三相異步電動機(jī)

實現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機(jī)。電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機(jī)，而把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備叫做電動機(jī)。

在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機(jī)，特別三相異步電動機(jī)，因為它具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、運(yùn)行可靠、價格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點。它被廣泛地用來驅(qū)動各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳送帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。

三相異步電動機(jī)工作原理

長期實踐和理論證明，如果在轉(zhuǎn)子的圓周空間放置互差120°的3組繞組，然后將三組繞組按星形或三角形接法接好（圖2是按星形接法接好的3組繞組），將3繞組與三相交流電壓接好，有三相交流電流流進(jìn)3組繞組，這3組繞組會產(chǎn)生類似磁鐵產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，處于此旋轉(zhuǎn)磁場中的轉(zhuǎn)子上各閉合導(dǎo)體有感應(yīng)電流產(chǎn)生，磁場對有電流流過的導(dǎo)體產(chǎn)生作用力，推動各導(dǎo)體按一定的方向運(yùn)動，轉(zhuǎn)子也就運(yùn)轉(zhuǎn)起來。

圖1實際上是三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。繞組繞在鐵芯支架上，由于繞組和鐵芯都固定不動，因此稱為定子，定子中間是籠型的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)可以看成是繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場推動的，旋轉(zhuǎn)磁場有一定的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n（又稱同步轉(zhuǎn)速）、三相交流電的頻率f和磁極對數(shù)p（一對磁極有兩個相異的磁極）有以下關(guān)系：n=60f/p。

例如一臺三相異步電動機(jī)定子繞組的交流電壓頻率f=50Hz，定子繞組的磁極對數(shù)p=3，那么旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n=60×50÷3=1000r/min。

電動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時，其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場方向是相同的，轉(zhuǎn)子是由旋轉(zhuǎn)磁場作用而轉(zhuǎn)動的，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速要小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，并且要滯后于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，也就是說轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速是不同步的。這種轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速不同步的電動機(jī)稱為異步電動機(jī)。

三相異步電動機(jī)外形與結(jié)構(gòu)

圖3列出了兩種三相異步電動機(jī)的實物外形。

三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4所示，從圖中可以看出，它主要由外殼、定子、轉(zhuǎn)子等部分組成。

三相異步電動機(jī)各部分說明：

①外殼

三相異步電動機(jī)的外殼主要由機(jī)座、軸承蓋、端蓋、接線盒、風(fēng)扇和罩殼等組成。

②定子

定子有定子鐵芯和定子繞組組成。

a、定子鐵芯。定子鐵芯通常由很多圓環(huán)狀的硅鋼片疊合在一起組成，這些硅鋼片中間開有很多小槽用于嵌入定子繞組（也稱定子線圈），硅鋼片上涂有絕緣層，使疊片之間絕緣。

b、定子繞組。它通常由涂有絕緣漆的銅線繞制而成，再將繞制好的銅線按一定的規(guī)律嵌入定子鐵芯的小槽內(nèi)，具體見圖4放大部分。繞組嵌入小槽后，按一定的方法將槽內(nèi)的繞組連接起來，接到接線盒的U1、U2、V1、V2、W1、W2接線柱上。接線盒如圖5所示，接線盒各接線柱與電動機(jī)內(nèi)部繞組的連接關(guān)系如圖6所示。

③轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子是電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)部分，它由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。

a、轉(zhuǎn)子鐵芯。如圖7所示，轉(zhuǎn)子鐵芯是由很多外圓開有小槽的硅鋼片疊在一起構(gòu)成的，小槽用來放置轉(zhuǎn)子繞組。

b、轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯的小槽中，轉(zhuǎn)子繞組可分為籠式轉(zhuǎn)子繞組和線繞式轉(zhuǎn)子繞組。

籠式轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵芯小槽中放入金屬導(dǎo)條，再在鐵芯兩端用導(dǎo)環(huán)將各導(dǎo)條連接起來，這樣任意一根導(dǎo)條與它對應(yīng)的導(dǎo)條通過兩端導(dǎo)環(huán)就構(gòu)成一個閉合的繞組，由于這種繞組形似籠子，因此稱為籠式轉(zhuǎn)子繞組。籠式轉(zhuǎn)子繞組有銅條轉(zhuǎn)子繞組和鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組兩種，圖8所示。銅條轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵芯的小槽內(nèi)放入銅導(dǎo)條，然后在兩端用金屬端環(huán)將它們焊接起來；而鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組則是用澆鑄的方法在鐵芯上澆鑄處鋁導(dǎo)條、端環(huán)和風(fēng)葉。

線繞式轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)如圖9所示。它是在轉(zhuǎn)子鐵芯中按一定的規(guī)律嵌入用絕緣導(dǎo)線繞制好的繞組，然后將繞組按三角形或星形接法接好，大多數(shù)按星形方式接線（圖11）。繞組接好后引出3根相線，通過轉(zhuǎn)軸內(nèi)孔接到轉(zhuǎn)軸的3個銅制集電環(huán)（又稱滑環(huán)）上，集電環(huán)隨轉(zhuǎn)軸儀器運(yùn)轉(zhuǎn)，集電環(huán)與固定不動的電刷摩擦接觸，而電刷通過導(dǎo)線與變阻器連接，這樣轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的電流通過集電環(huán)、電刷、變阻器構(gòu)成回路。調(diào)節(jié)變阻器可以改變轉(zhuǎn)子繞組回路的電阻，以此來改變繞組的電流，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。

c、轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸嵌套在轉(zhuǎn)子鐵芯的中間。當(dāng)定子繞組通三相交流電后會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組受旋轉(zhuǎn)磁場作用而旋轉(zhuǎn)，它通過轉(zhuǎn)子鐵芯帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，將動力從轉(zhuǎn)軸傳遞出來。