【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 型異步電動(dòng)機(jī)中 。 對(duì)于中型異步電動(dòng)機(jī)通常采用半開口槽 ， 對(duì)于高壓中型和大型異步機(jī) ， 一般采用開口槽 ， 以便于嵌線 。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 圖 316 (a) 定子鐵心； (b) 定子鐵心沖片 ( a ) ( b )第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 圖 317 (a) 半閉口槽； (b) 半開口槽； (c) 開口槽 ( a ) ( b ) ( c )第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) （ 2） 定子繞組 。 定子繞組是電動(dòng)機(jī)的定子電路部分 。 嵌放在定子鐵心的槽內(nèi) ， 既可以是單層的 ， 也可以是雙層的 。 三相繞組的六個(gè)出線端都引至接線盒上 ， 首端為 U V W1， 尾端分別為 U V W2。 為了接線方便 ， 這六個(gè)出線端在接線板上的排列如圖 3－ 18所示 ， 根據(jù)需要可以連成星形和三角形 。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 圖 318 (a) 星形連接； (b) 三角形連接 ( b )( a )U1U2V1V2W1W2U1V1W1W2U2V2U2W2U1V1W1W2U2V2U1V1W1V2第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) （ 3） 機(jī)座。 機(jī)座是電動(dòng)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成部分， 用來(lái)支撐整個(gè)電機(jī)。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 2) 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心 、 轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成 。 （ 1） 轉(zhuǎn)子鐵心 。 轉(zhuǎn)子鐵心也是主磁路的一部分并且用來(lái)嵌放轉(zhuǎn)子繞組 。 它由厚 mm的硅鋼片疊壓而成 ， 在鐵心外緣沖有一圈開口槽 ， 外表面成圓柱形 。 中小型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心一般直接固定在轉(zhuǎn)軸上 ， 而大型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心則套在轉(zhuǎn)子支架上 ， 然后把支架固定在轉(zhuǎn)軸上 。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) （ 2） 轉(zhuǎn)子繞組 。 轉(zhuǎn)子繞組是轉(zhuǎn)子的電路部分 ， 它的作用是感應(yīng)電勢(shì) 、 流過(guò)電流并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 。 按結(jié)構(gòu)形式可分為籠型和繞線形轉(zhuǎn)子兩種 。 ① 籠型轉(zhuǎn)子 。 籠型轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心的每個(gè)槽內(nèi)放入一根導(dǎo)體 ， 在伸出鐵心的兩端分別用兩個(gè)導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)條連接起來(lái) ， 形成一個(gè)自行閉合的短路繞組 。 如果去掉鐵心 ， 則剩下的繞組的形狀就像一個(gè)鼠籠 ， 如圖 319所示 ， 所以稱之為籠型轉(zhuǎn)子 。 對(duì)于中小型異步電動(dòng)機(jī) ， 籠型轉(zhuǎn)子繞組一般采用鑄鋁將導(dǎo)條 、 端環(huán)和風(fēng)葉一次鑄出 ， 如圖 319（ a） 所示 。 也有用銅條焊接在兩個(gè)銅端環(huán)上的銅條籠型繞組 ， 如圖 319（ b） 所 示。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 圖 319 (a) 鑄鋁轉(zhuǎn)子； (b) 銅排轉(zhuǎn)子 ( a ) ( b )第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 圖 320 繞線形轉(zhuǎn)子繞組示意圖 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) ② 繞線形轉(zhuǎn)子繞組 。 繞線形轉(zhuǎn)子與定子繞組一樣 ， 也是一個(gè)對(duì)稱的三相繞組 。 它連接成 Y形后 ， 其三根引出線分別接到軸上的三個(gè)集電環(huán) ， 再經(jīng)電刷引出而與外部電路接通 ， 如圖320所示 。 所以 ， 可以通過(guò)集電環(huán)與電刷在轉(zhuǎn)子繞組中串入附加電阻或其他的控制裝置 ， 以便改善三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能及調(diào)速性能 。 繞線形轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)還裝有提刷短路裝置 。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完畢而不需調(diào)速時(shí) ， 可操作手柄將電刷提起切除全部電阻的同時(shí)使三只集電環(huán)短路起來(lái) ， 其目的是減少電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中的電刷磨損和摩擦損耗 。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 一般的繞線形異步電動(dòng)機(jī)的外串電阻是放在電動(dòng)機(jī)的非軸端而且伸出蓋外的 ， 所以繞線形異步電動(dòng)機(jī)的外形與籠型異步電動(dòng)機(jī)的外形有很大的區(qū)別 ， 看上去一頭大 、 一頭小 ， 大的是電動(dòng)機(jī)本身 ， 小的是三相電阻包 ， 且還有一個(gè)手柄外露 。 但在生產(chǎn)實(shí)際中 , 大噸位行車主鉤電動(dòng)機(jī)的外串電阻可以不緊挨在電動(dòng)機(jī)旁 ， 而且不需要手柄操作 ， 而是操作員在駕駛室中控制接觸器開關(guān)來(lái)串入或調(diào)節(jié)電阻的 。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) （ 3） 轉(zhuǎn)軸 。 轉(zhuǎn)軸是支撐轉(zhuǎn)子鐵心和輸出轉(zhuǎn)矩的部件 ， 它必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度 。 轉(zhuǎn)軸一般用中碳鋼車削加工而成 ， 軸伸出端銑有鍵槽 ， 用來(lái)固定帶輪或連軸器 。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 3) 三相異步電動(dòng)機(jī)中在定 、 轉(zhuǎn)子之間有一氣隙 ， 該氣隙比同容量的直流電機(jī)的氣隙小的多 ， 一般僅為 ～ mm。 氣隙的大小對(duì)異步機(jī)的性能有很大的影響 。 氣隙大則磁阻大 ， 要產(chǎn)生同樣大小的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就需較大的勵(lì)磁電流 ， 由于勵(lì)磁電流基本上是無(wú)功電流 ， 所以為了降低電機(jī)的空載電流 ， 提高功率因數(shù) ， 氣隙應(yīng)盡量減少 。 但是氣隙過(guò)小時(shí) ， 將使裝配困難 ，運(yùn)行不可靠 。 同時(shí)高次諧波磁場(chǎng)增強(qiáng) ， 從而使附加損耗增加以及使啟動(dòng)性能變差 。 一般氣隙長(zhǎng)度應(yīng)為機(jī)械條件所容許達(dá)到的最小值 。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 2. 異步電動(dòng)機(jī)的銘牌 三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)有 : (1) 額定功率 PN: 是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率 ， 單位是 kW。 (2) 額定電壓 UN: 是指額定運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)加在定子繞組上的線電壓 ， 單位是 V或 kV。 (3) 額定電流 IN: 是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓下 ， 輸出額定功率時(shí) ， 定子繞組中的線電流 ， 單位是 A。 (4) 額定轉(zhuǎn)速 nN: 是指額定運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn) /分（ r/min）。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) (5) 額定頻率 fN: 是指電動(dòng)機(jī)所接電源的頻率 ， 單位是 Hz。 中國(guó)的工頻頻率為 50 Hz。 (6) 絕緣等級(jí) : 絕緣等級(jí)決定了電動(dòng)機(jī)的允許溫升 ， 有時(shí)也不標(biāo)明絕緣等級(jí)而直接標(biāo)明允許溫升 。 (7) 接法 : 用 Y或 D表示 。 表示在額定運(yùn)行時(shí) ， 定子繞組應(yīng)采用的連接方式 。 (8) 轉(zhuǎn)子繞組開路電壓 : 是指定子為額定電壓 ， 轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)的轉(zhuǎn)子線電壓 ， 單位是 V。 (9) 轉(zhuǎn)子繞組額定電流 : 是指定子為額定電壓 ， 轉(zhuǎn)子繞組短路時(shí)的轉(zhuǎn)子線電流 ， 單位是 A。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) (8)、 (9)兩項(xiàng)主要用來(lái)作為配備啟動(dòng)電阻時(shí)的依據(jù) 。 銘牌上除了上述的額定數(shù)據(jù)外 ， 還表明了電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 。 型號(hào)一般用來(lái)表示電動(dòng)機(jī)的種類和幾何尺寸等 。 如新系列的異步電動(dòng)機(jī)用字母 Y表示 ， 并用中心高表示電動(dòng)機(jī)的直徑大小；鐵心長(zhǎng)度則用 S、 M、 L表示 ， S最短 ， L最長(zhǎng)；電動(dòng)機(jī)的保護(hù)形式由字母 IP和兩個(gè)數(shù)字表示 ， I是 International（ 國(guó)際 ） 的第一個(gè)字母 ， P是 Protection（ 防護(hù) ） 的第一個(gè)字母 ， IP后面的第一個(gè)數(shù)字代表第一種防護(hù)形式 （ 防塵 ） 的等級(jí) ， 第二個(gè)數(shù)字代表第二種防護(hù)形式 （ 防水 ） 的等級(jí) ， 數(shù)字越大 ， 表示防護(hù)的能力越強(qiáng) 。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 3. 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 1) 基本工作原理 圖 321繪出了三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理的示意圖 。 當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)接到三相電源上 ， 定子繞組中便有對(duì)稱的三相交流電流 （ 相序?yàn)?U、 V、 W） 通過(guò) ， 產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng) （ 方向如圖321所示 ， 轉(zhuǎn)速 n1=60f1/P） 。 由于啟動(dòng)瞬間轉(zhuǎn)子是靜止的 ， 因此該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng) ， 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì) (方向由右手定則判定 ,如圖 321所示 )。 由于轉(zhuǎn)子繞組閉合 ， 轉(zhuǎn)子繞組中便有電流通過(guò) ， 該電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用 ， 產(chǎn)生電磁力 F， 形成電磁轉(zhuǎn)矩 T(方向由左手定則判定 )。當(dāng)電磁力矩大于轉(zhuǎn)子所受的阻力矩的時(shí)候 ， 轉(zhuǎn)子就沿著電磁轉(zhuǎn)矩方向旋轉(zhuǎn)起來(lái) 。 電機(jī)把由定子輸入的電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能從軸上輸出 。 由圖 321可知 ， 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與電磁轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向一致 。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 圖 321 異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 Tnn1U1V2W1U2V1W2第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 由于異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向始終與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向一致 ， 而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向又取決于三相電流的相序 ,因此要改變轉(zhuǎn)向 ， 只需改變電流的相序即可 ， 即任意對(duì)調(diào)電動(dòng)機(jī)的兩根電源線 ， 便可使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) 。 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速恒小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 n1。 因?yàn)槿绻?dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 n1的時(shí)候 ， 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間就不再有相對(duì)運(yùn)動(dòng) ， 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體就不再切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁通 ， 轉(zhuǎn)子繞組中的電流及其所受的電磁力均消失 。 由此可見(jiàn) ， nn1是異步電動(dòng)機(jī)工作的必要條件 。 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速不同 ， 這就是異步電動(dòng)機(jī)得名的原因 。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 2) 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間必須存在轉(zhuǎn)差 （ n1n） ， 否則異步電動(dòng)機(jī)就不能正常工作 。 轉(zhuǎn)差相對(duì)于同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率 ， 常用 s來(lái)表示 ， 即 11nnns ?? （ 316） s是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要的運(yùn)行參數(shù) ， 它反映異步電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài) 。 對(duì)于異步電動(dòng)機(jī) ， 起動(dòng)的瞬間 ， n=0， 此時(shí)轉(zhuǎn)差率 s=1。額定運(yùn)行時(shí) ， 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速 n1時(shí) ， 轉(zhuǎn)差率非常小 。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速越慢，轉(zhuǎn)差率越大；反之，負(fù)載越小，轉(zhuǎn)速越快，轉(zhuǎn)差率越小。故轉(zhuǎn)差率直接反映了轉(zhuǎn)速的高低和負(fù)載的大小。 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由下式推算： 1)1( nsn ??（ 317） 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 3) 異步電動(dòng)機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài) 根據(jù)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電流所受的電磁力與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向之間的關(guān)系或 s的數(shù)值 ， 可以把異步電動(dòng)機(jī)分為三種運(yùn)行狀態(tài) 。 （ 1）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n與同步轉(zhuǎn)速 n1的方向一致但低于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，即 nn1,此時(shí)的 s在 0與 1之間，即 1s0，這時(shí)異步電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)有以下幾個(gè)特征： ① n與 n1同方向 ， 且永遠(yuǎn)保持 nn1的關(guān)系 ， 即 1s0； ② F（ 或 T） 的方向與 n的方向一致 ， T起著驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的作用； ③定子繞組的電磁功率體現(xiàn)為負(fù)值，即實(shí)際上是定子繞組從電網(wǎng)吸取電功率；轉(zhuǎn)子在拖動(dòng)負(fù)載時(shí)將向負(fù)載輸出機(jī)械功率。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) （ 2） 發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 。 如果用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子 ，使其沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向作高速運(yùn)動(dòng) ， 使 nn1， 并且定子繞組始終保持和電網(wǎng)接通 ， 這時(shí) s0。 電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行 。 異步電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)有以下幾個(gè)特征： ① n與 n1同方向 ， 且永遠(yuǎn)保持 nn1的關(guān)系 ， 即 s0； ② F（ 或 T） 的方向與 n的方向相反 ， T起著阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的作用； ③ 必須存在一高速旋轉(zhuǎn)的原動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子從它那里獲取機(jī)械功率，同時(shí)定子繞組向電網(wǎng)輸出電功率。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) （ 3） 電磁制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài) 。 如果用一原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子使其沿著與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng) ， 此時(shí) n0， s1， 異步電機(jī)處于電磁制動(dòng)狀態(tài) 。 異步電機(jī)運(yùn)行于電磁制動(dòng)狀態(tài)時(shí)有以下幾個(gè)特征： ① n與 n1方向相反 ， s1； ② F（ 或 T） 的方向與 n的方向相反 ， T起著阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的作用； ③ 必須存在拖動(dòng)轉(zhuǎn)子向 n1的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的原動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子從它那里獲取一定的機(jī)械功率，同時(shí)定子繞組從電網(wǎng)吸取一定的電功率，這兩種功率都變成繞組的損耗使其大量發(fā)熱。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 綜上所述，異步電機(jī)可以作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作發(fā)電機(jī)和電磁制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行。但一般作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行；異步發(fā)電機(jī)很少使用；電磁制動(dòng)狀態(tài)是異步電動(dòng)機(jī)完成某一生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)的短時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。例如，起重機(jī)下放重物時(shí)，為使安全、平穩(wěn)，需要限制速度，就使異步電動(dòng)機(jī)短時(shí)處于電磁制動(dòng)狀態(tài)。 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行 1. 空載電流和空載磁勢(shì) 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組接在對(duì)稱的三相電源上 ， 轉(zhuǎn)子軸上不帶機(jī)械負(fù)載時(shí)的運(yùn)行稱為空載運(yùn)行 。 異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，定子三相繞組中通過(guò)空載電流 ，三相空載電流將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，稱為空載磁勢(shì)，用 表示，其基波幅值為 0?I0?F01110 IPkNmF w??? （ 318） 第 3 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 異步