一、異步電動(dòng)機(jī)的分類
為適應(yīng)各種生產(chǎn)機(jī)械的需要,異步電動(dòng)機(jī)的系列、品種、規(guī)格很多。異步電動(dòng)機(jī)按定子的相數(shù)可分為單相、三相;按轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)可分為籠型和繞線轉(zhuǎn)子,籠型異步電動(dòng)機(jī)可根據(jù)鐵心槽的形式分為普通型、深槽型、雙籠型;按防護(hù)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(dòng)機(jī)的尺寸、使用條件、絕緣等級(jí)、工作方式等進(jìn)行分類。
二、異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
異步電動(dòng)機(jī)由兩大部分組成,即靜止部分和旋轉(zhuǎn)部分,靜止部分又被稱為定子,旋轉(zhuǎn)部分又被稱為轉(zhuǎn)子。圖I一I是三相異步電動(dòng)機(jī)的外形圖和剖視圖。圖1一2是三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
從圖1 -2中可以看到,異步電動(dòng)機(jī)主要由端蓋、機(jī)座、定子、定子繞組、轉(zhuǎn)子、風(fēng)扇、風(fēng)扇罩等組成。
(一)定子
異步電動(dòng)機(jī)的定子主要由定子鐵心、定子繞組、端蓋、機(jī)座等組成。
I.定子鐵心
定子鐵心是由0.35一0.
定子鐵心內(nèi)圓上均勻分布一定形狀的槽,槽內(nèi)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(dòng)機(jī),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(dòng)機(jī),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(yōu)點(diǎn)是槽口較小,齒部對(duì)主磁通磁阻小,可以減小勵(lì)磁電流。槽形的選擇與線圈的形式應(yīng)相適應(yīng)。
定子鐵心的外徑小于Im時(shí),疊片沖成整圓。當(dāng)外徑大于Im時(shí),由于受到整張硅鋼片標(biāo)準(zhǔn)尺寸的限制而沖成扇形片,疊裝時(shí),每層接縫應(yīng)相互錯(cuò)開拼成整圓,構(gòu)成定子鐵心整體。
大中型異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心沿軸線長(zhǎng)度上每隔一定距離有一條通風(fēng)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(dòng)機(jī),它是由高強(qiáng)度漆包線繞制成的線圈按一定規(guī)律依次嵌人槽中,形成的三相定子繞組。大、中容量電動(dòng)機(jī)山于電流大、電壓高、導(dǎo)線截面積大,絕緣強(qiáng)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(gè)線圈,包扎對(duì)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(lái)組成定子繞組。一般三相繞組的6個(gè)端線都引到機(jī)座側(cè)面的接線板上,在與電源相接時(shí),可根據(jù)情況將6個(gè)端線接成三角形或接成星形。
3.機(jī)座和端蓋
定子鐵心固定在機(jī)座內(nèi),機(jī)座起著固定定子鐵心的作用,機(jī)座應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度和剛度,以承受加工、運(yùn)輸及運(yùn)行中的各種作用力,同時(shí)還要滿足通風(fēng)散熱的需要。異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座還作為主磁路的組成部分。當(dāng)安裝的保護(hù)方式和冷卻方式不同時(shí),機(jī)座結(jié)構(gòu)也不同。小型電動(dòng)機(jī)一般都采用鑄鐵機(jī)座,中型電動(dòng)機(jī)除采用鑄鐵機(jī)座外,也有采用鋼板焊接的機(jī)座,大型電動(dòng)機(jī)的機(jī)座都是用鋼板焊接成的。例如封閉式異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座外殼上鑄有散熱筋,而且定子鐵心與機(jī)座緊密接觸使內(nèi)部熱量易于傳出。防護(hù)式電動(dòng)機(jī)的機(jī)座與定子鐵心之間留有一定的通風(fēng)道,使空氣疏通,帶走機(jī)內(nèi)熱量。
電動(dòng)機(jī)的端蓋裝在機(jī)座兩端,它起著保護(hù)電動(dòng)機(jī)鐵心和繞組端部的作用,在中小型電動(dòng)機(jī)中它還與軸承一起支撐轉(zhuǎn)子。
(二)轉(zhuǎn)子
異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸和軸承組成。轉(zhuǎn)子外形如圖I一5所示。
轉(zhuǎn)子鐵心是主磁路的一部分。在正常運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速很低,轉(zhuǎn)子中的鐵損很小,所以原則上轉(zhuǎn)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(nèi)圓沖下來(lái)的原料做轉(zhuǎn)子疊片。小功率電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心直接套壓在軸上;功率較大時(shí),鐵心壓在轉(zhuǎn)子支架上,然后安裝在軸上。
在轉(zhuǎn)子鐵心的外圓上也均勻分布著放線圈或?qū)l的槽。各槽中的線圈連接起來(lái)成為轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組的形式有兩種:
一種是籠型繞組,其解剖圖如圖I一5所示;
一種是繞線轉(zhuǎn)子繞組,它們的結(jié)構(gòu)不同,但工作原理基本相同。
1.籠型轉(zhuǎn)子
在轉(zhuǎn)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(huán)把它們連接起來(lái),這個(gè)銅環(huán)稱為端
環(huán)。繞組形狀像一個(gè)籠子,故稱籠型繞組,如圖1 -6所示。中小型電動(dòng)機(jī)一般采用鑄鋁來(lái)一次性成形籠型繞組,籠型轉(zhuǎn)子的幾種槽形如圖1一7所示,通常采用半閉口槽,槽形的選擇主要決定于起動(dòng)性能和運(yùn)行性能的要求。采用圖1一7(a)所示的槽形時(shí)轉(zhuǎn)子齒壁基本上是平行的,采用圖I一7 (b)所示的則為平行槽。相對(duì)而言,在齒的最狹處寬度相同時(shí)前者齒的截面面積較大。此外,用圖1一7(c)和(d)槽形的電動(dòng)機(jī)比用圖1 -7 (a)和(b)槽形的電動(dòng)機(jī)有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,但是槽形比較復(fù)雜。如需進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)矩,改善起動(dòng)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(yùn)行時(shí)功率因數(shù)較低。在大功率電動(dòng)機(jī)中很少采用。圖1一7 (h)為圓形槽,一般用圓銅條做導(dǎo)體。
有時(shí)為了改善電動(dòng)機(jī)的性能,有意使轉(zhuǎn)子槽與轉(zhuǎn)軸扭斜一定角度,這種槽稱為斜槽。
2.繞線轉(zhuǎn)子
繞線轉(zhuǎn)子是用絕緣導(dǎo)線做成線圈,嵌人轉(zhuǎn)子槽中,再連接成三相繞組,一般都接成星形(丫)。圖I一8所示為繞線轉(zhuǎn)子和電刷裝置。轉(zhuǎn)子的一端裝有3個(gè)滑環(huán),稱集電環(huán)。三相繞組的首端引出線分別與3個(gè)滑環(huán)相接。梅個(gè)滑環(huán)上各有一個(gè)電刷,通過(guò)電刷將轉(zhuǎn)子繞組與外部電路相連接,如圖1 -9所示,以改善起動(dòng)性能或調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
在一般工作條件下,要求轉(zhuǎn)子繞組是短路的。在大中型繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)中還裝有提刷短路裝置,以使電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)將轉(zhuǎn)子繞組接通外部電阻(或頻敏變阻器),而在起動(dòng)完畢,又不需要調(diào)速的情況下,將外部電阻等全部切除。為了消除電刷和滑環(huán)之間的機(jī)械摩擦損耗及接觸電阻損耗以提高運(yùn)行的可靠性,通常利用一套機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)子三相出線短接后再由凸輪將電刷提起來(lái)。
(三)氣隙
定子、轉(zhuǎn)子之間的間隙稱為異步電動(dòng)機(jī)的氣隙小對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)的性能影響很大。,氣隙的大氣隙大則磁阻大,勵(lì)磁電流就大,由于異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流是取自電網(wǎng)的,增大氣隙將使氣隙中消耗的磁動(dòng)勢(shì)增大,導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)降低。從這一角度來(lái)考慮,氣隙應(yīng)制造得小一些,但電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)軸有一定的撓度,氣隙太小,就可能發(fā)生定、轉(zhuǎn)子鐵心相擦的現(xiàn)象;另外,從減少諧波磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的磁通,減少附加損耗及改善起動(dòng)性能來(lái)考慮,則氣隙應(yīng)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(yùn)行中不發(fā)生轉(zhuǎn)子與定子相擦的現(xiàn)象。異步電動(dòng)機(jī)的氣隙具有很小的數(shù)值。對(duì)于中小型異步電動(dòng)機(jī),氣隙一般在0.2一