交流異步電動(dòng)機(jī)是目前應(yīng)用范圍最廣泛的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備,在工業(yè)和民用的應(yīng)用比例都很高,并且隨著變頻控制技術(shù)的普及,交流異步電動(dòng)機(jī)已經(jīng)逐漸取代直流電機(jī)成為傳動(dòng)主流設(shè)備。
目前已知的最大容量的異步電動(dòng)機(jī)是國(guó)產(chǎn)的2.5萬(wàn)KW、4極異步電動(dòng)機(jī),代表了國(guó)產(chǎn)異步電動(dòng)機(jī)在制造和控制領(lǐng)域的巔峰。
交流異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)牢固、構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn),但是也有功率因數(shù)低、調(diào)速不方便等缺陷。并且直接啟動(dòng)的交流異步電動(dòng)機(jī)還有啟動(dòng)電流大,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小的問(wèn)題,成為使用中的一大缺陷。
交流異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理是在三相對(duì)稱(chēng)繞組中通入三相對(duì)稱(chēng)交流電,就會(huì)在定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),形成感應(yīng)電流,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,讓電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來(lái)。
但是在交流異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí),在定子通電瞬間,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)變形成并高速運(yùn)行起來(lái),這是轉(zhuǎn)子因?yàn)閼T性的原因還沒(méi)有旋轉(zhuǎn)起來(lái),于是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以最高速切割轉(zhuǎn)子繞組,產(chǎn)生最大的感應(yīng)電流,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)定子主磁通具有去磁作用,于是為了彌補(bǔ)這一損失,定子只有增大電流來(lái)增強(qiáng)主磁通。
一般電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí),為了最大限度的利用主磁通,常常設(shè)計(jì)成磁飽和特性,在定子電源電壓無(wú)法增加的情況下,想要增加磁通,就必須成倍增加電流,因此為了彌補(bǔ)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的去磁損失,定子電流往往需要增加4-7倍來(lái)增強(qiáng)主磁通。
隨著轉(zhuǎn)子的逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),轉(zhuǎn)子和定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的轉(zhuǎn)差降低,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流也相應(yīng)降低,對(duì)于定子主磁場(chǎng)的去磁作用降低,定子電流也逐漸降低,直到電機(jī)完全啟動(dòng)起來(lái),達(dá)到額定運(yùn)行狀態(tài),電機(jī)電流也降低到正常電流。
雖然異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間電流是額定電流的4-7倍,但是轉(zhuǎn)矩卻只有額定轉(zhuǎn)矩的2倍左右,并不是很大。
這是因?yàn)樵趩?dòng)時(shí),轉(zhuǎn)差率約等于1,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的頻率和定子電源頻率基本相同,這是轉(zhuǎn)子電抗相對(duì)于轉(zhuǎn)子電阻大很多,轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)很小,根據(jù):Tst=CtφI2'cosΦ2,cosΦ2很小,I2'較大,所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst不太大。