三相異步電機(jī)簡介

-------撰寫：吳小剛

三相異步電機(jī)是靠同時(shí)接入380V三相交流電源（相位差120度）供電的一類電動(dòng)機(jī)，由于三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場以相同的方向、不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn)差率，所以叫三相異步電機(jī)。

三相交流電機(jī)每組線圈都會(huì)產(chǎn)生N、S磁極，每個(gè)電機(jī)每相含有的磁極個(gè)數(shù)就是極數(shù)。由于磁極是成對出現(xiàn)的，所以電機(jī)有2、4、6、8……極之分。在輸出功率不變的情況下，電機(jī)的極對數(shù)越多，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越低，但它的扭矩就越大，電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速公式如下： n=60f/p ； f為頻率,單位為Hz，n為轉(zhuǎn)速，其單位為r/min，p為磁極對數(shù)。由于在中國三相交流電的頻率為50Hz，因此2極同步轉(zhuǎn)速是3000r/min，4極同步轉(zhuǎn)速是1500r/min，6極同步轉(zhuǎn)速是1000r/min,8極同步轉(zhuǎn)速是750r/min。

三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于或高于其旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，異步之名由此而來，異步電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速之差（稱為轉(zhuǎn)差）通常在10%以內(nèi)。由同步轉(zhuǎn)速公式可知，交流電機(jī)（不管同步電機(jī)還是異步電機(jī)）的轉(zhuǎn)速都受電源頻率的制約，因此交流電機(jī)的調(diào)速最好的辦法就是改變電源頻率，我們機(jī)床設(shè)備的主軸異步電機(jī)調(diào)速都是基于改變頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。

異步電機(jī)主要有定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，以定子繞組的形狀與嵌裝方式區(qū)分，定子繞組根據(jù)線圈繞制的形狀與嵌裝布線方式不同，可分為集中式和分布式兩類，集中式繞組應(yīng)用于凸極式定子，通常繞制成矩形線圈，經(jīng)紗帶包扎定型，再經(jīng)浸漆烘干處理后，嵌裝在凸形磁極的鐵心上。一般換向器式電動(dòng)機(jī)(包括直流電機(jī)和通用電動(dòng)機(jī))的激磁線圈以及單相罩極式凸極電動(dòng)機(jī)的主極繞組都采用集中式繞組。集中式繞組通常每極有一只線圈，但也有采用庶極(隱極)形式的，如框架式罩極電動(dòng)機(jī)就是用一只線圈形成兩極的電動(dòng)機(jī)。分布式繞組的電動(dòng)機(jī)定子沒有凸形極掌，每個(gè)磁極由一個(gè)或幾個(gè)線圈按照一定的規(guī)律嵌裝布線組成線圈組，通電后形成不同極性的磁極，故也稱隱極式。根據(jù)嵌裝布線排列形式的不同，分布式繞組又可分為同心式和疊式兩類。同心式繞組 同心式繞組是由幾個(gè)形狀相似但大小不同的線圈，按同一中心位置嵌裝成回字形狀的線圈組。同心繞組可根據(jù)不同的布線方式而構(gòu)成雙平面或三平面繞組。一般單相電動(dòng)機(jī)及部分小功率或大跨距線圈的三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組采用這種型式；疊式繞組一般是由形狀、大小相同的線圈，分別以每槽嵌裝1個(gè)或兩個(gè)線圈邊，并在槽外端部逐個(gè)相疊均勻分布的形式。疊式繞組又分單層疊式和雙層疊式兩種。每槽只嵌入一個(gè)線圈邊的為單層疊式繞組，或稱單疊繞組；每槽嵌入兩個(gè)屬不同線圈組的線圈邊時(shí)是分置于槽中上、下層，為雙層疊式繞組，或稱雙疊繞組。根據(jù)嵌裝布線方式變化不同，疊式繞組又可派生出交叉式、同心交叉式以及單雙層混合式等型式。目前，一般功率較大的三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組較多采用雙層疊式；而小電機(jī)則多用單層疊式繞組中的派生型式，但極少采用單層疊式繞組。

小型號異步電動(dòng)機(jī)定子繞組通常用高強(qiáng)度漆包線（銅線或鋁線）繞制成各種線圈后，在嵌放在定子鐵芯槽內(nèi)。大中型電動(dòng)機(jī)則用各種規(guī)格的銅條經(jīng)過絕緣處理后，再嵌放在定子鐵芯槽內(nèi)。為了保證繞組的各導(dǎo)電部分與鐵芯之間的可靠絕緣以及繞組本身之間的可靠絕緣，故在定子繞組制造過程中采取了許多絕緣措施，三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的主要絕緣項(xiàng)目有以下三種（也是我們常判斷電機(jī)線圈好壞的依據(jù)）：

1. 對地絕緣：定子繞組整體與定子鐵心之間的絕緣。

2. 相間絕緣：各相定子繞組之間的絕緣。

3. 匝間絕緣：每相定子繞組各線匝之間的絕緣。

三相異步電機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為鼠籠型異步電機(jī)和繞組型異步電機(jī)，籠式型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，一般由合金鋁澆注入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)并由兩端端環(huán)短接而成；也有用銅條嵌入再焊上銅質(zhì)端環(huán)的。為了改善起動(dòng)性能，鼠籠型又可制成深槽式及雙鼠籠等特殊型式。機(jī)床設(shè)備的液壓站、水泵、主軸電機(jī)目前廣泛使用鼠籠型異步電機(jī)。

繞線型轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相同，它除可用上述各式繞組外，還可用波形繞組。波形繞組是由單匝或幾匝的桿形單元線圈，嵌裝后由兩個(gè)元件在端部焊接成一只線圈，并形成整個(gè)繞組，其布接線原理與上述繞組不同，但外形與雙層疊繞組相似。波形繞組常應(yīng)用于大型的交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組及直流電動(dòng)機(jī)的電樞繞組。

如下圖，就是最簡單的三相定子繞組AX、BY、CZ,它們在空  間按互差120度的規(guī)律對稱排列，并接成星型與三相電源U、V、W相聯(lián)，則三相定子繞組便通過三相對稱電流，當(dāng)ωt=0時(shí)，iA=0，AX繞組中無電流；iB為負(fù)，BY繞組中的電流從Y流入B流 出；iC為正，CZ繞組中的電流從C流入Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如下圖所示，當(dāng)t=1200時(shí)，iB=0，BY繞組中無電流；iA為正，AX繞組中的電流從A流入X流出；iC為負(fù)，CZ繞組中的電流從Z流入C流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如下圖所示。當(dāng)t=2400時(shí)，iC=0，CZ繞組中無電流；iA為負(fù)，AX繞組中的電流從X流入A 流出；iB為正，BY繞組中的電流從B流入Y流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如下圖所示。可見，當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場也不斷地旋轉(zhuǎn)，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場。

從以上旋轉(zhuǎn)磁場的形成可知，旋轉(zhuǎn)磁場的方向是有三相繞組中電流相序決定的，若想改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，只要改變通入定子繞組的電流相序，即將三根電源線的任意兩根對調(diào)即可，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也會(huì)跟著改變。

發(fā)布:2015/7/29 16:38:27 點(diǎn)擊:1639