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三相异步电动机的结构和工作原理

  

  
   三相异步电动机的结构
1、定子铁心
作用:马达磁路的一部分,并在其上放置定子绕组。构造:定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘(insulated)层的硅钢片冲制、叠压而成,在铁心的内圆冲有均匀(jūn yún)分布的槽,用以嵌放定子绕组。定子铁心槽型有以下几种:半闭口型槽:电动机的效率(efficiency)和功率因数较高,但绕组嵌线和绝缘都较困难(difficult)。一般用于小型低压电机中。半开口型槽:可嵌放成型绕组,一般用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。开口型槽:用以嵌放成型绕组,绝缘方法方便,主要用在高压电机中。
2、定子绕组
作用:是电动机的电路部分,通入三相交流电,产生旋转磁场(定义:传递实物间磁力作用的场)。高压电动机梭型线圈绕制后,用收缩带,黄蜡绸带等绝缘材料包扎,目的是:保护线圈外绝缘、层间绝缘、匝间绝缘不至于损坏。在拉型机时免受模具夹具、鼻端销钉等摩擦,防止松动变形。构造:由三个在空间互隔120°电角度、对称排列的结构完全相同绕组连接而成,这些绕组的各个线圈按一定规律(rhythmical)分别嵌放在定子各槽内。定子绕组的主要绝缘(insulated)项目有以下三种:(保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘)。⑴对地绝缘:定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。⑵相间绝缘:各相定子绕组间的绝缘。⑶匝间绝缘:每相定子绕组各线匝间的绝缘。
电动机接线盒内的接线:电动机接线盒内都有一块接线板,三相绕组的六个线头排成上下两排,并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1(U1)、2(V1)、3(W1),下排三个接线桩自左至右排列的编号为6(W2)、4(U2)、5(V2),.将三相绕组接成星形接法或三角形接法。

凡制造和维修时均应按这个序号排列。
3、机座作用:固定定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)铁心与前后端盖以支撑转子(rotor),并起防护、散热等作用。高压电动机梭型线圈绕制后,用收缩带,黄蜡绸带等绝缘材料包扎,目的是:保护线圈外绝缘、层间绝缘、匝间绝缘不至于损坏。在拉型机时免受模具夹具、鼻端销钉等摩擦,防止松动变形。构造:机座通常为铸铁(cast iron)件,大型异步电动机机座一般用钢板焊成,微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式马达的机座外面有散热筋以增加散热面积,防护式电机的机座两端端盖开有通风孔,使电动机内外的空气可直接对流,以利于散热。
4、三相异步电动机的转子铁心:作用:作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。构造:所用材料与定子一样,由0.5毫米厚的硅(silicon)钢片冲制、叠压而成,硅钢片外圆冲有均匀(jūn yún)分布的孔,用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上,大、中型异步电动机(转子直径在300~400毫米以上)的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。
5、三相异步电动机的转子绕组作用:切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流(Electron flow),并形成电磁转矩而使电动机旋转。构造:分为鼠笼式转子和绕线式转子。⑴鼠笼式转子:转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心,整个绕组的外形像一个鼠笼,故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝(Al)转子绕组,对于100KW以上的电动机采用铜(化学式Cu)条和铜端环焊接而成。鼠笼转子分为:阻抗型转子、单鼠笼型转子、双鼠笼型转子、深槽式转子几种,起动转矩等特性各有不同。⑵绕线式转子:绕线转子绕组与定子绕组相似,也是一个对称的三相绕组,一般接成星形,三个出线头接到转轴的三个集流环上,再通过电刷与外电路联接。
特点:结构较复杂,故绕线式电动机的应用不如鼠笼式电动机广泛。但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件,用以改善异步电动机的起、制动性能及调速性能,故在要求一定范围内进行平滑调速的设备,如吊车、电梯、空气压缩机等上面采用。
三相异步电动机的工作原理
当向三相定子绕组中通入对称(symmetry)的三相交流电时,就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转,转子导体开始时是静止的,故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势(感应电动势的方向用右手定则判定)。由于转子导体两端被短路环短接,在感应电动势的作用下,转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用(力的方向用左手定则判定)。电磁力对转子轴产生电磁转矩,驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。
通过上述分析(Analyse)可以总结出电动机工作原理为:当电动机的三相定子绕组(各相差120度电角度),通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在马达转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
  

  
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