机的定子在通入电流后,其旋转磁场的角速度和定子电流的角速度是一样的。既然旋转磁场在一个电流周期内正好旋转一周,那么,电流的频率也就是旋转磁场每秒的转速。由于对转速采用的时间单位通常是分钟,所以可得出旋转磁场的转速为60f。
另外,异步电动机得同步转速与电动机得极对数 p 成反比,最后得出同步转速公式为:
n=60f/p
大家一定不要把异步电动机的同步转速和转子转速混淆,实际上,异步电动机的转子转速与同步转速存在一个差值,这个差值是怎么产生的呢?为什么必须存在这个差值呢?
转子如果想要旋转,就必须有电流流过转子,而异步电动机的转子电流实际上是在定子磁场中的感应电流,如果转子不产生感应电流,就无法产生电磁转矩。这也是异步电动机的另一个名字——感应电动机的由来 。那么转子的感应电流是怎样得到的呢?根据左手定则可知,切割磁力线是产生转子感应电流和电磁转矩的必要条件。 如果转子与同步磁场没有转速差,势必不能实现磁力线的切割运动,也就无法产生感应电流。所以转子必须与旋转磁场保持一定的速度差,才会产生切割磁力线的运动。
电机学中用转差率来描述转子转速与同步转速之间的速度差异,即
s=(n1-n2)/n1
式中 n1 ——同步转速;n2 ——转子转速; s为转差率。
根据转差率公式和同步转速公式,我们便可以推导出异步电动机的转子转速
n2= n1(1-s)
本文只是从原理上描述相关概念,实际应用中,由于定子、转子的电磁变换受诸多因素影响,如磁导率、气隙、漏磁、阻抗等等,运算条件较复杂。
异步电动机的同步转速和转子转速就先写这些,如果大家有不明白的欢迎留言讨论。
另外,如果我在描述语言上存在歧义和误导,欢迎大家提出更正。
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