【文章內(nèi)容簡介】 型異步電動機中 。 對于中型異步電動機通常采用半開口槽 ， 對于高壓中型和大型異步機 ， 一般采用開口槽 ， 以便于嵌線 。 第 3 動 電 動 機 圖 316 (a) 定子鐵心； (b) 定子鐵心沖片 ( a ) ( b )第 3 動 電 動 機 圖 317 (a) 半閉口槽； (b) 半開口槽； (c) 開口槽 ( a ) ( b ) ( c )第 3 動 電 動 機 （ 2） 定子繞組 。 定子繞組是電動機的定子電路部分 。 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 電 動 機 圖 318 (a) 星形連接； (b) 三角形連接 ( b )( a )U1U2V1V2W1W2U1V1W1W2U2V2U2W2U1V1W1W2U2V2U1V1W1V2第 3 動 電 動 機 （ 3） 機座。 機座是電動機機械結(jié)構(gòu)的組成部分， 用來支撐整個電機。 第 3 動 電 動 機 2) 三相異步電動機的轉(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 。 中小型異步電動機的轉(zhuǎn)子鐵心一般直接固定在轉(zhuǎn)軸上 ， 而大型異步電動機的轉(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 電 動 機 （ 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 、 流過電流并產(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)子鐵心的每個槽內(nèi)放入一根導(dǎo)體 ， 在伸出鐵心的兩端分別用兩個導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)條連接起來 ， 形成一個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鼠籠 ， 如圖 319所示 ， 所以稱之為籠型轉(zhuǎn)子 。 對于中小型異步電動機 ， 籠型轉(zhuǎn)子繞組一般采用鑄鋁將導(dǎo)條 、 端環(huán)和風葉一次鑄出 ， 如圖 319（ a） 所示 。 也有用銅條焊接在兩個銅端環(huán)上的銅條籠型繞組 ， 如圖 319（ b） 所 示。 第 3 動 電 動 機 圖 319 (a) 鑄鋁轉(zhuǎn)子； (b) 銅排轉(zhuǎn)子 ( a ) ( b )第 3 動 電 動 機 圖 320 繞線形轉(zhuǎn)子繞組示意圖 第 3 動 電 動 機 ② 繞線形轉(zhuǎn)子繞組 。 繞線形轉(zhuǎn)子與定子繞組一樣 ， 也是一個對稱的三相繞組 。 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機的啟動性能及調(diào)速性能 。 繞線形轉(zhuǎn)子的異步電動機還裝有提刷短路裝置 。 當電動機啟動完畢而不需調(diào)速時 ， 可操作手柄將電刷提起切除全部電阻的同時使三只集電環(huán)短路起來 ， 其目的是減少電動機在運行中的電刷磨損和摩擦損耗 。 第 3 動 電 動 機 一般的繞線形異步電動機的外串電阻是放在電動機的非軸端而且伸出蓋外的 ， 所以繞線形異步電動機的外形與籠型異步電動機的外形有很大的區(qū)別 ， 看上去一頭大 、 一頭小 ， 大的是電動機本身 ， 小的是三相電阻包 ， 且還有一個手柄外露 。 但在生產(chǎn)實際中 , 大噸位行車主鉤電動機的外串電阻可以不緊挨在電動機旁 ， 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)來串入或調(diào)節(jié)電阻的 。 第 3 動 電 動 機 （ 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 ， 用來固定帶輪或連軸器 。 第 3 動 電 動 機 3) 三相異步電動機中在定 、 轉(zhuǎn)子之間有一氣隙 ， 該氣隙比同容量的直流電機的氣隙小的多 ， 一般僅為 ～ mm。 氣隙的大小對異步機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)磁場就需較大的勵磁電流 ， 由于勵磁電流基本上是無功電流 ， 所以為了降低電機的空載電流 ， 提高功率因數(shù) ， 氣隙應(yīng)盡量減少 。 但是氣隙過小時 ， 將使裝配困難 ，運行不可靠 。 同時高次諧波磁場增強 ， 從而使附加損耗增加以及使啟動性能變差 。 一般氣隙長度應(yīng)為機械條件所容許達到的最小值 。 第 3 動 電 動 機 2. 異步電動機的銘牌 三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)有 : (1) 額定功率 PN: 是指電動機在額定運行時轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率 ， 單位是 kW。 (2) 額定電壓 UN: 是指額定運行時電網(wǎng)加在定子繞組上的線電壓 ， 單位是 V或 kV。 (3) 額定電流 IN: 是指電動機在額定電壓下 ， 輸出額定功率時 ， 定子繞組中的線電流 ， 單位是 A。 (4) 額定轉(zhuǎn)速 nN: 是指額定運行時電動機的轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn) /分（ r/min）。 第 3 動 電 動 機 (5) 額定頻率 fN: 是指電動機所接電源的頻率 ， 單位是 Hz。 中國的工頻頻率為 50 Hz。 (6) 絕緣等級 : 絕緣等級決定了電動機的允許溫升 ， 有時也不標明絕緣等級而直接標明允許溫升 。 (7) 接法 : 用 Y或 D表示 。 表示在額定運行時 ， 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)子繞組短路時的轉(zhuǎn)子線電流 ， 單位是 A。 第 3 動 電 動 機 (8)、 (9)兩項主要用來作為配備啟動電阻時的依據(jù) 。 銘牌上除了上述的額定數(shù)據(jù)外 ， 還表明了電動機的型號 。 型號一般用來表示電動機的種類和幾何尺寸等 。 如新系列的異步電動機用字母 Y表示 ， 并用中心高表示電動機的直徑大??；鐵心長度則用 S、 M、 L表示 ， S最短 ， L最長；電動機的保護形式由字母 IP和兩個數(shù)字表示 ， I是 International（ 國際 ） 的第一個字母 ， P是 Protection（ 防護 ） 的第一個字母 ， IP后面的第一個數(shù)字代表第一種防護形式 （ 防塵 ） 的等級 ， 第二個數(shù)字代表第二種防護形式 （ 防水 ） 的等級 ， 數(shù)字越大 ， 表示防護的能力越強 。 第 3 動 電 動 機 3. 三相異步電動機的工作原理 1) 基本工作原理 圖 321繪出了三相異步電動機工作原理的示意圖 。 當三相異步電動機接到三相電源上 ， 定子繞組中便有對稱的三相交流電流 （ 相序為 U、 V、 W） 通過 ， 產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)的磁場 （ 方向如圖321所示 ， 轉(zhuǎn)速 n1=60f1/P） 。 由于啟動瞬間轉(zhuǎn)子是靜止的 ， 因此該旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體之間有相對運動 ， 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電勢 (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 ， 該電流與旋轉(zhuǎn)磁場作用 ， 產(chǎn)生電磁力 F， 形成電磁轉(zhuǎn)矩 T(方向由左手定則判定 )。當電磁力矩大于轉(zhuǎn)子所受的阻力矩的時候 ， 轉(zhuǎn)子就沿著電磁轉(zhuǎn)矩方向旋轉(zhuǎn)起來 。 電機把由定子輸入的電能轉(zhuǎn)變成機械能從軸上輸出 。 由圖 321可知 ， 異步電動機的轉(zhuǎn)向與電磁轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向一致 。 第 3 動 電 動 機 圖 321 異步電動機的工作原理 Tnn1U1V2W1U2V1W2第 3 動 電 動 機 由于異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向始終與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向一致 ， 而旋轉(zhuǎn)磁場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 ， 即任意對調(diào)電動機的兩根電源線 ， 便可使電動機反轉(zhuǎn) 。 異步電動機的轉(zhuǎn)速恒小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n1。 因為如果當轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速等于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n1的時候 ， 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場之間就不再有相對運動 ， 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體就不再切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁通 ， 轉(zhuǎn)子繞組中的電流及其所受的電磁力均消失 。 由此可見 ， nn1是異步電動機工作的必要條件 。 異步電動機的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速不同 ， 這就是異步電動機得名的原因 。 第 3 動 電 動 機 2) 異步電動機的轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間必須存在轉(zhuǎn)差 （ n1n） ， 否則異步電動機就不能正常工作 。 轉(zhuǎn)差相對于同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率 ， 常用 s來表示 ， 即 11nnns ?? （ 316） s是異步電動機的一個重要的運行參數(shù) ， 它反映異步電動機的各種運行狀態(tài) 。 對于異步電動機 ， 起動的瞬間 ， n=0， 此時轉(zhuǎn)差率 s=1。額定運行時 ， 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速 n1時 ， 轉(zhuǎn)差率非常小 。 第 3 動 電 動 機 異步電動機的負載越大，轉(zhuǎn)速越慢，轉(zhuǎn)差率越大；反之，負載越小，轉(zhuǎn)速越快，轉(zhuǎn)差率越小。故轉(zhuǎn)差率直接反映了轉(zhuǎn)速的高低和負載的大小。 異步電動機的轉(zhuǎn)速由下式推算： 1)1( nsn ??（ 317） 第 3 動 電 動 機 3) 異步電動機的三種運行狀態(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)動方向之間的關(guān)系或 s的數(shù)值 ， 可以把異步電動機分為三種運行狀態(tài) 。 （ 1）電動機運行狀態(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，即 nn1,此時的 s在 0與 1之間，即 1s0，這時異步電機作為電動機運行。 第 3 動 電 動 機 異步電動機運行時有以下幾個特征： ① n與 n1同方向 ， 且永遠保持 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)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的作用； ③定子繞組的電磁功率體現(xiàn)為負值，即實際上是定子繞組從電網(wǎng)吸取電功率；轉(zhuǎn)子在拖動負載時將向負載輸出機械功率。 第 3 動 電 動 機 （ 2） 發(fā)電機運行狀態(tài) 。 如果用原動機拖動異步電機的轉(zhuǎn)子 ，使其沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向作高速運動 ， 使 nn1， 并且定子繞組始終保持和電網(wǎng)接通 ， 這時 s0。 電機作發(fā)電機運行 。 異步電機作發(fā)電機運行時有以下幾個特征： ① n與 n1同方向 ， 且永遠保持 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)動的作用； ③ 必須存在一高速旋轉(zhuǎn)的原動機，轉(zhuǎn)子從它那里獲取機械功率，同時定子繞組向電網(wǎng)輸出電功率。 第 3 動 電 動 機 （ 3） 電磁制動運行狀態(tài) 。 如果用一原動機拖動轉(zhuǎn)子使其沿著與旋轉(zhuǎn)磁場相反的方向轉(zhuǎn)動 ， 此時 n0， s1， 異步電機處于電磁制動狀態(tài) 。 異步電機運行于電磁制動狀態(tài)時有以下幾個特征： 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)動的作用； ③ 必須存在拖動轉(zhuǎn)子向 n1的反方向轉(zhuǎn)動的原動機，轉(zhuǎn)子從它那里獲取一定的機械功率，同時定子繞組從電網(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 電 動 機 綜上所述，異步電機可以作電動機運行，也可以作發(fā)電機和電磁制動狀態(tài)運行。但一般作電動機運行；異步發(fā)電機很少使用；電磁制動狀態(tài)是異步電動機完成某一生產(chǎn)過程出現(xiàn)的短時運行狀態(tài)。例如，起重機下放重物時，為使安全、平穩(wěn)，需要限制速度，就使異步電動機短時處于電磁制動狀態(tài)。 第 3 動 電 動 機 三相異步電動機的空載運行和負載運行 1. 空載電流和空載磁勢 三相異步電動機的定子繞組接在對稱的三相電源上 ， 轉(zhuǎn)子軸上不帶機械負載時的運行稱為空載運行 。 異步電動機空載時，定子三相繞組中通過空載電流 ，三相空載電流將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁勢，稱為空載磁勢，用 表示，其基波幅值為 0?I0?F01110 IPkNmF w??? （ 318） 第 3 動 電 動 機 異步