三相感应电动机的工作原理与结构

电动机3

交流电动机

交流异步电动机结构

1.三相感应电动机的工作原理

在图1－21中，N极与S极是一对磁极，在两个磁极相对的空间里装有一个能够转动的圆柱形铁芯，在铁芯外圆槽内嵌放有导体，导体两端各用一圆环把它们连接成一整体。

如图1－21所示，如在某种因素的作用下，使磁极以n1的速度逆时针方向旋转，形成一个旋转磁场，转子导体就会切割磁力线而产生感应电动势e。用右手定则可以判定，在转子上半部分的导体中，感应电动势的方向为⊕，下半部分导体的感应电动势方向为☉。在感应电动势的作用下导体中就有电流i，若不计电动势与电流的相位差，则电流i与电动势e同方向。载流导体在磁场中将受到电磁力的作用，由左手定则可以判定电磁力f的方向。电磁力f所形成的电磁转矩T使转子以n的速度旋转，旋转方向与磁场的旋转方向相同，这就是感应电动机的基本工作原理。

图1－21　三相交流电动机工作原理

旋转磁场的旋转速度n1称为同步转速。由于转子转动的方向与磁场的旋转方向是一致的，所以如果n＝n1，则磁场与转子之间就没有相对运动，它们之间就不存在电磁感应关系，也就不能在转子导体中产生感应电动势和产生电流，也就不能产生电磁转矩。感应电动机的转子速度不可能等于磁场旋转的速度，因此，这种电动机一般称之为异步电动机。

转子转速n与旋转磁场转速n1之差称为转差Δn，转差与磁场转速n1之比，称为转差率s。

转差率s是决定感应电动机运行情况的一个基本数据，也是感应电动机一个很重要的参数。

实际上感应电动机的旋转磁场是由装在定子铁芯上的三相绕组通入对称的三相电流而产生的。

2.三相感应电动机的结构

和其他旋转电动机一样，感应电动机也是由定子和转子两大部分组成。定子与转子之间为气隙，感应电动机的气隙比其他类型的电动机要小得多，一般为0.25～2.0 mm，气隙的大小对感应电动机的性能影响很大。下面简要介绍感应电动机的主要零部件的构造、作用和材料。

1）定子部分

（1）机座。感应电动机的机座起固定和支撑定子铁芯的作用，一般用铸铁铸造而成。根据电动机防护方式、冷却方式和安装方式的不同，机座的形式也不同。

（2）定子铁芯。由厚0.5 mm的硅钢片冲片叠压而成，铁芯内圆有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组，冲片上涂有绝缘漆（小型电动机也有不涂漆的）作为片间绝缘，以减少涡流损耗，感应电动机的定子铁芯是电动机磁路的一部分。

（3）定子绕组。三相感应电动机的定子绕组是一个三相对称绕组，它由三个完全相同的绕组所组成，每个绕组即为一相，三个绕组在空间相差120°电角度，每相绕组的两端分别用u1－u2、v1－v2、w1－w2表示，可以根据需要接成星形或三角形。(www.xing528.com)

2）转子部分

（1）转子铁芯。作用与定子铁芯相同，一方面作为电动机磁路的一部分，一方面用来放置转子绕组。转子铁芯也是用厚0.5 mm的硅钢片叠压而成，套在电动机轴上。

（2）转子绕组。感应电动机的转子绕组分为绕线型与笼型两种型式，根据转子绕组的不同，分为绕线型感应电动机和笼型感应电动机。

绕线型转子绕组是一个三相绕组，一般接成星形，三根引出线分别接到电动机轴上的三个与其绝缘的集电环上，通过电刷装置与外电路相连接。可以在转子电路中串接电阻以改善电动机的运行性能，如图1－22所示。

图1－22　绕线型转子绕组与外加变阻器的连接

1—集电环；2—电刷；3—变阻器

笼型绕组在转子铁芯的每一个槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一铜环（称为端环），把导条连接起来，称为铜排转子，如图1－23（a）所示。也可用铸铝的方法，把转子导条和端环、风扇叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子，如图1－23（b）所示。100 kW以下的感应电动机一般采用铸铝转子。

电动机内部结构

图1－23　笼型转子绕组

（a）铜排转子绕组；（b）铸铝转子绕组

笼型绕组因其结构简单、制造方便、运行可靠，得到广泛应用。包括端盖、风扇等。端盖除了起防护作用外，在端盖上还装有轴承，用以支撑电动机轴。风扇则用来通风冷却。

图1－24和图1－25分别表示笼型感应电动机和绕线型感应电动机的结构图。

图1－24　笼型感应电动机的结构图

1—轴；2—弹簧片；3—轴承；4—端盖；5—定子绕组；6—机座；7—定子铁芯；8—转子铁芯；9—吊环；10—出线盒；11—风罩；12—风扇；13—轴承内盖

图1－25　绕线型感应电动机的结构图

1—转子；2—定子；3—集电环；4—定子绕组；5—出线盒；6—转子绕组；7—端盖；8—轴承