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异步电机的构造及其原理

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  • 发布时间:2016/12/15 17:08:45
  • 作者:hb_yinhe

  异步电机是一种交流电机,其负载时的转速与所接电网的频率之比不是恒定关系。还随着负载的大小发生变化。负载转矩越大,转子的转速越低。异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。感应电机应用最广,在不致引起误解或混淆的情况下,一般可称感应电机为异步电机。

  异步电机因转子转速小于旋转磁场的转速而得名,基本原理基于电磁感应,主要构造由定子和转子两部分组成。

异步电机简介

  普通异步电机的定子绕组接交流电网,转子绕组不需与其他电源连接。因此,它具有结构简单,制造、使用和维护方便,运行可靠以及质量较小,成本较低等优点。异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性,从空载到满载范围内接近恒速运行,能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电机还便于派生成各种防护型式,以适应不同环境条件的需要。异步电机运行时,必须从电网吸取无功励磁功率,使电网的功率因数变坏。因此,对驱动球磨机、压缩机等大功率、低转速的机械设备,常采用同步电机。由于异步电机的转速与其旋转磁场转速有一定的转差关系,其调速性能较差(交流换向器电动机除外)。对要求较宽广和平滑调速范围的交通运输机械、轧机、大型机床、印染及造纸机械等,采用直流电机较经济、方便。但随着大功率电子器件及交流调速系统的发展,目前适用于宽调速的异步电机的调速性能及经济性已可与直流电机的相媲美。

异步电机基本构造

  三相异步电机的基本结构可以分为定子和转子两大部分。

三相异步电机结构示意图

三相异步电机结构示意图

01异步电机定子

  定子由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成的。

  定子铁心是电动机磁路的一部分,装在机座里。为了降低定子铁心里的铁损耗,定子铁心用用硅钢片叠压而成的,在硅钢片的两面还应途上绝缘漆。下图所示为定子槽,其中(a)是开口槽,用于大、中型容量的高压异步电动机中;(b)是半开口槽,用于中型500V以下的异步电动机中;(c)是半闭口槽,用于低压小型异步电动机中。

异步电机定子

异步电机定子

  定子绕组用绝缘的铜(或铝)导线绕成,嵌在定子槽内。

  机座起固定和支撑作用。

02异步电机转子

  转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。

  转子铁心是电动机磁路的一部分,它用硅钢片叠压而成。铁心固定在转轴或转子支架上,整个转子的外表呈圆柱形。

  转子绕组分为笼型和绕线型两类。

  笼型绕组是一个自己短路的绕组。在转子的每个槽里放上一根导体,在铁心的两端用端环连接起来,形成一个短路的绕组。如果把转子铁心拿掉,则可看出,剩下来的绕组形状像个松鼠笼子,如图(a) 所示,因此又叫鼠笼转子。导条的材料有用铜的,也有用铝的。

  如果用的是铜料,就需要把事先做好的裸铜条插入转子铁心上的槽里,再用铜端环套在伸了两端的铜条上,最后焊在一起,如图(b)所示。如果用的是铸铝,就连同端环、风扇一次铸成,如图(c)所示 。笼型转子结构简单、制造方便、是一种经济、耐用的电机,所以应用极广。

异步电机转子

异步电机转子

  绕线型转子的槽内嵌放有用绝缘导线组成的三相绕组,一般都联接成Y形。转子绕组的三条引线分别接到三个滑环上,用一套电刷装置引出来,如图所示。这就可以把外接电阻串联到转子绕组回路里去,以改善电动机的启动性能或调节电动机的转速。

  与笼型转子相比较,绕线型转子结构稍复杂,价格稍贵,因此只在要求起动电流小,起动转距大,或需平滑调速的场合使用。

异步电机的工作原理

  当三相异步电机接入三相交流电源时,三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势(定子旋转磁动势)并产生旋转磁场。

异步电机旋转磁场的形成

异步电机旋转磁场的形成

  该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。

  根据电磁力定律,载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用,形成电磁转矩,驱动转子旋转,当电动机轴上带机械负载时,便向外输出机械能。

  异步电机的构造和原理都非常简单,造价便宜,维护便捷,所以异步电机的应用非常广泛,在人类的日常生活、工业制造中都有举足轻重的地位。