電機結(jié)構(gòu)及術(shù)語

1、1 異步電動機結(jié)構(gòu)Asynchronous Motor Structure1. 定子與轉(zhuǎn)子三相交流異步電動機的定子鐵芯由硅鋼片疊成，在鐵芯內(nèi)圓有許多槽，用來嵌放定子繞組，見圖1左圖。電動機的轉(zhuǎn)子鐵芯也由硅鋼片疊成，在鐵芯外圓有許多槽，用來嵌放轉(zhuǎn)子繞組，見圖1中圖。圖1右圖是轉(zhuǎn)子鐵心插入定子鐵心示意圖，定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵心之間留有氣隙。圖1 定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵心本電動機模型是4極電動機，輸入50周三相交流電時，產(chǎn)生每分鐘1500轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。定子鐵芯有24個槽，在槽內(nèi)嵌放著三相交流繞組，即定子繞組，三相繞組采用單層鏈式繞組，在本課件后面介紹其展開圖。圖2是嵌好繞組的定子。定子繞組引線通向機座外側(cè)的接

2、線盒，接線盒內(nèi)接線見三相交流電機繞組課件。圖2 嵌放繞組的定子鐵心定子鐵芯固定在機座上，機座外面有散熱筋（散熱片）幫助定子散熱，機座由鑄鐵或鑄鋼鑄造。下圖是剖面的定子與機座圖。圖3 剖面定子與機座三相交流異步電動機的轉(zhuǎn)子鐵芯外周的許多槽是用來嵌放轉(zhuǎn)子繞組，籠型感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子繞組是籠型結(jié)構(gòu)，俗稱鼠籠。鼠籠由銅條或（鋁條）與銅端環(huán)（鋁端環(huán)）組成，參見異步電動機原理一節(jié)。但應(yīng)用最廣的小型異步電動機采用在轉(zhuǎn)子鐵芯上直接澆鑄熔化的鋁液形成鼠籠轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)直接形成鋁條即繞組，并同時鑄出散熱的風葉，簡單又結(jié)實，圖4是鑄有籠型繞組的轉(zhuǎn)子。圖4 籠型繞組的轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上裝有風扇，風扇的作用在后面介紹，這

3、些就是異步電動機的轉(zhuǎn)動部分，見圖5。圖5 籠型異步電動機轉(zhuǎn)子2. 異步電動機整機在機座兩端要安裝端蓋，端蓋起著支撐轉(zhuǎn)子的作用，同時密封電機。端蓋中部是軸承安裝孔，安裝好軸承后蓋上軸承蓋，在電動機的后端還有風扇罩，風扇罩的作用在后面介紹。圖6 電機端蓋與風扇罩把轉(zhuǎn)子插入定子中間，通過軸承安裝在端蓋上，端蓋安裝在機座上，裝上風扇罩，一個三相交流異步電動機就組成了。接入三相交流電源后定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場就可帶動籠型轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。圖7與圖8是籠型三相異步電動機的剖視圖。圖7 籠型異步電動機剖面圖圖8 籠型異步電動機剖面圖機座裝上端蓋后，轉(zhuǎn)子與定子與定子繞組都密封在機座內(nèi)，能很好的防塵。定子與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量由

4、機座外殼散熱，籠型轉(zhuǎn)子上的風葉攪動機內(nèi)空氣使熱量盡快傳到外殼上，外殼上的散熱片加大了散熱面積。這還不夠，在電機端蓋外還裝有風扇罩，風扇罩端部開有通風孔，風扇旋轉(zhuǎn)時就像離心風機，空氣從風扇罩端部進入，從風扇罩與端蓋之間的空隙吹出，吹向機座上的散熱片，大大加速了電機的散熱。圖9中的淺藍色箭頭線表示散熱氣流的走向。圖9-籠型異步電動機的散熱通道圖10是籠型轉(zhuǎn)子異步電動機外觀圖。圖10-籠型異步電動機外觀圖三相交流異步電動機以其結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，維護容易，價格低廉而廣受歡迎，應(yīng)用非常廣泛。請觀看三相籠型異步電動機模型剖面運轉(zhuǎn)3D動畫。3. 定子繞組展開圖本機是4極24槽交流異步電動機，定子繞組采用單

5、層鏈式繞法，較簡單，圖11是定子繞組展開圖。圖11-4極24槽交流異步電動機繞組展開圖相比直流電動機：交流異步電動機沒有電刷與換向器，沒有直接磨損部件，故障率與維護大大減少；電機采用密封，避免粉塵、雜質(zhì)的污染，可靠性大大提高。單位重量功率比直流電機高出2倍以上，造價大大降低，交流異步電動機得到最廣泛的應(yīng)用。近年來在交通領(lǐng)域作為牽引電機也得到廣泛應(yīng)用，課件“交流異步牽引電機”介紹了在動車組中的應(yīng)用。電機基本名詞術(shù)語Motor Common Terminology電機基本知識電機:電機是借助于電磁原理工作的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。只有給電機輸入能量，它才會輸出能量，在其輸入和輸出的能量中至少應(yīng)該有一方是電能

6、。變壓器：是利用電磁原理將交流電能轉(zhuǎn)換成同頻但電壓等級不同的交流電能的設(shè)備。發(fā)電機：是利用電磁原理將機械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備。直流發(fā)電機：將機械能轉(zhuǎn)換成直流電能的發(fā)電機。交流發(fā)電機：將機械能轉(zhuǎn)換成交流電能的發(fā)電機。同步發(fā)電機：其電動勢的頻率與電機轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）之比為恒定值，例如對于2極（1對磁極）同步發(fā)電機，發(fā)電頻率與每秒轉(zhuǎn)速相同；對于12極（6對磁極）同步發(fā)電機，發(fā)電頻率為6倍每秒轉(zhuǎn)速。大型汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機都是同步發(fā)電機，大多數(shù)交流發(fā)電機都是同步發(fā)電機，應(yīng)用非常廣泛。同步轉(zhuǎn)速:要使發(fā)電機供給電網(wǎng)50Hz的工頻電能，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速必須為同步轉(zhuǎn)速。同步轉(zhuǎn)速=5060/p，p是磁極對數(shù)，例如一

7、對磁極（2極）電機的同步轉(zhuǎn)速為3000r/min，二對磁極（4極）電機的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。異步發(fā)電機：帶負載時發(fā)電機的轉(zhuǎn)速大于同極數(shù)的同步轉(zhuǎn)速，例如二對磁極的異步發(fā)電機轉(zhuǎn)速大于1500r/min，也就是說發(fā)電機輸出電壓頻率低于2倍每秒轉(zhuǎn)速，而且發(fā)電機轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)頻率之比不是恒定值，隨負荷加大轉(zhuǎn)差加大。逆步發(fā)電機應(yīng)用很少，主要應(yīng)用在風力發(fā)電機組中。電動機：是利用電磁原理將電能轉(zhuǎn)換成機械能的設(shè)備。直流電動機：將直流電能轉(zhuǎn)換成機械能的電動機。交流電動機：將交流電能轉(zhuǎn)換成機械能的電動機。交流電動機分成異步電動機（轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速）和同步電動機（轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速），實際中以異步電動機應(yīng)用最

8、為普及，同步電動機相對較少。發(fā)電機容量（發(fā)電機額定容量）：發(fā)電機在制造廠規(guī)定的額定轉(zhuǎn)速、電壓、功率因數(shù)以及額定的冷卻條件下運行時，在出線端以千伏安表示的連續(xù)輸出容量，單位是kVA。電動機功率（額定功率）：在額定電壓、額定負載、規(guī)定的冷卻條件下運行時，電機軸輸出的機械功率，單位是kW。電機的效率：P2 與P1 的比值稱為電機的效率，用表示，即有=P2 /P1 ，P1 稱為輸入功率，表示單位時間內(nèi)輸入電機的能量；P2稱為輸出功率，表示單位時間內(nèi)電機輸出的能量。鐵損：當磁通隨時間交變時，鐵心中將產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，兩者合稱為鐵耗。磁滯損耗：根據(jù)鐵磁性材料磁化曲線，當鐵磁性材料處在交變磁場中，材料

9、的磁化是沿其磁滯回線變化的，在圖1有三種主要的鐵磁性材料的磁滯回線，當磁場強度由-H變化到+H時，材料的磁感應(yīng)強度B沿綠色線變化，當磁場強度由+H變化回-H時，材料的磁感應(yīng)強度B沿棕紅色線變化。材料在反復(fù)磁化中要消耗能量并轉(zhuǎn)化成熱量耗散，這就是磁滯損耗。磁滯損耗與磁滯回線的面積成正比，軟磁性材料的磁滯損耗最小。渦流損耗：由于鐵磁性材料通常是導(dǎo)電體，當線圈通有交流電時，鐵芯內(nèi)的磁通隨之變化，在鐵芯就會感生漩渦狀電流（渦流），見圖2左。渦流產(chǎn)生熱量耗散，稱為渦流損耗。為防止渦流損耗，可在鋼材中加入硅，使材料電阻增大；或者鐵心采用表面絕緣、厚度為0.35 或0.5mm 的硅鋼片疊壓成形，可有效防止渦

10、流，見圖2右。電機的電磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子、定子：發(fā)電機與電動機都與機械能有關(guān)，在它們的結(jié)構(gòu)中有運動部件，運動部件通常都作旋轉(zhuǎn)運動，稱為轉(zhuǎn)子；相應(yīng)地固定部件就稱為定子。主磁路：是指主磁通的路徑，變壓器的主磁路為閉合鐵心，見圖3左，淺藍色箭頭線是磁力線。旋轉(zhuǎn)電機的主磁路，除定、轉(zhuǎn)子鐵心外，還包含兩段氣隙，見圖1右，淺藍色箭頭線是磁力線。鐵芯：承載磁通的磁路部件，不包括氣隙。機座（定子機座）：支承定子鐵心或鐵心組件以及定子繞組的構(gòu)件。機座磁軛：為靜止凸極提供機械支撐的定子鐵芯部分。磁極：鐵芯的一部分，帶有或嵌有勵磁繞組或包含一塊或幾塊永久磁體。極靴：凸極靠近氣隙的部分。氣隙：磁路內(nèi)鐵磁性部分中的間隙。轉(zhuǎn)子磁

11、軛：為旋轉(zhuǎn)凸極提供機械支撐的轉(zhuǎn)子鐵芯部分。凸極：從軛部向氣隙方向伸出的一種磁極，圖5左圖的轉(zhuǎn)子有6個凸極，凸極安裝在轉(zhuǎn)子磁軛上。隱極：圓柱鐵芯的一部分，通過分布繞組的勵磁效應(yīng)起磁極作用,見圖5右，小齒間的槽用來嵌放分布的勵磁繞組，大齒則是磁極。槽：鐵芯上的凹槽，在其中放置繞組導(dǎo)體。齒：兩個相鄰槽之間的鐵芯部分。繞組：一般是用帶絕緣的導(dǎo)體（主要用銅）繞制而成的線圈或線圈組合。繞組的作用有流通電流、產(chǎn)生磁場、感應(yīng)電動勢、承受一定的電壓電流和功率。繞制而成的線圈或線圈組合。一臺電機至少有兩個繞組。勵磁繞組：產(chǎn)生磁場的繞組，磁場相對于該繞組是靜止的。電樞：電機帶電樞繞組的部分。電樞繞組：對旋轉(zhuǎn)電機而言，起機電能量轉(zhuǎn)換的核心作用的繞組稱為電樞繞組，它與外部電力系統(tǒng)聯(lián)接，用以吸收或送出有功功率。例如同步電機的定子繞組、直流電機的轉(zhuǎn)子繞組。匝：組成一圈的一根或一組導(dǎo)體。銅損耗：電流在繞組電阻上引起的損耗稱為銅損耗，簡稱銅耗。電刷：與換向器或集電環(huán)作滑動接觸形成電連接的導(dǎo)電部件。集電環(huán)：與電刷接觸的導(dǎo)電金屬環(huán)，換向器（整流子）：對于發(fā)電機，換向器把電樞繞組中的交變電動勢轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妱觿菹蛲獠枯敵觯粚τ陔妱訖C，它是把外界供給的直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)槔@組中的交變電流以使電機旋轉(zhuǎn)。換向器是由多個換向片組合而成，是直流電機