三相非同步電動機的結構原理

2022-09-09 05:42:05 字數 3076 閱讀 3507

電動機是一種將電能轉換為機械能的電器裝置,按使用電能的種類不同,電動機可分為直流電動機和交流電動機和交流電動機兩大類。

按其工作原理的不同,交流電動機可分為同步電動機和非同步電動機。按電源相數的不同,交流電動機又可分為單相電動機和三相電動機兩大類。下面為大家介紹三相非同步電動機的結構原理(定子和轉子兩個組成部分)。

一、三相非同步電動機定子:電動機的靜止部分,其組成部分主要包括定子鐵心、定子繞組、機座等部分。

1、定子鐵心:定子鐵心的作用是作為電機磁路的一部分,並在其上放置定子繞組。由於非同步電動機中的磁場是旋轉的,鐵心中每一點都處於反覆磁化狀態,為了減少磁場在鐵心中引起的渦流損耗和磁滯損耗,定子鐵心一般由0.

35~0.5公釐厚,表面塗有絕緣漆的環狀衝片槽的矽鋼片疊壓而成。

2、定子繞組:定子繞組是電動機的電路部分,通入三相交流電,產生旋轉磁場。

小型號非同步電動機定子繞組通常用高強度漆包線(銅線或鋁線)繞製成各種線圈後,在嵌放在定子鐵芯槽內。大中型電動機則用各種規格的銅條經過絕緣處理後,再嵌放在定子鐵芯槽內。為了保證繞組的各導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,故在定子繞組製造過程中採取了許多絕緣措施,三相非同步電動機定子繞組的主要絕緣專案有以下三種:

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。

定子三相繞組的槽內嵌放完畢後共有六個出線端引到電動機機座的接線盒內,可按需要將三相繞組接成星形接法(y接)或三角形接法(△接),如右圖所示。

3、機座:它的作用是固定定子鐵芯和定子繞組,並以兩個端蓋支撐轉子,同時起保護整台電動機的電磁部分和散發電動機執行中產生的熱量,一般是鐵或鋁鑄造而成。

二、三相非同步電動機轉子:轉子是電動機的旋轉部分,包括轉子鐵心,轉子繞組和轉軸等部分。

1、轉子鐵心:作為電機磁路的一部分,並放置轉子繞組。一般由0.5公釐厚的矽鋼片沖製疊壓而成。

2、轉子繞組:其作為切割定子磁場,產生感應電動勢和電流,並在旋轉磁場的作用下受力使轉子轉動。根據構造的不同可分為鼠籠式和繞線式轉子兩種型別。

鼠籠式轉子:它的結構是轉子鐵心的槽溝內插入銅條,在銅條兩端焊接兩個銅環,如下圖(a)所示。這樣轉子繞組好像乙個鼠籠型轉子。

為了節約銅材和便於製造。目前絕大部分鼠籠均採用鋁代替。如下圖(b)所示。

繞線式轉子:繞線式轉子繞組也和定子繞組一樣做成三相對稱繞組,經過適當的排列和組合。嵌入並固定轉子鐵心槽內,最後使三組繞圈接成星形連線,三個引出線分別接到固定的轉軸上的三個銅滑環上,在各個環上,分別放置著固定不動的電刷,通過電刷與滑環的接觸,使轉子繞組與外加變阻器接通,一邊啟動電機。

如右圖所示。

3、轉軸:用以傳遞轉矩及支撐轉子的重量。一般都由中碳鋼或合金鋼製成。除了定子和轉子兩大部分外,還有端蓋,風扇等其他附件。

第二節三相非同步電動機的工作原理(如何產生旋轉磁場並轉動)

三相非同步電動機的工作原理是根據電磁感應原理而工作的,當定子繞組通過三相對稱交流電,則在定子與轉子間產生旋轉磁場,該旋轉磁場切割轉子繞組,在轉子迴路中產生感應電動勢和電流,轉子導體的電流在旋轉磁場的作用下,受到力的作用而使轉子旋轉。下面,我們分析旋轉磁場的產生,電動機的旋轉、轉差率及轉向。

三相非同步電動機的定子鐵芯中放置三相結構完全相同的繞組u、v、w,各相繞組在空間上互差120°電角度,如下圖所示,向這三相繞組通入對稱的三相交流電,如圖(b)(c)所示。下面我們以兩極電動機為例說明電流在不同時刻時,磁場在空間的位置。

下圖(b)所示,假設電流的瞬時值為正時是從各繞組的首端流入,(用〇中間加個×表示),末端流出(用「⊙」表示),當電流為負值時,於此相反。

在ωt=0的瞬間,iu=0,iv為負值,iw為正值,如圖(c)所示,則v相電流從v2流進,v1流出,而w相電流從w1流進,w2流出。利用安培右手定則(安培定則,也叫右手螺旋定則,是表示電流和電流激發磁場的磁感線方向間關係的定則。通電直導線中的安培定則(安培定則一):

用右手握住通電直導線,讓大拇指指向電流的方向,那麼四指的指向就是磁感線的環繞方向;通電螺線管中的安培定則(安培定則二):用右手握住通電螺線管,使四指彎曲與電流方向一致,那麼大拇指所指的那一端是通電螺線管的n極。 )可以確定ωt=0瞬間由三相電流所產生的合成磁場方向,如圖(d)①所示。

可見這時的合成磁場是一對磁極,磁場方向與縱軸線方向為一致,上方式北極,下方是南極。

在ωt=π/2時,經過了四分之一週期,iu由零變為最大值,電流由首端u1流入,末端u2流出;iv仍為負值,u相電流方向與(1)時一樣;iw也變為負值,w相電流由w1流出,w2流入,其合成磁場方向如圖(d)②所示,可見磁場方向已經較ωt=0時按順時針方向轉過90°。

應用同樣的分析方法可畫出ωt=π,ωt=2/3*π,ωt=2π時的合成磁場,分別如圖(d)③ ④ ⑤ 所示,由圖中可明顯地看出磁場的方向逐步按順時針方向旋轉,共計轉過360°,即旋轉了一周。

(a)簡化的三相繞組分布圖

(b)按星形連線的三相繞組接通三相電源

(c)三相對稱電流波形圖

(d)兩極繞組的旋轉磁場

由此可以得出如下結論:在三相交流電動機定子上布置有結構完全相同在空間位置各相差120度電角度的三相繞組,分別接入三相對稱交流電,則在定子與轉子間所產生的合成磁場是沿定子內圓旋轉的,我們稱此為旋轉磁場。

n1:表示旋轉磁場的轉速,單位轉/分;

f1:表示三相交流電源的頻率,單位赫茲;

p:表示磁極對數;

60:表示一分鐘的60秒

旋轉磁場的轉速n1又稱為同步轉速。我國三相交流頻率規定50hz(每秒50次交變),因此兩極旋轉速度是3000轉/分,四極的為1500轉/分,六極為1000轉/分等。

如下示意圖所示的三相非同步電動機工作原理,當電機定子繞組接通三相電源後,繞組中便有三相交流電流通過,並在空間產生乙個旋轉磁場。設旋轉磁場按順時針方向旋轉,則靜止的轉子同旋轉磁場之間就有了相對運動,轉子導體因切割磁力線二產生感應電動勢。由於轉子導體構成閉合迴路。

因此在這電動勢的作用下,轉子導體內就有感應電流產生,此電流又與旋轉磁場相互作用而產生電磁力,這樣轉子就順著旋轉磁場的旋轉方向轉動起來。

為什麼叫非同步電動機:上述工作原理中轉子的速度總是小於同步轉速,否則,轉子導體與磁場之間無相對運動,也就無感應電流產生,轉子也轉不起來。正因為如此,我們才把這種交流電動機叫做非同步電動機。

又因為這種電動機的轉子電流時由電磁感應產生的,所以又把它叫做感應電動機。

三相非同步電動機的結構

圖1 1 三相非同步電動機的分解圖 一 定子 靜止部分 1.定子鐵心 定子鐵心的作用是作為電機磁路的一部分,並在其上放置定子繞組。2.定子繞組 定子繞組的是電動機的電路部分,通入三相交流電,產生旋轉磁場。主要絕緣專案有以下三種 1 對地絕緣 2 相間絕緣 3 匝間絕緣 接線盒 接法 定子三相繞組的接...

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