【E課堂】三相異步電動機(jī)的相關(guān)知識1

　　今天介紹三相異步電動機(jī)的相關(guān)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(jī)的結(jié)構(gòu)

　　1、定子鐵心

　　作用：電機(jī)磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。構(gòu)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(jī)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(jī)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(jī)。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(jī)中。

　　2、定子繞組

　　作用：是電動機(jī)的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。構(gòu)造：由三個在空間互隔120°電角度、對稱排列的結(jié)構(gòu)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(xiàng)目有以下三種：(保證繞組的各導(dǎo)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(jī)接線盒內(nèi)的接線：電動機(jī)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(yīng)按這個序號排列。

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

　　4、三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心：作用：作為電機(jī)磁路的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。構(gòu)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(zhuǎn)子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來沖制轉(zhuǎn)子鐵心。一般小型異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上，大、中型異步電動機(jī)(轉(zhuǎn)子直徑在300~400毫米以上)的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。

　　5、三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組作用：切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)。構(gòu)造：分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。⑴鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)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(jī)采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組，對于100KW以上的電動機(jī)采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。鼠籠轉(zhuǎn)子分為：阻抗型轉(zhuǎn)子、單鼠籠型轉(zhuǎn)子、雙鼠籠型轉(zhuǎn)子、深槽式轉(zhuǎn)子幾種，起動轉(zhuǎn)矩等特性各有不同。⑵繞線式轉(zhuǎn)子：繞線轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸的三個集流環(huán)上，再通過電刷與外電路聯(lián)接。

　　特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故繞線式電動機(jī)的應(yīng)用不如鼠籠式電動機(jī)廣泛。但通過集流環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入附加電阻等元件，用以改善異步電動機(jī)的起、制動性能及調(diào)速性能，故在要求一定范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)速的設(shè)備，如吊車、電梯、空氣壓縮機(jī)等上面采用。

　　02

　　三相異步電動機(jī)的工作原理

　　當(dāng)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(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢(感應(yīng)電動勢的方向用右手定則判定)。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)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(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。

　　通過上述分析可以總結(jié)出電動機(jī)工作原理為：當(dāng)電動機(jī)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(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流(轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路)，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。

　　03

　　三相異步電動機(jī)的名牌參數(shù)

　　三相異步電動機(jī)的額定值刻印在每臺電動機(jī)的銘牌上,一般包括下列幾種：

　　型號：為了適應(yīng)不同用途和不同工作環(huán)境的需要，電動機(jī)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(jī)，其中三相異步電動機(jī)的產(chǎn)品名稱代號還有：YR為繞線式異步電動機(jī);YB為防爆型異步電動機(jī);YQ為高起動轉(zhuǎn)距異步電動機(jī)。

　　132→機(jī)座中心高(mm);

　　M →機(jī)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(jī)的接線盒中有六根引出線,標(biāo)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(yīng)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(jī)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(jī)在制造廠所規(guī)定的額定情況下運(yùn)行時,

　　其輸出端的機(jī)械功率,單位一般為千瓦(kW)。對三相異步電機(jī)，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(jī)額定運(yùn)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(jī)的工作電壓不應(yīng)高于或低于額定值的5%。當(dāng)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(dāng)工作電壓低于額定值時，引起輸出轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速下降,電流增加，也使繞組過熱，這對電動機(jī)的運(yùn)行也是不利的。我國生產(chǎn)的Y系列中、小型異步電動機(jī)，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(jī)繞組為星形聯(lián)接;電源線電壓為220 V時,電動機(jī)繞組為三角形聯(lián)接)。

　　額定電流IN：是指電動機(jī)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(dāng)電動機(jī)空載時,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速,兩者之間相對轉(zhuǎn)速很小,所以轉(zhuǎn)子電流近似為零,這時定子電流幾乎全為建立旋轉(zhuǎn)磁場的勵磁電流。當(dāng)輸出功率增大時,轉(zhuǎn)子電流和定子電流都隨著相應(yīng)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(jī)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(jī)的額定頻率為50赫茲。

　　額定轉(zhuǎn)速nN：是指電動機(jī)在額定電壓、額定頻率下,輸出端有額定

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

　　額定效率ηN：是指電動機(jī)在額定情況下運(yùn)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(jī)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?yàn)殡妱訖C(jī)是電感性負(fù)載,定子相電流比相電壓滯后一個角，cos就是異步電動機(jī)的功率因數(shù)。三相異步電動機(jī)的功率因數(shù)較低,在額定負(fù)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(jī)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(guān)系。

　　絕緣等級：它是按電動機(jī)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(jī)絕緣結(jié)構(gòu)中最熱點(diǎn)的最高容許溫度。

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