【E課堂】三相異步電動機的相關知識1

　　今天介紹三相異步電動機的相關知識1，內(nèi)容多，分期講解?？靵砜纯窗?/p>本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201604/289914.htm

　　三相異步電動機的結構

　　1、定子鐵心

　　作用：電機磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。構造：定子鐵心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。定子鐵心槽型有以下幾種：半閉口型槽：電動機的效率和功率因數(shù)較高，但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機中。半開口型槽：可嵌放成型繞組，一般用于大型、中型低壓電機。所謂成型繞組即繞組可事先經(jīng)過絕緣處理后再放入槽內(nèi)。開口型槽：用以嵌放成型繞組，絕緣方法方便，主要用在高壓電機中。

　　2、定子繞組

　　作用：是電動機的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉磁場。構造：由三個在空間互隔120°電角度、對稱排列的結構完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。定子繞組的主要絕緣項目有以下三種：(保證繞組的各導電部分與鐵心間的可靠絕緣以及繞組本身間的可靠絕緣)。⑴對地絕緣：定子繞組整體與定子鐵心間的絕緣。⑵相間絕緣：各相定子繞組間的絕緣。⑶匝間絕緣：每相定子繞組各線匝間的絕緣。

　　電動機接線盒內(nèi)的接線：電動機接線盒內(nèi)都有一塊接線板，三相繞組的六個線頭排成上下兩排，并規(guī)定上排三個接線樁自左至右排列的編號為1(U1)、2(V1)、3(W1)，下排三個接線樁自左至右排列的編號為6(W2)、4(U2)、5(V2)，.將三相繞組接成星形接法或三角形接法。凡制造和維修時均應按這個序號排列。

　　3、機座作用：固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉子，并起防護、散熱等作用。構造：機座通常為鑄鐵件，大型異步電動機機座一般用鋼板焊成，微型電動機的機座采用鑄鋁件。封閉式電機的機座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護式電機的機座兩端端蓋開有通風孔，使電動機內(nèi)外的空氣可直接對流，以利于散熱。

　　4、三相異步電動機的轉子鐵心：作用：作為電機磁路的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉子繞組。構造：所用材料與定子一樣，由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來安置轉子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來沖制轉子鐵心。一般小型異步電動機的轉子鐵心直接壓裝在轉軸上，大、中型異步電動機(轉子直徑在300~400毫米以上)的轉子鐵心則借助與轉子支架壓在轉軸上。

　　5、三相異步電動機的轉子繞組作用：切割定子旋轉磁場產(chǎn)生感應電動勢及電流，并形成電磁轉矩而使電動機旋轉。構造：分為鼠籠式轉子和繞線式轉子。⑴鼠籠式轉子：轉子繞組由插入轉子槽中的多根導條和兩個環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉子鐵心，整個繞組的外形像一個鼠籠，故稱籠型繞組。小型籠型電動機采用鑄鋁轉子繞組，對于100KW以上的電動機采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。鼠籠轉子分為：阻抗型轉子、單鼠籠型轉子、雙鼠籠型轉子、深槽式轉子幾種，起動轉矩等特性各有不同。⑵繞線式轉子：繞線轉子繞組與定子繞組相似，也是一個對稱的三相繞組，一般接成星形，三個出線頭接到轉軸的三個集流環(huán)上，再通過電刷與外電路聯(lián)接。

　　特點：結構較復雜，故繞線式電動機的應用不如鼠籠式電動機廣泛。但通過集流環(huán)和電刷在轉子繞組回路中串入附加電阻等元件，用以改善異步電動機的起、制動性能及調(diào)速性能，故在要求一定范圍內(nèi)進行平滑調(diào)速的設備，如吊車、電梯、空氣壓縮機等上面采用。

　　02

　　三相異步電動機的工作原理

　　當向三相定子繞組中通入對稱的三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉速n1沿定子和轉子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉的旋轉磁場。由于旋轉磁場以n1轉速旋轉，轉子導體開始時是靜止的，故轉子導體將切割定子旋轉磁場而產(chǎn)生感應電動勢(感應電動勢的方向用右手定則判定)。由于轉子導體兩端被短路環(huán)短接，在感應電動勢的作用下，轉子導體中將產(chǎn)生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。轉子的載流導體在定子磁場中受到電磁力的作用(力的方向用左手定則判定)。電磁力對轉子軸產(chǎn)生電磁轉矩，驅動轉子沿著旋轉磁場方向旋轉。

　　通過上述分析可以總結出電動機工作原理為：當電動機的三相定子繞組(各相差120度電角度)，通入三相對稱交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉磁場，該旋轉磁場切割轉子繞組，從而在轉子繞組中產(chǎn)生感應電流(轉子繞組是閉合通路)，載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉軸上形成電磁轉矩，驅動電動機旋轉，并且電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同。

　　03

　　三相異步電動機的名牌參數(shù)

　　三相異步電動機的額定值刻印在每臺電動機的銘牌上,一般包括下列幾種：

　　型號：為了適應不同用途和不同工作環(huán)境的需要，電動機制成不同的系列,每種系列用各種型號表示。例如 Y 132 M- 4，Y →三相異步電動機，其中三相異步電動機的產(chǎn)品名稱代號還有：YR為繞線式異步電動機;YB為防爆型異步電動機;YQ為高起動轉距異步電動機。

　　132→機座中心高(mm);

　　M →機座長度代號;

　　4 →磁極數(shù)

　　接法：這是指定子三相繞組的接法。一般鼠籠式電動機的接線盒中有六根引出線,標有U1、V1 、W1、U2、V2、W2。其中：U1 U2是第一相繞組的兩端;V1 V2是第二相繞組的兩端;W1 W2是第三相繞組的兩端。如果U1、V1 、W1分別為三相繞組的始端(頭) ,則U2、V2、W2是相應的末端(尾)。這六個引出線端在接電源之前,相互間必須正確聯(lián)接。聯(lián)接方法有星形(Y)聯(lián)接和三角形聯(lián)接兩種。通常三相異步電動機自3kW以下者,聯(lián)接成星形;自4kW以上者, 聯(lián)接成三角形。

　　額定功率PN：是指電動機在制造廠所規(guī)定的額定情況下運行時,

　　其輸出端的機械功率,單位一般為千瓦(kW)。對三相異步電機，其額定功率：PN=UNINηNcosN，式中ηN和cosN分別為額定情況下的效率和功率因數(shù)。

　　額定電壓UN：是指電動機額定運行時,外加于定子繞組上的線電壓,單位為伏(V)。一般規(guī)定電動機的工作電壓不應高于或低于額定值的5%。當工作電壓高于額定值時,磁通將增大，將使勵磁電流大大增加,電流大于額定電流,使繞組發(fā)熱。同時,由于磁通的增大,鐵損耗(與磁通平方成正比)也增大,使定子鐵心過熱;當工作電壓低于額定值時，引起輸出轉矩減小，轉速下降,電流增加，也使繞組過熱，這對電動機的運行也是不利的。我國生產(chǎn)的Y系列中、小型異步電動機，其額定功率在3kW以上的,額定電壓為380 V，繞組為三角形聯(lián)接。額定功率在3 kW及以下的,額定電壓為380/220V,繞組為Y/聯(lián)接(即電源線電壓為380 V時,電動機繞組為星形聯(lián)接;電源線電壓為220 V時,電動機繞組為三角形聯(lián)接)。

　　額定電流IN：是指電動機在額定電壓和額定輸出功率時,定子繞組的線電流,單位為安(A)。當電動機空載時,轉子轉速接近于旋轉磁場的同步轉速,兩者之間相對轉速很小,所以轉子電流近似為零,這時定子電流幾乎全為建立旋轉磁場的勵磁電流。當輸出功率增大時,轉子電流和定子電流都隨著相應增大,如下圖中的I1=f(P2)曲線所示。圖中是一臺l0kW三相異步電動機的工作特性曲線。

　　額定頻率fN：我國電力網(wǎng)的頻率為50赫茲(Hz)，因此除外銷產(chǎn)品外,國內(nèi)用的異步電動機的額定頻率為50赫茲。

　　額定轉速nN：是指電動機在額定電壓、額定頻率下,輸出端有額定

　　功率輸出時, 轉子的轉速,單位為轉/分(r/min)。由于生產(chǎn)機械對轉速的要求不同,需要生產(chǎn)不同磁極數(shù)的異步電動機,因此有不同的轉速等級。最常用的是四個極的異步電動機(n0=l500 r/min)。

　　額定效率ηN：是指電動機在額定情況下運行時的效率, 是額定輸出功率與額定輸入功率的比值。即ηN=×100%=×100%異步電動機的額定效率ηN約為75%～92%。從下圖中的η=f(P2)曲線可以看出，在額定功率的75%左右時效率最高。

　　額定功率因數(shù)cosN：因為電動機是電感性負載,定子相電流比相電壓滯后一個角，cos就是異步電動機的功率因數(shù)。三相異步電動機的功率因數(shù)較低,在額定負載時約為0. 7～0. 9之間，而在輕載和空載時更低，空載時只有0. 2～0. 3。因此,必須正確選擇電動機的容量, 防止"大馬拉小車"，并力求縮短空載的時間。上圖中的cos=f(P2)曲線反映的是功率因數(shù)和輸出功率之間的關系。

　　絕緣等級：它是按電動機繞組所用的絕緣材料在使用時容許的極限溫度來分的。所謂極限溫度,是指電動機絕緣結構中最熱點的最高容許溫度。

　　工作方式：反映異步電動機的運行情況，可分為三種基本方式：連續(xù)運行、短時運行和斷續(xù)運行。