三相異步電機簡介

-------撰寫：吳小剛

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

三相交流電機每組線圈都會產生N、S磁極，每個電機每相含有的磁極個數就是極數。由于磁極是成對出現的，所以電機有2、4、6、8……極之分。在輸出功率不變的情況下，電機的極對數越多，電機的轉速就越低，但它的扭矩就越大，電動機同步轉速公式如下： n=60f/p ； f為頻率,單位為Hz，n為轉速，其單位為r/min，p為磁極對數。由于在中國三相交流電的頻率為50Hz，因此2極同步轉速是3000r/min，4極同步轉速是1500r/min，6極同步轉速是1000r/min,8極同步轉速是750r/min。

三相異步電機轉子的轉速總是低于或高于其旋轉磁場的同步轉速，異步之名由此而來，異步電機轉子轉速與旋轉磁場的轉速之差（稱為轉差）通常在10%以內。由同步轉速公式可知，交流電機（不管同步電機還是異步電機）的轉速都受電源頻率的制約，因此交流電機的調速最好的辦法就是改變電源頻率，我們機床設備的主軸異步電機調速都是基于改變頻率來實現調速。

異步電機主要有定子和轉子兩部分組成，以定子繞組的形狀與嵌裝方式區分，定子繞組根據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，集中式繞組應用于凸極式定子，通常繞制成矩形線圈，經紗帶包扎定型，再經浸漆烘干處理后，嵌裝在凸形磁極的鐵心上。一般換向器式電動機(包括直流電機和通用電動機)的激磁線圈以及單相罩極式凸極電動機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，如框架式罩極電動機就是用一只線圈形成兩極的電動機。分布式繞組的電動機定子沒有凸形極掌，每個磁極由一個或幾個線圈按照一定的規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。同心繞組可根據不同的布線方式而構成雙平面或三平面繞組。一般單相電動機及部分小功率或大跨距線圈的三相異步電動機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個或兩個線圈邊，并在槽外端部逐個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。每槽只嵌入一個線圈邊的為單層疊式繞組，或稱單疊繞組；每槽嵌入兩個屬不同線圈組的線圈邊時是分置于槽中上、下層，為雙層疊式繞組，或稱雙疊繞組。根據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機定子繞組較多采用雙層疊式；而小電機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。

小型號異步電動機定子繞組通常用高強度漆包線（銅線或鋁線）繞制成各種線圈后，在嵌放在定子鐵芯槽內。大中型電動機則用各種規格的銅條經過絕緣處理后，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，故在定子繞組制造過程中采取了許多絕緣措施，三相異步電動機定子繞組的主要絕緣項目有以下三種（也是我們常判斷電機線圈好壞的依據）：

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。

三相異步電機按轉子結構分為鼠籠型異步電機和繞組型異步電機，籠式型異步電動機結構簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，一般由合金鋁澆注入轉子鐵心槽內并由兩端端環短接而成；也有用銅條嵌入再焊上銅質端環的。為了改善起動性能，鼠籠型又可制成深槽式及雙鼠籠等特殊型式。機床設備的液壓站、水泵、主軸電機目前廣泛使用鼠籠型異步電機。

繞線型轉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，嵌裝后由兩個元件在端部焊接成一只線圈，并形成整個繞組，其布接線原理與上述繞組不同，但外形與雙層疊繞組相似。波形繞組常應用于大型的交流電動機轉子繞組及直流電動機的電樞繞組。

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度的規律對稱排列，并接成星型與三相電源U、V、W相聯，則三相定子繞組便通過三相對稱電流，當ωt=0時，iA=0，AX繞組中無電流；iB為負，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t=1200時，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，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t=2400時，iC=0，CZ繞組中無電流；iA為負，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，當定子繞組中的電流變化一個周期時，合成磁場也按電流的相序方向在空間旋轉一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產生的合成磁場也不斷地旋轉，因此稱為旋轉磁場。

從以上旋轉磁場的形成可知，旋轉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即可，轉子的旋轉方向也會跟著改變。

發布:2015/7/29 16:38:27 點擊:1609