6.1.1 三相异步电动机的结构

6.1.1 三相异步电动机的结构

三相异步电动机是感应电动机的一种,是靠同时接入三相交流电供电的一类电动机。三相异步电动机由固定的定子和旋转的转子两个基本部分组成,转子装在定子内腔里,借助轴承被支撑在两个端盖上。为了保证转子能在定子内自由转动,定子和转子之间必须有一间隙,称为气隙。电动机的气隙是一个非常重要的参数,其大小及对称性等对电动机的性能有很大影响。图6.1.1所示为三相笼型异步电动机的结构。

图6.1.1 三相笼型异步电动机的结构

1.定子

定子是电动机的固定部分,主要由定子铁芯、定子绕组、机座等组成,其作用为产生旋转磁场,固定整个电动机。

1)定子铁芯

定子铁芯是电动机磁路的一部分,由相互绝缘的硅钢片叠成圆筒形状,硅钢片内圆周表面有均匀分布的槽,用来安放三相绕组。为了减小在铁芯中引起的损耗,铁芯一般采用0.5 mm厚的高导磁硅钢片叠成,且硅钢片两面涂有绝缘漆。图6.1.2所示为定子铁芯的结构。

图6.1.2 定子铁芯的结构

2)定子绕组

定子绕组是电动机的电路部分,三相异步电动机的定子绕组是三相绕组,即由三个空间互差120°电角度、对称排列、结构完全相同绕组连接而成,这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子铁芯各槽内。定子绕组线圈是由带有绝缘的铜导线或铝导线绕制而成的,中、小型三相电动机多采用圆漆包线,大、中型三相电动机的定子线圈则用较大截面积的绝缘扁铜线或扁铝线绕制后,再按一定规律嵌入定子铁芯槽内。三相定子绕组的六个出线端都引至接线盒上,首端分别标为U1、V1、W1,末端分别标为U2、V2、W2。这六个出线端在接线盒里的排列如图6.1.3所示,可以接成星形或三角形。

图6.1.3 定子绕组的连接方式

(a)形连接;(b)△形连接

3)机座

机座的主要作用是固定、支撑定子铁芯和固定端盖,并通过两个端盖支撑转子,固定整个电动机。中小型异步电动机一般采用铸铁机座,大型电动机一般采用钢板焊接机座,机座要有足够的强度。

2.转子

转子是电动机的旋转部分,由转子铁芯、转子绕组和转轴三部分组成。

1)转子铁芯

转子铁芯也是电动机磁路的一部分,一般用0.5 mm厚的硅钢片冲制、叠压而成。硅钢片外圆周表面冲有均匀分布的槽,用来安置转子绕组。转子铁芯装在转轴上。

2)转子绕组

转子绕组是异步电动机电路的另一部分,其作用为切割定子磁场,产生感应电势和电流,并在磁场作用下受力而使转子转动。根据其结构的不同,可将绕组分为笼型绕组和绕线式绕组两种。

鼠笼式转子若去掉转子铁芯,整个绕组的外形像一个鼠笼,故称为笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组,对于100 kW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。笼型转子的优点在于结构简单、制造方便、经济耐用。笼型转子绕组的结构如图6.1.4所示。

鼠笼式电动机结构

图6.1.4 笼型转子绕组的结构    

a)铸铝笼型转子;(b)去掉转子铁芯的转子导条    

绕线转子绕组与定子绕组相似,也是一个对称的三相绕组,一般接成星形,三个出线端接到转轴的三个集电环(滑环)上,再通过电刷与外电路连接,环上用弹簧压电刷与外电路联系,主要目的在于连接启动电阻和调速电阻以及制动电阻。相对于笼型转子,绕线式转子结构复杂、价格贵,但转子回路可引入外加电阻来改善启动和调速性能。

3)转轴

转轴用以传递转矩及支撑转子的质量,一般由中碳钢或合金钢制成。

3.气隙

异步电动机的气隙是很小的,中小型电动机一般为0.2~2 mm。气隙越大,磁阻越大,要产生同样大小的磁场,就需要较大的励磁电流。由于气隙的存在,异步电动机的磁路磁阻远比变压器大,因而异步电动机的励磁电流也比变压器的大得多。变压器的励磁电流约为额定电流的3%,异步电动机的励磁电流约为额定电流的30%。

除以上结构外,三相异步电动机的结构还包括端盖、轴承、接线柱、接线盒、风扇及罩壳等,各部分作用如下:

(1)端盖及轴承:支撑转子。

(2)接线柱及接线盒:固定电动机引出线、保护接线柱及防止触电。

(3)风扇叶及罩壳——冷却电动机、保护风扇叶。