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    異步電動機的結構與分類

    一、異步電動機的分類

    為適應各種生產機械的需要,異步電動機的系列、品種、規格很多。異步電動機按定子的相數可分為單相、三相;按轉子繞組的結構可分為籠型和繞線轉子,籠型異步電動機可根據鐵心槽的形式分為普通型、深槽型、雙籠型;按防護方式可分為開啟式、封閉式、防爆式等。此外還可以按異步電動機的尺寸、使用條件、絕緣等級、工作方式等進行分類。  

    二、異步電動機的基本結構

    異步電機

        異步電動機由兩大部分組成,即靜止部分和旋轉部分,靜止部分又被稱為定子,旋轉部分又被稱為轉子。圖II是三相異步電動機的外形圖和剖視圖。圖12是三相異步電動機的結構圖。

    異步電動機的基本結構

    從圖1 -2中可以看到,異步電動機主要由端蓋、機座、定子、定子繞組、轉子、風扇、風扇罩等組成。

        ()定子

        異步電動機的定子主要由定子鐵心、定子繞組、端蓋、機座等組成。

        I.定子鐵心

        定子鐵心是由0.350. 5mm厚的相互絕緣的硅鋼片疊壓而成。未裝繞組的異步電機定子形狀如圖13所示。它是電動機磁路的一部分。由于異步電動機的磁場是交變的.所以鐵心中要產生渦流損耗和磁滯損耗,為了減少鐵心的損耗,鐵心是用相互絕緣的硅鋼片疊壓而成。一般小容量的電動機主要利用硅鋼片的表面氧化層來達到片間的絕緣,而容量較大的電動機所用的硅鋼片必須涂絕緣漆。

        定子鐵心內圓上均勻分布一定形狀的槽,槽內安放線圈(繞組),稱定子線圈(繞組)。線圈與槽之間用絕緣物隔開。常用的定子槽有3種形狀,定子槽形如圖1 -4所示。其中開口槽的槽口寬度與橫寬相等,開口槽適用于大、中容量的高壓異步電動機,便于高壓成形線圈的嵌線。半開口槽的槽口寬度等于或大于槽寬的一半,半開口槽適用于500V以下的中型電動機,便于嵌人扁線繞成的分為雙排的成形線圈。半閉口梢的槽口寬度小于槽寬的一半,半閉口槽適用于低壓圓銅線繞成的散嵌線圈,其優點是槽口較小,齒部對主磁通磁阻小,可以減小勵磁電流。槽形的選擇與線圈的形式應相適應。

    異步電動機定子轉子    定子鐵心的外徑小于Im時,疊片沖成整圓。當外徑大于Im時,由于受到整張硅鋼片標準尺寸的限制而沖成扇形片,疊裝時,每層接縫應相互錯開拼成整圓,構成定子鐵心整體。

        大中型異步電動機定子鐵心沿軸線長度上每隔一定距離有一條通風溝,以利于散熱。

        2.定子繞組

        定子繞組有成形硬繞組和散嵌軟繞組兩類。散嵌軟繞組多用于小容量電動機,它是由高強度漆包線繞制成的線圈按一定規律依次嵌人槽中,形成的三相定子繞組。大、中容量電動機山于電流大、電壓高、導線截面積大,絕緣強度要求高,故采用扁線繞制的成形線圈比較合適。散嵌繞組可分為單層、雙層及單雙層混合繞組3種,而成形硬繞組只采用雙層一種形式,先繞成單個線圈,包扎對地絕緣后,熱壓或冷壓成形,然后嵌人定子槽中。所有的定子線圈按一定的方式連接起來組成定子繞組。一般三相繞組的6個端線都引到機座側面的接線板上,在與電源相接時,可根據情況將6個端線接成三角形或接成星形。

    未裝繞組的異步電動機定子 

        3.機座和端蓋

        定子鐵心固定在機座內,機座起著固定定子鐵心的作用,機座應該有足夠的強度和剛度,以承受加工、運輸及運行中的各種作用力,同時還要滿足通風散熱的需要。異步電動機的機座還作為主磁路的組成部分。當安裝的保護方式和冷卻方式不同時,機座結構也不同。小型電動機一般都采用鑄鐵機座,中型電動機除采用鑄鐵機座外,也有采用鋼板焊接的機座,大型電動機的機座都是用鋼板焊接成的。例如封閉式異步電動機的機座外殼上鑄有散熱筋,而且定子鐵心與機座緊密接觸使內部熱量易于傳出。防護式電動機的機座與定子鐵心之間留有一定的通風道,使空氣疏通,帶走機內熱量。

        電動機的端蓋裝在機座兩端,它起著保護電動機鐵心和繞組端部的作用,在中小型電動機中它還與軸承一起支撐轉子。

        ()轉子

        異步電動機的轉子主要由轉子鐵心、轉子繞組、轉軸和軸承組成。轉子外形如圖I5所示。

        轉子鐵心是主磁路的一部分。在正常運行時,轉子轉速接近同步轉速。旋轉磁場相對于轉子的轉速很低,轉子中的鐵損很小,所以原則上轉子鐵心用普通硅鋼片疊裝就可以了。但是通常仍用從定子沖片的內圓沖下來的原料做轉子疊片。小功率電動機的轉子鐵心直接套壓在軸上;功率較大時,鐵心壓在轉子支架上,然后安裝在軸上。

        在轉子鐵心的外圓上也均勻分布著放線圈或導條的槽。各槽中的線圈連接起來成為轉子繞組。轉子繞組的形式有兩種:

      一種是籠型繞組,其解剖圖如圖I5所示;

      一種是繞線轉子繞組,它們的結構不同,但工作原理基本相同。

        1.籠型轉子

        在轉子鐵心的槽中,穿一根根部未包絕緣的銅條,在鐵心兩端槽的出口處用短路銅環把它們連接起來,這個銅環稱為端

    環。繞組形狀像一個籠子,故稱籠型繞組,如圖1 -6所示。中小型電動機一般采用鑄鋁來一次性成形籠型繞組,籠型轉子的幾種槽形如圖17所示,通常采用半閉口槽,槽形的選擇主要決定于起動性能和運行性能的要求。采用圖17(a)所示的槽形時轉子齒壁基本上是平行的,采用圖I7 (b)所示的則為平行槽。相對而言,在齒的最狹處寬度相同時前者齒的截面面積較大。此外,用圖17(c)(d)槽形的電動機比用圖1 -7 (a)(b)槽形的電動機有較大的起動轉矩,但是槽形比較復雜。如需進一步提高轉矩,改善起動性能,則需要采用雙籠型或深槽形,如圖1-7 (e), (f)所示。圖1 -7 (g)為閉口槽,顯然閉口槽可以減少一些損耗,但漏磁較大,運行時功率因數較低。在大功率電動機中很少采用。圖17 (h)為圓形槽,一般用圓銅條做導體。

    定子槽形

        有時為了改善電動機的性能,有意使轉子槽與轉軸扭斜一定角度,這種槽稱為斜槽。

    籠型轉子

        2.繞線轉子

        繞線轉子是用絕緣導線做成線圈,嵌人轉子槽中,再連接成三相繞組,一般都接成星形()。圖I8所示為繞線轉子和電刷裝置。轉子的一端裝有3個滑環,稱集電環。三相繞組的首端引出線分別與3個滑環相接。梅個滑環上各有一個電刷,通過電刷將轉子繞組與外部電路相連接,如圖1 -9所示,以改善起動性能或調節電動機的轉速。

        在一般工作條件下,要求轉子繞組是短路的。在大中型繞線轉子電動機中還裝有提刷短路裝置,以使電動機在起動時將轉子繞組接通外部電阻(或頻敏變阻器),而在起動完畢,又不需要調速的情況下,將外部電阻等全部切除。為了消除電刷和滑環之間的機械摩擦損耗及接觸電阻損耗以提高運行的可靠性,通常利用一套機構將轉子三相出線短接后再由凸輪將電刷提起來。

    ()氣隙

    定子、轉子之間的間隙稱為異步電動機的氣隙小對于異步電動機的性能影響很大。,氣隙的大氣隙大則磁阻大,勵磁電流就大,由于異步電動機的勵磁電流是取自電網的,增大氣隙將使氣隙中消耗的磁動勢增大,導致電動機的功率因數降低。從這一角度來考慮,氣隙應制造得小一些,但電動機負載運行時,轉軸有一定的撓度,氣隙太小,就可能發生定、轉子鐵心相擦的現象;另外,從減少諧波磁動勢產生的磁通,減少附加損耗及改善起動性能來考慮,則氣隙應大一些為好。因此氣隙的大小除了考慮電性能,還要考慮便于安裝,在運行中不發生轉子與定子相擦的現象。異步電動機的氣隙具有很小的數值。對于中小型異步電動機,氣隙一般在0.22.0mm之間。

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