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三相交流電機(jī)的定子繞制對(duì)稱的三相繞組,在對(duì)稱的 定子 的三相繞組中流過(guò)對(duì)稱三相電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),由于該磁場(chǎng)隨正弦交流電流變化而在空間不斷地旋轉(zhuǎn),故稱作旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是一種大小不變,而以一定轉(zhuǎn)速在空間旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。 交流電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速,即等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度,用ns表示,其單位是“r/min(轉(zhuǎn)/分)”。它的大小由交流電源的 頻率 和 磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)(定子繞組的繞制方式?jīng)Q定磁極對(duì)數(shù))決定。
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在交流電機(jī)的定子上通上三相對(duì)稱交流電,如上圖所示,定子不動(dòng),僅僅通過(guò)電流的變化就能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的合成磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)像一個(gè)繞著定子旋轉(zhuǎn)的磁鐵。有了這個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁鐵,一切就都好辦了,在定子內(nèi)部隨便放一個(gè)閉合的線圈,在這個(gè)閉合線圈里就會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)和電流,就會(huì)產(chǎn)生電磁力,閉合線圈就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。也可以這么理解,定子上有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁鐵,轉(zhuǎn)子閉合線圈由于感應(yīng)帶電,其實(shí)也變成了一個(gè)電磁鐵,外面的電磁鐵在轉(zhuǎn),就會(huì)帶著里面的電磁鐵轉(zhuǎn),于是交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)起來(lái)了。定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度叫同步轉(zhuǎn)速,里面轉(zhuǎn)子其實(shí)是被定子磁場(chǎng)牽引著在轉(zhuǎn)動(dòng),所以它的轉(zhuǎn)速會(huì)比定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速慢,所以叫異步轉(zhuǎn)速。所以有了異步電動(dòng)機(jī)的名稱。
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交流電機(jī)繞組的功用是在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中感應(yīng)電勢(shì)、流過(guò)電流和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,達(dá)到機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的目的,故有繞組為電機(jī)的核心部件之說(shuō)。
交流電機(jī)按其功能通常分為交流發(fā)電機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)和同步調(diào)相機(jī)幾大類。由于電機(jī)工作狀態(tài)的可逆性,同一臺(tái)電機(jī)既可作發(fā)電機(jī)又可作電動(dòng)機(jī)。把電機(jī)分為發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)并不很確切,只是有些電機(jī)主要作發(fā)電機(jī)運(yùn)行,有些電機(jī)主要作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
“交流電機(jī)”是用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展,交流電機(jī)已成為的電機(jī)。交流電機(jī)與直流電機(jī)相比,由于沒(méi)有換向器(見(jiàn)直流電機(jī)的換向),因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,比較牢固,容易做成高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量的電機(jī)。交流電機(jī)功率的覆蓋范圍很大,從幾瓦到幾十萬(wàn)千瓦、甚至上百萬(wàn)千瓦。20世紀(jì)80年代初,汽輪發(fā)電機(jī)已達(dá)150萬(wàn)千瓦。交流電機(jī)是由美籍塞爾維亞裔科學(xué)家尼古拉·特斯拉發(fā)明的。
交流電機(jī)則意味著該設(shè)備的運(yùn)行數(shù)值將與性能曲線上某個(gè)特定點(diǎn)相對(duì)應(yīng),該曲線與電機(jī)的峰值效率(peak efficiency)將保持一致。若未按照該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)值運(yùn)行,那么電機(jī)的效率將大幅下挫。交流電機(jī)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生感應(yīng)電流,進(jìn)而產(chǎn)生磁場(chǎng),該過(guò)程將導(dǎo)致額外的耗能。所以,交流電機(jī)的效率不如直流電機(jī)。事實(shí)上,直流電機(jī)的效率要比交流電機(jī)高30%以上,因?yàn)橛来朋w將產(chǎn)生次生磁場(chǎng)(secondary magnetic field)。