三相交流电动机的结构解析

根据对第1章的学习，我们知道，三相交流电动机可以分为交流同步电动机和交流异步电动机两种，在实际应用中，以三相交流异步电动机应用最为广泛，因此我们重点先了解和学习一下三相交流异步电动机的结构及相关工作过程的知识。

三相交流异步电动机同样是由静止的定子和转动的转子两个主要部分构成的。其中定子部分是由定子绕组（三相线圈）、定子铁心和外壳等部件构成的；转子部分是由转子、转轴、轴承等部分构成的。

图4-21所示为典型三相交流异步电动机的结构。

（1）三相交流异步电动机的转子部分

转子是三相交流异步电动机的旋转部分，通过感应电动机定子形成的旋转磁场，形成感应转矩而转动。三相交流异步电动机的转子有两种结构形式，即笼型和绕线型。

①笼型转子。笼型转子主要由转子铁心、笼型导体和转轴等部件构成，如图4-22所示，其中，笼型导体主要由铜导体和短路环构成，该导体外形像一个鼠笼，因此称笼型绕组，该绕组镶入转子的铁心中构成笼型转子。

图4-21 典型三相交流异步电动机的结构

②绕线型转子。绕线型转子主要由转子铁心、转子绕组、集电环或换向器和转轴等部件构成的，它是将绕组镶到转子铁心的槽中，绕组的三个引出线连接到三个集电环上，三个集电环彼此之间装有绝缘层，如图4-23所示。

三相交流异步电动机的转子部分还有端盖、转轴和轴承等盖部件，如图4-24所示。其中，端盖的作用是支撑转子，它把定子和转子连成一个整体，使转子能在定子铁心内膛中转动；转轴穿在转子铁心中与转子同时旋转，轴承与端盖连在一起，是转子与定子的关联部件，它是支撑电动机转轴及转子部分旋转的关键部件。

（2）三相交流异步电动机内的定子结构

图4-22 典型三相交流异步电动机笼型转子的结构

三相交流异步电动机的定子部分主要由定子绕组、定子铁心和外壳部分构成。其中定子绕组有三组，分别对应于三相电源，每个绕组包括若干线圈，对称的镶嵌在定子铁心的槽中，如图4-25所示；而定子铁心是由0.35～0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成，由于硅钢片较薄而且片与片之间是绝缘的，所以减少了由于交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。

图4-23 典型三相交流异步电动机绕线型转子的结构

图4-24 三相交流异步电动机转子部分的端盖、转轴和轴承

图4-25 典型三相交流异步电动机内的定子结构(www.xing528.com)

提问

请问，三相交流异步电动机内的三组定子绕组是怎样连接在一起的？有没有什么明确规定必须怎样连接，或者是可以任意连接呢？三组绕组的三相引出线又是如何与三相电源进行连接呢？

回答

三相交流异步电动机内三相绕组的连接方式有两种，如图4-26所示，一种是采用星形连接，又称连接，另一种是三角形连接，又称△连接。三相绕组引出后经接线盒与三相电源连接。

回答

图4-26 三相交流异步电动机内三相绕组的连接方法

提问

既然上面说到三相交流异步电动机内的三相绕组有星形连接方式，还有三角形连接方式，我想知道的是，这两种连接方法有什么区别？什么时候连接成星形？什么时候连接成三角形呢？

回答

三相异步电动机按定子绕组的连接方式分为星形接法和三角形接法，这两种不同的接法其电动机各相绕组上的相电压（电动机三相绕组上所承受的电压）与线电压（三相电源的供电电压）对应着不同的关系。三角形连接时，相电压等于线电压；星形连接时，相电压等于1/3线电压。也就是相同的线电压下，同一台电动机采用三角形接法时，其功率是采用星形接法的3倍。

在实际应用中电动机绕组连接为星形还是三角形需要根据其铭牌进行连接。例如，如果在电动机铭牌上写着220/380V（△/），它表示当电源为220V（三相）时，电动机应为三角形连接，当电源电压为380V时，电动机应为星形连接。一般情况下，3kW以下的电动机多采用星形连接，3kW以上（包括3kW）的电动机多采用三角形连接。

另外，这两种连接方式中，在电源缺相时的状态不相同。其中，三相异步电动机绕组星形接法，如图4-27a所示，当电源缺一相（如L₃）时，可见绕组U和W串联后接在相线L₁、L₂之间，两个绕组中都有电流，但两个电流不仅数值相等而且相位相同，显然定子电流不满足相位条件，则不能自动起动。

回答

三相异步电动机绕组三角形接法如图4-27b所示。当电源缺一相（如L₃）时，这时绕组W与V串联后再与绕组U并联组成的混联电路，三相绕组中都有电流，但三个电流相位相同，则电流不满足相位条件，不能自动起动。

三相绕组三角形接法。三相异步电动机缺相时，不仅不能自行起动，缺相起动时定子电流很大，如果不及时切断电源，电动机将立即烧毁。这与正常起动大不相同，必须引起重视。

图4-27 三相交流异步电动机电源缺相时三相绕组中的电流状态