關(guān)于三相異步電機的工作原理和分類

  工業(yè)領(lǐng)域最常見的動力來源就是電機，WitExpert系統(tǒng)通過在設(shè)備電機振動源附近加裝MEMS振動傳感器在線連續(xù)采集振動信號，實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測。本文簡單介紹一下三相異步電機的工作原理和分類，方便大家理解振動分析在電機上的應(yīng)用。

  1、基本構(gòu)成：

  三相異步電動機主要由兩部分組成：定子(固定部分)和轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)，根據(jù)轉(zhuǎn)子構(gòu)造的不同，又分為籠形和繞線形兩種形式的三相異步電動機。籠形轉(zhuǎn)子繞組做成鼠籠狀，在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽中放置銅條或鋁條，兩端用端環(huán)連接。繞線形三相異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組是三相繞組，它可以連接成Y形或△形，轉(zhuǎn)子繞組的三條引線分別接到三個滑環(huán)上，用一套電刷裝置引出來，這就可以把靜止的外接電路串聯(lián)到轉(zhuǎn)子繞組回路里，其目的是改善電動機的特性或為了調(diào)速。

圖1 異步電機結(jié)構(gòu)示意圖

  2、工作原理：

  三相異步電動機的定子線圈繞組接三相交流電后，電動機內(nèi)便形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場。如果將三相定子繞組作不同的安排，就可產(chǎn)生多對磁極對數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁場。對于電流頻率為f1、旋轉(zhuǎn)磁場具有p對磁極對數(shù)情況，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0，又稱同步轉(zhuǎn)速，為：n0=60f1/p

  當工頻f1= 50Hz，對應(yīng)于磁極對數(shù)p為2和4時，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速no分別為1500r/min和750r/min。

  三相異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理如圖2所示，其中，N和S表示兩極旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子中只表示出兩根銅或鋁導(dǎo)條。當旋轉(zhuǎn)磁場向順時針方向旋轉(zhuǎn)時，相對于磁極，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條向逆時針方向旋轉(zhuǎn)并切割磁通，導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動勢。在電動勢的作用下，閉合的導(dǎo)條中產(chǎn)生電流;電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力F，并由此產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向和磁極旋轉(zhuǎn)的方向相同。

  圖2 電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理

  根據(jù)轉(zhuǎn)子型式分為繞線式電機與鼠籠式電機

  鼠籠式電機轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個環(huán)行的端環(huán)組成，如果去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個繞組的外形像一個鼠籠，故稱籠型繞組。中小型轉(zhuǎn)子一般采用鑄鋁方式。

  繞線式轉(zhuǎn)子的繞組和定子繞組相似，中型電動機多采用雙層繞組，三相繞組連接成星形，三根端線連接到裝在轉(zhuǎn)軸上的三個銅(或鋼)滑環(huán)上，通過電刷與外電路相連接。

  啟動方式區(qū)別：

  鼠籠式電機是通過改變定子電壓實行減壓啟動，常用方法星角轉(zhuǎn)換啟動，自耦減壓啟動等。

  繞線式電機是通過改變轉(zhuǎn)子電阻進行啟動，屬于全壓啟動，常用方法液阻啟動，頻敏啟動等。

  應(yīng)用場合：

  繞線式電機啟動轉(zhuǎn)矩相對較大，適用于對啟動轉(zhuǎn)矩要求比較大的機械設(shè)備(如果在啟動轉(zhuǎn)矩要求比較大的機械設(shè)備，如果適用鼠籠式電機提供動力，非但無法啟動，還可能會燒壞電機)鼠籠式轉(zhuǎn)子用銅條安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)，兩端用端環(huán)焊接，形狀像鼠籠。中小型轉(zhuǎn)子一般采用鑄鋁方式。

  鼠籠式電機結(jié)構(gòu)簡單、價格低,控制電機運行也相對簡單,所以得到廣泛采用.而繞線式電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高,控制電機運行也相對復(fù)雜一些,其應(yīng)用相對要少一些.但繞線式電動機因為其啟動,運行的力矩較大,一般用在重載負荷中.