异步电动机的基本原理分析

卢 山

安徽省亳州益源电力有限责任公司，安徽毫州 236817

异步电动机的基本原理分析

卢 山

安徽省亳州益源电力有限责任公司，安徽毫州 236817

异步电动机有不带换向器和带换向器的，但习惯上所说的异步电动机是指不带换向器的异步电机。这种异步电机的定子绕组接上电源以后，由电源供给励磁电流建立磁场，依靠电磁感应作用，使转子绕组感生电流，产生电磁转矩，以实现机电能量转换，因其转子电流是由电磁感应作用而产生的，因而也称感应电机。

异步电动机；电磁感应；能量

1 异步电动机

1.1 异步电动机的优点

在异步电动机的结构中，其转子绕组不和别的电源相连接，异步电动机的定子电流是从交流电力系统中直接获取的；如果把异步电电动机和其他类型的电动机相比较，异步电动机不但具有结构简单、制造迅捷、使用方便、维护简便等特征，而且其运行的可靠性比较高。我们把三相异步电动机和相同功率、相同转速的其他直流电动机相比较，三相异步电动机的重量大约只占其他直流电动机的一半，成本也只占其成本的1/3。由于异步电动机具有以上优点，因此可以按照使用环境的不同制造出不同的产品。异步电动机的速度基本接近恒速，可以满足许多机械拖动的需要。

1.2 异步电动机的局限性

由于异步电动机的调速性能不够优良，因此，如果在相对比较宽阔且平滑的调速范围内使用，就不如其他直流电动机便宜、方便。此外,异步电动机运行时,从电力系统吸取无功功率以励磁，这会导致电力系统的功率因数变坏。因此，在大功率、低转速场合（如拖动球磨机、压缩机等）不如用同步电动机合理。 异步电动机的应用：由于异步电动机生产量大,使用面广,要求其必须有繁多的品种、规格与各种机械配套。因此，异步电动机的设计、生产特别要注意标准化、系列化、通用化。在各类系列产品中，以产量最大、使用最广的三相异步电动机系列为基本系列；此外还有若干派生系列（在基本系列基础上作部分改变导出的系列）、专用系列（为特殊需要设计的具有特殊结构的系列）。异步电动机的种类繁多，有防爆型三相异步电动机、ys系列三相异步电动机、y、y2系列三相异步电动机、YVP系列变频调速电动机等。新中国第一台异步电动机于50年代初在合肥工业大学诞生。

1.3 异步电动机的选用

为生产机械选择合适的电动机，包括确定电动机的额定电压、额定转速、结构型式和额定容量等。主要考虑以下4个方面的问题。根据电源电压条件，要求所选用的电动机的额定电压与电源电压相符合。 在机械特性方面，所选用的电动机应满足被拖动生产机械提出的要求。 电动机的结构型式，应适应周围环境条件的要求。正确选择电动机的容量。电动机的容量必须与生产机械的负载大小相匹配，同时要考虑生产机械的工作性质与其持续、间断的规律相适应。选小了，不能保证生产机械的正常工作，对电动机来说，将使它的各部分过载、过热，温度上升超过允许的限度而过早损坏；选大了，则增加设备的投资费用，电动机容量不能充分利用，而且使效率和功率因数降低。 异步电动机的运行特点：运行参数，一般电动机允许电压波动为额定电压的±10%，三相电压之差不得大于5%；允许各相电流不平衡值不得超过10%。电动机的保护，为使电动机安全运行，必须正确配置所用的低压断路器、接触器、熔断器和热继电器等控制电器和保护电器，对于重要的电动机还应装设缺相保护。另外，电动机外壳应根据电网的运行方式可靠地接零或接地。保养和维护，电动机应保持主体完整、零附件齐全、无损坏以及周围环境的清洁。定期对电动机进行检修和保养，是确保电动机安全运行的重要工作。日常维修包括清除外部灰尘和油污，监听有无异常杂音，并定期更换润滑油。换油周期一般滑动轴承为1kh，滚动轴承为5kh。在巡视检查中要注意电动机的温升、气味及振动情况。正常运行的电动机，其声音应轻而均匀，无杂音和特殊的叫声，无明显振动，转速达到额定转速，三相电流基本上平衡。 单相异步电动机的应用：单相异步电动机功率小，主要制成小型电机。它的应用非常广泛，如家用电器（洗衣机、电冰箱、电风扇）、电动工具（如手电钻）、医用器械、自动化仪表等。

2 异步电动机原理

异步电机主要分为：鼠笼式异步电动机，绕线式异步电动机和各种控制用电动机三大类。本章首先介绍了异步电动机的结构，然后对三相异步电动机的工作运行原理做了一些阐述，最后在空载和堵转条件下对三相异步电动机的一些参数进行计算。

2.1 异步电动机结构原理

2.1.1异步电动机的主要部分

1）定子定子铁芯：一般为圆筒形叠片结构（0.35mm或者0.5mm），内圆有用来嵌放定子绕组的槽，槽可以设计成多种形状。叠片叠到一定高度要留出径向通风沟。

定子绕组：由散嵌线圈或者成型线圈构成，可以设计成单层绕组或者双层绕组。绕组的各种连接方法将在之后介绍。

其他部件：机座，端盖，风罩，铭牌等。

2）转子

转子铁心：转子冲片，转子槽型。

转子绕组：绕线式，鼠笼式。

其他部件：轴，轴承，风扇等。

3）气隙

定转子之间的间隙，很小，0.2mm～1mm，对电机的性能影响很大。

按结构分类：其中鼠笼式异步电动机,结构简单，坚固，成本低，运行性能不如绕线式；绕线式异步电动机，通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能。

异步电机的铭牌及额定值：铭牌：型号、额定值、绕组联结方式及生产厂家等。型号举例：Y132S-4，Y-异步电动机；132-机座中心高度为132mm；S-短铁心；4-极数。

额定值:正常运行时的主要数据指标。

绕组联结方式：△接法或者Y接法。

主要额定值如下:额定电压：UN（V），额定运行时，规定加在定子绕组上的线电压；额定电流：IN（A）,额定运行时，规定加在定子绕组上的线电流；额定功率：PN（W；kW），额定运行时，电动机的输出功率；额定转速：nN（r/min）,额定运行时，电动机的转子转速；额定频率：fN（Hz），规定的电源频率我国用50Hz；额定效率η，额定功率因数：cosφN 等。

2.1.2三相异步电动机的结构特点

无论是什么品牌，三相异步电动机的内部结构都是一样的，每个三相异步电动机都包含定子和转子两部分，并且定子和转子之间都有一定的间隙。

2.1.3三相异步电动机定子的结构

定子的作用是产生旋转磁场。三相电动机的定子一般由外壳、定子铁心、定子绕组等部分组成。1）外壳。三相电动机外壳包括机座、端盖、轴承盖、接线盒及吊环等部件。 机座：铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是保护和固定三相电动机的定子绕组。中、小型三相电动机的机座还有两个端盖支承着转子，它是三相电动机机械结构的重要组成部分。通常，机座的外表要求散热性能好，所以一般都铸有散热片。 端盖：用铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是把转子固定在定子内腔中心，使转子能够在定子中均匀地旋转。轴承盖：也是铸铁或铸钢浇铸成型的，它的作用是固定转子，使转子不能轴向移动，另外起存放润滑油和保护轴承的作用。接线盒：一般是用铸铁浇铸，其作用是保护和固定绕组的引出线端子。吊环：一般是用铸钢制造，安装在机座的上端，用来起吊、搬抬三相电动机；2）定子铁心。异步电动机定子铁心是电动机磁路的一部分，由0.35mm～0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成。由于硅钢片较薄而且片与片之间是绝缘的，所以减少了由于交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口，用来嵌放定子绕圈；3）定子绕组。定子绕组是三相电动机的电路部分，三相电动机有三相绕组，通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，且每个绕组又由若干线圈连接而成。每个绕组即为一相，每个绕组在空间相差120°电角度。线圈由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制。中、小型三相电动机多采用圆漆包线，大、中型三相电动机的定子线圈则用较大截面的绝缘扁铜线或扁铝线绕制后，再按一定规律嵌入定子铁心槽内。定子三相绕组的六个出线端都引至接线盒上，首端分别标为U1，V1，W1，末端分别标为U2，V2，W2。

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1674-6708（2011）53-0097-02