第6章 三相鼠笼异步电动机

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1、第6章 三相鼠笼异步电动机,6.1 三相鼠笼异步电动机的结构与选型,电动机是将电能转化为机 械能的一种旋转机械，三 相鼠笼异步电动机主要有 两个基本组成部分，即定 子（固定部分）和转子（ 转动部分）。右图为三相 鼠笼式异步电动机结构图。 定子和转子彼此由空气隙 隔开，为了增强磁场，空 气隙应尽可能小，一般为0.31.5mm。电动机容量越大，气隙就越大。,1-定子绕组 2-轴承框 3-轴 4-轴承 5-定子铁芯 6-机壳 7-转子铁芯 8-转子导体 9端环 10冷却片,6.1.1 转子,转子是电动机的旋转部分，它的作用是输出机械转矩。转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。三相异步电动机的

2、转子根据构造不同，分为鼠笼式和绕线式两种形式。 转子铁心是电动机磁路的一部分，由厚度为0.5mm相互绝缘的硅钢片叠压成圆柱形而成。在其外圆表面冲有均匀分布的平行槽，槽内用来嵌放转子绕组。三相鼠笼式异步电动机因其转子形状看似鼠笼而得名。小型笼形异步电动机常用的转子铁心槽形如下图所示：,6.1.2 定子,定子是用来产生旋转磁场的。三相异步电动机的定子主要由机座和装在机座内的圆筒形定子铁心及铁心上的定子绕组三部分组成。机座是由铸铁或铸钢组成，在机座内装有定子铁心，铁心是由互相绝缘的硅钢片叠成。铁心的内圆周表面冲有均匀分布的平行槽，在槽中放置了对称的三相绕组。,定子铁心是电动机 磁路的一部分，由 相互

3、绝缘的厚度为 0.5mm的硅钢片叠 压而成。定子硅钢 片的内圆上冲有均 匀分布的槽，槽内 嵌放定子绕组，其槽可分为半闭口、半开口、开口等形式，如图所示。 半闭口槽的优点是电动机的效率和功率因数较高，但绕组绝缘和嵌线较困难，一般用于低压小型异步电动机采用圆导线的散嵌绕组；半开口槽用于低压中型异步电动机采用分片的成型绕组；开口槽用于高压大中型异步电动机的成型绕组，由于绕组事先包扎好绝缘并经过绝缘处理，这样嵌线方便，绝缘可靠。,2定子绕组 定子绕组是电动机的电路部分，由三相对称绕组组成。绕组采用聚酯漆包圆铜线或双玻璃丝包扁铜线绕制，按照一定的空间角度依次嵌入定子铁心槽内，绕组与铁心之间垫放绝缘材料，

4、使其具有良好的绝缘性能。 （1）三相异步电动机的定子绕组共有六个引线端，固定在接线盒内的接线柱上，按现行国家标准规定，U1、V1、W1表示各项绕组的始端，U2、V2、W2表示末端。三相异步电动机定子绕组在机座接线盒内的接线次序如后图所示。 （2）定子绕组有星形和三角形两种接法。为了便于接线，将三相绕组的六个出线端引到接线盒中。若把U2、V2、W2接在一起，U1、V1、W1分别接到电源的L1、L2、L3各相上，电动机就为星形接法，如图中（a）所示。如把U1和W2、V1和U2、W1和V2接在一起，再从三个连接端处分别接到电源L1、L2、L3各相上，就是三角形接法，如图中（b）所示。究竟采用哪一种接

5、法，要根据电动机绕组的额定电压和电源的电压来确定 。,3机座 机座是电动机磁路的一部分，主要用于支撑定子铁心和固定端盖。中小型异步电动机一般采用铸铁机座，大型电动机机座都采用钢板焊成。 根据电动机冷却方式的不同，采用不同的机座形式。Y系列（1P44）封闭式电动机，在机座表面铸有散热筋片来增大散热面积；Y系列（1P23）防护式电动机，机座表面没有散热筋片，而在机座两侧开有通风孔；Y2系列（1P54）封闭式电动机，机座表面散热筋片采用水平、垂直平行分布形式，具有提高电动机表面质量、增加机座散热能力、改善铸件生产条件及提高生产效率等优点；Y2系列（1P54）采用了H63-112铝合金机座具有重量轻、

6、强度高、冷却面积大及散热性好等优点，适应了电动机的出口需要。,6.1.3 三相异步电动机的转动原理简介,三相异步电动机的结构我们已经清楚了，那么在接上三相电源后，它是如何转动起来的呢？其转动原理是什么？要搞清这个问题，让我们先来做一个实验。实验装置如下图所示。在一个装有手柄可以旋转的马蹄形永久磁铁的两极间，放着一个可以自由转动的， 由许多铜条组成的线圈，转子铜条的两端分别用金属环短接（用于导电），整个外形结构如同去掉铁芯的电动机鼠笼式转子。磁铁和转子之间没有机械联系。当马蹄形永久磁铁被手摇动时，转子也随之转动起来，而且其转动方向和磁铁的转向相同。,为什么会出现上述现象呢？我们可以利用上图右图来

7、做一分析。鼠笼转子原本是静止的，但当两个磁极旋转时，如朝顺时针方向旋转，则原先静止的转子各导体（铜条）与旋转磁场间就有了相对运动，转子导体因切割磁力线而产生感应电动势。由于旋转磁场按顺时针方向旋转，所以据右手定则，可以确定转子上半部导体的感应电动势方向是出来的（流向读者，用“”表示），下半部是进去的（进入纸面，用“”表示）。又由于所有转子导体的两端分别被两个金属环连在一起，而相互构成了闭合回路，故在此电动势的作用下，转子的导体内就有电流通过，电流的方向与电动势的方向相同；该电流一经产生，立即与旋转磁场相互作用而产生电磁力。力的方向由左手定则判断，如上边右图中F所示，N极范围内导体受力的方向是向

8、右，而S极范围内导体受力方向向左。这些电磁力对转轴形成一电磁转矩，其作用方向同旋转磁场的旋转方向一致，所以转子就顺着旋转磁场的旋转方向而转动起来。,若使旋转磁场反转，则转子的旋转方向也随之而改变。 通过以上分析可以看出，要想使转子旋转，除了转子导体要构成回路外，必须要有一个旋转磁场，而三相异步电动机的转子也是自成回路的，那么，三相异步电动机是否也是靠这样一个旋转磁场才使其转子转动起来了呢？可以证明当三相交流电动机通以三相正弦交流电时，绕定子圆周正好能形成一个旋转磁场，而且这个旋转磁场的转速和通入定子绕组的交流电的频率成正比，而和其磁极对数成反比，用一个公式表示就是：式中n1为旋转磁场每分钟的转

9、速又称同步转速，f1为定子绕组的电流频率，p为定子绕组的磁极对数。三相交流电动机工作时，转子的转速总是小于定子旋转磁场的转速，即二者不同步，只有这样才能不断切割磁力线产生感应电动势和电磁力矩，从而保证转子不断旋转。所以，又把这种交流电动机称做异步电动机。 我们还可以证明，要想让旋转磁场反转，只需调换通入三相交流异步电动机的三相交流电源的任意两相即可，旋转磁场反转了由前面的实验可知，转子也会跟着反转。因此，三相交流异步电动机就是通过这种方式来改变转子转向的，这在后面的电动机控制电路中会得到验证。,6.1. 异步电动机的铭牌,每台异步电动机的机座上都装有一块铭牌，标明电动机的型号、额定值和有关技术

10、数据。按铭牌所规定的额定值和工作条件运行，叫做额定运行方式。 1异步电动机的型号 产品型号是为了简化技术条件对产品名称、规格、形式等的叙述而引入的一种代号，我国现用汉语拼音大写字母、国际通用符号和阿拉伯数字组成。电动机产品型号组成形式为：,电动机产品型号举例如下：在Y355M2-4中Y表示异步电动机，355M2-4表示中心高355mm、中机座、2号铁心长、4极。,2异步电动机的额定值 额定值是制造厂根据国家标准，对电动机每一电量或机械量所规定的数值。 （1）额定功率PN。电动机的额定功率是指轴上输出的机械功率，单位为W或kW。 （2）额定电压UN。额定电压是指电动机在额定运行时电源的线电压，单

11、位为V或kV。 （3）额定电流IN。额定电流是指电动机在额定运行时的线电流，单位为A。 （4）额定频率f N。额定频率是指电动机在额定运行时电源的频率，单位为Hz。 （5）额定转速NN。额定转速是指电动机在额定运行时的转速，单位为r/min。,3异步电动机铭牌的其他内容 铭牌上除标有上述各项额定值外，还标有接法、允许温升（或绝缘等级）、定额（工作方式）等。 （1）接法。指电动机在额定电压下，定子三相绕组应采用的连接方法。目前电动机铭牌上输出的接法有两种，一种是额定电压为380V/220V，接法为星形三角形。这表明定子每相绕组的额定电压是220V，如果电源线电压是220V，定子绕组则应接成三角形

12、；如果电源线电压是380V，则应接成星形，切不可误将星形接错为三角形，否则每相绕组电压大大超过其额定值，电动机将被烧毁。另一种是额定电压为380V，接法为三角形。这表明定子每相绕组的额定电压是380V，适用于电源线电压为380V的场合。,（2）允许温升。运行时电动机温度高出环境温度的数值。允许温升的大小与电动机采用的绝缘材料的耐热性能有关，电动机允许温升与绝缘等级的关系见下表。有的铭牌只标允许温升，不标绝缘等级。 电动机允许温升与绝缘等级的关系,（3）定额。铭牌所标的定额是指电动机允许持续使用的时间，通常分为三种： 连续定额。按额定运行可长时间持续使用。 短时定额。只允许在规定的时间内按额定运

13、行使用，标准的持续时间限值分为10min、30min、60min和90min四种。 断续定额。间歇运行，但可按一定周期重复运行，每周期包括一个额定负载时间和一个停止时间，额定负载时间与一个周期之比称为负载持续率，用百分数表示，标准的负载持续率为15%、25%、40%、60%，每个周期为10min。 短时定额和断续定额运行时，由于有一段时间电动机不发热，所以同容量的这类电动机的体积可以做得小一些。连续定额的电动机用做短时定额或断续定额运行时，所带负载可以超过额定数值。,6.1.5 三相鼠笼异步电动机的选型,1分类 异步电动机在工农业各种机械负载中，都被广泛采用，它的品种规格很多，现在广泛使用的电

14、动机为 Y系列电动机。按照不同的特征一般分类如下： （1）按照转子结构形式分。 鼠笼式异步电动机。 绕线式异步电动机。 （2）按机壳防护形式分。 防护式电动机。 封闭式电动机。 开启式电动机。,（3）按机座号分（J2和J02系列）。 小型电动机。1号机座到9号机座，容量约0.6125kW。 中型电动机。11号机座到15号机座，容量约1001250kW。 大型电动机。15号机座以上，容量约1250kW以上。 Y系列异步电动机是用中心高来表示机座号的，其机座长分别为：S短机座，M中机座，L长机座。 （4）按相数分为三相和单相电动机。 （5）按通风冷却方式分，有自冷式、自扇冷式、他扇冷式、管道通风式

15、四种。 （6）按安装结构形式分，有卧式、立式、带底脚、带凸缘四种。 （7）按绝缘等级分，有E级、B级、F级、H级。 （8）按工作定额分，有连续、断续、短时三种。,2选型 J2系列、J02系列为一般用途的小型三相笼形异步电动机，目前已被淘汰，由Y系列三相笼形异步电动机所取代。Y系列异步电动机具有效率高、节能、堵转转矩高、噪声低、振动小和运行安全可靠等优点，安装尺寸和功率等级符合IEC标准，是我国统一设计的基本系列。Y2系列三相异步电动机是Y系列电动机的更新产品，进一步采用了新技术、新工艺与新材料，机座中心高为63355mm，功率等级为0.12315kW，绝缘等级为F级，防护等级为IP54，具有低

16、振动、低噪声、结构新颖、造型美观及节能节材等优点，达到了20世纪90年代国际先进水平。,6.2 三相鼠笼异步电动机的拆卸与装配,1准备工作 （1）准备各种工具。拆卸工具如下图所示。 （2）做好拆卸前的记录和检查。,2拆卸步骤 （1）切断电源，拆开电动机与电源的连接线，并对电源线线头做好绝缘处理，还要在线头、端盖等处做好标记，便于修复后的装配。 （2）脱开并拆卸带轮或联轴器，松开底脚螺栓和接地螺栓。 （3）拆卸风罩和风叶。 （4）拆卸轴承盖和端盖。 （5）抽出或吊出转子。,6.2.2 主要零部件的拆卸方法,1带轮或联轴器的拆卸 首先在带轮或联轴器的轴伸端上做好尺寸标记，再将带轮或联轴器上的定位螺钉或销子松脱取下，装上拉具，拉具的丝杠顶端要对准电动机轴端的中心，使其受力均匀，转动丝杠，把带轮或联轴器慢慢拉出。如拉不出，不要硬卸，可在定位螺丝内注入煤油，待几小时后再拉。如再拉不出，可用喷灯等急火在带轮或联轴器四周加热，使其膨胀，就可趁热迅速拉出。但加热的温度不能太高，以防止转轴变形。拆卸过程中不能用手锤直接敲出带轮或联轴器，敲打会使带轮或联轴器碎裂、转轴变形或端盖受损等。,