一、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

三相異步電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同分為籠型和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)兩大類。籠型異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠、維護(hù)方便，已成為生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、價(jià)格較高，一般只用在要求調(diào)速和起動(dòng)性能好的場(chǎng)合，如橋式起重機(jī)上。異步電動(dòng)機(jī)由兩個(gè)基本部分組成：定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。籠型和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)基本相同，所不同的只是轉(zhuǎn)子部分。籠型異步電動(dòng)機(jī)的主要部件，如圖3—6所示；繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3—7所示。

圖3—6    籠型異步電動(dòng)機(jī)的各個(gè)部件

 

（一）定子

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由機(jī)座中的定子鐵心及定子繞組組成。機(jī)座一般由鑄鐵制成。定子鐵心是有沖有槽的硅鋼片疊成，片與片之間涂有絕緣漆。三相繞組是用絕緣銅線或鋁線繞制成三相對(duì)稱的繞組按一定的規(guī)則連接嵌放在定子槽中。過去用A、B、C表示三相繞組始端，X、Y、Z表示其相應(yīng)的末端，這六個(gè)接線端引出至接線盒。按現(xiàn)國家標(biāo)準(zhǔn)，始端標(biāo)以U₁、V₁、W₁，末端標(biāo)以U₂、V₂、W₂。三相定子繞組可以接成如圖3—8所示的星形或三角形，但必須視電源電壓和繞組額定電壓的情況而定。一般電源電壓為380V（指線電壓），如果電動(dòng)機(jī)定子各相繞組的額定電壓是220V，則定子繞組必須接成星形，如圖3—8a所示；如果電動(dòng)機(jī)各相繞組的額定電壓為380V，則應(yīng)將定子繞組接成三角形，如圖3—8b所示。

圖3—8    三相繞組的聯(lián)結(jié)

（二）轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子部分是由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成的。轉(zhuǎn)子鐵心也是由相互絕緣的硅鋼片疊成的。轉(zhuǎn)子沖片如圖3—9a所示。鐵心外圓沖有槽，槽內(nèi)安裝轉(zhuǎn)子繞組。根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)不同可分為兩種形式：籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子。

1．籠型轉(zhuǎn)子

籠型轉(zhuǎn)子的繞組是在鐵心槽內(nèi)放置銅條，銅條的兩端用短路環(huán)焊接起來，繞組的形狀如圖3—9b所示。它像個(gè)鼠籠，故稱之為籠型轉(zhuǎn)子。為了簡(jiǎn)化制造工藝，小容量異步電動(dòng)機(jī)的籠型轉(zhuǎn)子都是熔化的鋁澆鑄在槽內(nèi)而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子。在澆鑄的同時(shí)，把轉(zhuǎn)子的短路環(huán)和端部的冷卻風(fēng)扇也一樣用鋁鑄成，如圖3—10所示。

圖3—9    籠型轉(zhuǎn)子

a)轉(zhuǎn)子沖片；b)籠型繞組；c)籠型轉(zhuǎn)子

2．繞線轉(zhuǎn)子

繞線型轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組一樣，也是一個(gè)用絕緣導(dǎo)線繞成的三相對(duì)稱繞組，被嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽中，接成星形。繞組的三個(gè)出線端分別接到轉(zhuǎn)軸端部的三個(gè)彼此絕緣的銅制滑環(huán)上。通過滑環(huán)與支持在端蓋上的電刷構(gòu)成滑動(dòng)接觸，把轉(zhuǎn)子繞組的三個(gè)出線端引到機(jī)座上的接線盒內(nèi)，以便與外部變阻器連接，故繞線式轉(zhuǎn)子又稱滑環(huán)式轉(zhuǎn)子，其外形如圖3—11所示。

        圖3—10 鑄鋁轉(zhuǎn)子               圖3—11  繞線型轉(zhuǎn)子與外部變阻器的連接圖

（三）氣隙

異步電機(jī)的氣隙比同容量直流電機(jī)的氣隙小得多，在中、小型異步電動(dòng)機(jī)中，一般為0.2~2.5mm。氣隙大小對(duì)電機(jī)性能影響很大，氣隙愈大則為建立磁場(chǎng)所需勵(lì)磁電流就大，從而降低電機(jī)的功率因數(shù)。如果把異步電機(jī)看成變壓器，顯然，氣隙愈小則定子和轉(zhuǎn)子之間的相互感應(yīng)(即耦合)作用就愈好。因此應(yīng)盡量讓氣隙小些，但也不能太小，否則會(huì)使加工和裝配困難，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定轉(zhuǎn)子之間易發(fā)生掃膛。

二、銘牌

每臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座上都有一個(gè)銘牌，它標(biāo)記著電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、各種額定值和聯(lián)結(jié)方法等（如圖3—12所示）。按電動(dòng)機(jī)銘牌所規(guī)定的條件和額定值運(yùn)行，稱作額定運(yùn)行狀態(tài)。下面以三相異步電動(dòng)機(jī)Y112M—6銘牌為例來說明各數(shù)據(jù)的含義。

圖3—12     三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌

（一）型號(hào)   型號(hào)指電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品代號(hào)、規(guī)格代號(hào)和特殊環(huán)境代號(hào)：電機(jī)產(chǎn)品型號(hào)一般采用大寫印刷體的漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成。其中漢語拼音字母是根據(jù)電機(jī)全名稱選擇有代表意義的漢字,再用該漢字的第一個(gè)拼音字母組成。它表明了電機(jī)的類型、規(guī)格、結(jié)構(gòu)特征和使用范圍。

我國目前生產(chǎn)的異步電動(dòng)機(jī)種類很多，現(xiàn)有老系列和新系列之別。老系列電機(jī)已不再生產(chǎn)，現(xiàn)有的將逐步被新系列電機(jī)所取代。新系列電機(jī)符合國際電工協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，具有國際通用性，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)更高。表3—2是幾種常用系列異步電動(dòng)機(jī)新舊代號(hào)對(duì)照表。

表3—2    異步電機(jī)新舊產(chǎn)品代號(hào)對(duì)照表

產(chǎn)   品   名   稱	新代號(hào)	意義	老  代  號(hào)
異步電動(dòng)機(jī)	Y	異	J、JO、JS、JK
繞線式異步電動(dòng)機(jī)	YR	異	JR、JRO
高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)	YQ	異起	JQ、JQO
多速異步電動(dòng)機(jī)	YD	異多	JD、JDO
精密機(jī)床異步電動(dòng)機(jī)	YJ	異精	JJO
大型繞線式高速異步電動(dòng)機(jī)	YRK	異繞快	YRG

 

 

 

 

 

 

我國生產(chǎn)的異步電動(dòng)機(jī)的主要產(chǎn)品系列有：

Y系列為一般的小型鼠籠式全封閉自冷式三相異步電動(dòng)機(jī)，主要用于金屬切削機(jī)床、通用機(jī)械、礦山機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械等。

YD系列是變極多速三相異步電動(dòng)機(jī)。

YR系列是三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)。

YZ和YZR系列是起重和冶金用三相異步電動(dòng)機(jī)，YZ是鼠籠式，YZR是繞線式。

YB系列是防爆式鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。

YCT系列是電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)。

其他類型的異步電動(dòng)機(jī)可參閱有關(guān)產(chǎn)品目錄。

（二）額定值

1．額定功率P_N   額定功率指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，軸上輸出的機(jī)械功率，單位為kW。

2．額定電壓U_N和接法   額定電壓指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，定子繞組應(yīng)加的線電壓，單位為V。有銘牌上給出兩個(gè)電壓值，這是對(duì)應(yīng)于定子繞組三角形和星形兩種不同的聯(lián)結(jié)方式。當(dāng)銘牌標(biāo)為220D/380Υ V時(shí)，表明當(dāng)電壓為220V時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞組用三角形聯(lián)結(jié)；而電源為380V時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞組用星型聯(lián)結(jié)。兩種方式都能保證每相定子繞組在額定電壓下運(yùn)行。為了使電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，一般規(guī)定電源電壓波動(dòng)不應(yīng)超過額定值的5%。

3．額定電流I_N   指電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)行，輸出功率達(dá)到額定值，流入定子繞組的線電流，單位為A。

4．額定頻率f_N  指加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的允許頻率。我國電力網(wǎng)的頻率規(guī)定為50Hz。

5．額定轉(zhuǎn)速n_N   指電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率和額定輸出的情況下。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。

6．絕緣等級(jí)   指電動(dòng)機(jī)內(nèi)部所有絕緣材料允許的最高溫度等級(jí)，它決定了電動(dòng)機(jī)工作時(shí)允許的溫升。各種等級(jí)所對(duì)應(yīng)溫度的關(guān)系見表3—3。

表3—3    電動(dòng)機(jī)允許溫升與絕緣耐熱等級(jí)關(guān)系

 

絕緣耐熱等級(jí)	A	E	B	F	H	C
允許最高溫度/℃	105	120	130	155	180	180以上
允許最高溫升/℃	65	80	90	115	140	140以上

本章電動(dòng)機(jī)為B級(jí)絕緣，定子繞組的容許溫度不能超過130℃

7．定額   按電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的持續(xù)時(shí)間，定額分為連續(xù)——S1、短時(shí)——S2及斷續(xù)——S3三種。“連續(xù)”表示該電動(dòng)機(jī)可以按銘牌的各項(xiàng)定額長(zhǎng)期運(yùn)行。“短時(shí)”表示只能按照銘牌規(guī)定的工作時(shí)間短時(shí)使用。“斷續(xù)”表示該電動(dòng)機(jī)短時(shí)運(yùn)行，但每次周期性斷續(xù)使用。本例電動(dòng)機(jī)為S1連續(xù)工作方式。

8．防護(hù)等級(jí)   是提示電動(dòng)機(jī)防止雜務(wù)與水進(jìn)入的能力。它是由外殼防護(hù)標(biāo)志字母IP后跟2位具有特定含義的數(shù)字代碼進(jìn)行表定的。例如某電動(dòng)機(jī)的防護(hù)等級(jí)為IP44，意義見下表。

表3—4    防護(hù)等級(jí)代碼（1）

 

防護(hù)等級(jí) （第一位數(shù)字）	定義	防護(hù)等級(jí) （第一位數(shù)字）	定義
0 1 2 3	有專門的防護(hù)裝置 能防止直徑大于50mm的固體侵入 能防止直徑大于12mm的固體侵入 能防止直徑大于25mm的固體侵入	4   5 6	能防止直徑大于1mm的固體侵入 防塵 完全防止灰塵進(jìn)入殼內(nèi)

表3—5    防護(hù)等級(jí)的代碼（2）

 

防護(hù)等級(jí)（第二位數(shù)字）	定義
0 1 2 3 4 5 6 7 8	無防護(hù) 防滴 15°防滴 防淋水 防止任何方向?yàn)R水 防止任何方向噴水 防止海浪或強(qiáng)力噴水 簡(jiǎn)稱浸水級(jí) 簡(jiǎn)稱潛水級(jí)

9．噪聲器   為了降低電動(dòng)機(jī)運(yùn)輸時(shí)帶來的噪聲，目前電動(dòng)機(jī)都規(guī)定噪聲指標(biāo)，該指標(biāo)隨電動(dòng)機(jī)容量及轉(zhuǎn)速的不同而不同（容量及轉(zhuǎn)速相同的電動(dòng)機(jī)，噪聲指標(biāo)又分“1”、“2”兩段）。中小型電動(dòng)機(jī)噪聲量的大致范圍在50～100dB之間，本例電動(dòng)機(jī)噪聲為67dB。

10．震動(dòng)量   表示電動(dòng)機(jī)震動(dòng)的情況，本例電動(dòng)機(jī)震動(dòng)為每秒軸向移動(dòng)不超過1.8mm。

在銘牌上除了給出的以上主要數(shù)據(jù)外，有的電動(dòng)機(jī)還標(biāo)有額定功率因數(shù)cosφ_N。電動(dòng)機(jī)是感性負(fù)載，定子相電流滯后定子相電壓一個(gè)φ角，所以功率因數(shù)cosφ_N是指額定負(fù)載下定子電路的相電壓與相電流之間相位差的余弦。異步電動(dòng)機(jī)的cosφ_N隨負(fù)載的變化而變化，滿載時(shí)cosφ約為0.7～0.9，輕載時(shí)cosφ較低，空載時(shí)只有0.2～0.3。實(shí)際使用時(shí)要根據(jù)負(fù)載的大小來合理選擇電動(dòng)機(jī)容量，防止“大馬拉小車”。