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三相異步電動機結構圖解
三相異步電機(Triple-phase asynchronous motor)是感應電動機的一種,是靠同時接入380V三相交流電流(相位差120度)供電的一類電動機,由于三相異步電動機的轉子與定子旋轉磁場以相同的方向、不同的轉速成旋轉,存在轉差率,所以叫三相異步電動機。三相異步電動機轉子的轉速低于旋轉磁場的轉速,轉子繞組因與磁場間存在著相對運動而產生電動勢和電流,并與磁場相互作用產生電磁轉矩,實現能量變換。
與單相異步電動機相比,三相異步電動機運行性能好,并可節省各種材料。按轉子結構的不同,三相異步電動機可分為籠式和繞線式兩種。籠式轉子的異步電動機結構簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜,得到了廣泛的應用,其主要缺點是調速困難。繞線式三相異步電動機的轉子和定子一樣也設置了三相繞組并通過滑環、電刷與外部變阻器連接。調節變阻器電阻可以改善電動機的起動性能和調節電動機的轉速。
異步電動機的結構也可分為定子.轉子兩大部分。定子就是電機中固定不動的部分,轉子是電機的旋轉部分。由于異步電動機的定子產生勵磁旋轉磁場,同時從電源吸收電能,并產生且通過旋轉磁場把電能轉換成轉子上的機械能,所以與直流電機不同,交流電機定子是電樞。另外,定.轉子之間還必須有一定間隙(稱為空氣隙),以保證轉子的自由轉動。異步電動機的空氣隙較其他類型的電動機氣隙要小,一般為0.2mm~2mm。
三相異步電動機外形有開啟式.防護式.封閉式等多種形式,以適應不同的工作需要。在某些特殊場合,還有特殊的外形防護型式,如防爆式.潛水泵式等。不管外形如何電動機結構
基本上是相同的。現以封閉式電動機為例介紹三相異步電動機的結構。如圖1所示是一臺封閉式三相異步電動機解體后的零部件圖。
1.定子部分
定子部分由機座.定子鐵心.定子繞組及端蓋.軸承等部件組成。
(1)機座。機座用來支承定子鐵心和固定端蓋。中.小型電動機機座一般用鑄鐵澆成,大型電動機多采用鋼板焊接而成。
(2)定子鐵心。定子鐵心是電動機磁路的一部分。為了減小渦流和磁滯損耗,通常用0.5mm厚的硅鋼片疊壓成圓筒,硅鋼片表面的氧化層(大型電動機要求涂絕緣漆)作為片間絕緣,在鐵心的內圓上均勻分布有與軸平行的槽,用以嵌放定子繞組。
(a)直條形式(b)斜條形式 自動控制網
圖2 籠型異步電動機的轉子繞組形式
(3)定子繞組。定子繞組是電動機的電路部分,也是最重要的部分,一般是由絕緣銅(或鋁)導線繞制的繞組聯接而成。它的作用就是利用通入的三相交流電產生旋轉磁場。通常,繞組是用高強度絕緣漆包線繞制成各種型式的繞組,按一定的排列方式嵌入定子槽內。槽口用槽楔(一般為竹制)塞緊。槽內繞組匝間.繞組與鐵心之間都要有良好的絕緣。如果是雙層繞組(就是一個槽內分上下兩層嵌放兩條繞組邊),還要加放層間絕緣。
(4)軸承。軸承是電動機定.轉子銜接的部位,軸承有滾動軸承和滑動軸承兩類,滾動軸承又有滾珠軸承(也稱為球軸承),目前多數電動機都采用滾動軸承。這種軸承的外部有貯存潤滑油的油箱,軸承上還裝有油環,軸轉動時帶動油環轉動,把油箱中的潤滑油帶到軸與軸承的接觸面上。為使潤滑油能分布在整個接觸面上,軸承上緊貼軸的一面一般開有油槽。
2.轉子部分
轉子是電動機中的旋轉部分,如圖3.7中的部件5。一般由轉軸.轉子鐵心.轉子繞組.風扇等組成。轉軸用碳綱制成,兩端軸頸與軸承相配合。出軸端銑有鍵槽,用以固定皮帶輪或聯軸器。轉軸是輸出轉矩.帶動負載的部件。轉子鐵心也是電動機磁路的一部分。由0.5mm厚的硅鋼片疊壓成圓柱體,并緊固在轉子軸上。轉子鐵心的外表面有均勻分布的線槽,用以嵌放轉子繞組。
三相交流異步電動機按照轉子繞組形式的不同,一般可分為籠型異步電動機和繞線型異步電動機。
(1)籠型轉子線槽一般都是斜槽(線槽與軸線不平行),目的是改善起動與調速性能。其外形如圖1中的第5部分;籠型繞組(也稱為導條)是在轉子鐵心的槽里嵌放裸銅條或鋁條,然后用兩個金屬環(稱為端環)分別在裸金屬導條兩端把它們全部接通(短接),即構成了轉子繞組;小型籠型電動機一般用鑄鋁轉子,這種轉子是用熔化的鋁液澆在轉子鐵心上,導條.瑞環一次澆鑄出來。如果去掉鐵心,整個繞組形似鼠籠,所以得名籠型繞組,如圖2所示。圖2(a)為籠型直條形式,圖2(b)為籠型斜條形式。
圖3 繞線式異步電動機的轉子
(2)繞線型轉子繞組與定子繞組類似,由鑲嵌在轉子鐵心槽中的三相繞組組成。繞組一般采用星形連接,三相繞組繞組的尾端接在一起,首瑞分別接到轉軸上的3個銅滑環上,通過電刷把3根旋轉的線變成了固定線,與外部的變阻器連接,構成轉子的閉合回路,以便于控制,如圖3.9所示。有的電動機還裝有提刷短路裝置,當電動機起動后又不需要調速時,可提起電刷,同時使用3個滑環短路,以減少電刷摩損。
兩種轉子相比較,籠型轉子結構簡單,造價低廉,并且運行可靠,因而應用十分廣泛。繞線型轉子結構較復雜,造價也高,但是它的起動性能較好,并能利用變阻器阻值的變化,使電動機能在一定范圍內調速;在起動頻繁.需要較大起動轉矩的生產機械(如起重機)中常常被采用。
一般電動機轉子上還裝有風扇或風翼(如圖2中部件8),便于電動機運轉時通風
散熱。鑄鋁轉子一般是將風翼和繞組(導條)一起澆鑄出來。
3.氣隙
所謂氣隙就是定子與轉子之間的空隙。中小型異步電動機的氣隙一般為0.2mm~1.5mm。氣隙的大小對電動機性能影響較大,氣隙大。磁阻也大,產生同樣大小的磁通,所需的勵磁電流Im也越大,電動機的功率因數也就越低。但氣隙過小,將給裝配造成困難,運行時定.轉子容易發生摩擦,使電動機運行不可靠。
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