浅谈高压三相异步电动机结构设计

王志强

摘 要：相对于单相异步电动机来说，三相异步电动机的运转能力相对稳定，并且能够节约材料。以转子结构为准可以将三相异步电动机分为笼式与绕线式。其中笼式转子的异步电动机结构相对简单，运行可靠稳定，重量较轻，价格较低，已经被广泛的普及应用。但是主要缺陷是调速功能欠缺。绕线式的三相异步电动机的转子与定子一样都设置了三相绕组，并且将滑环、电刷与变阻器相连接。其中调节变阻器能够对电动机的起动性能与调节电动机的转速产生一定的影响。文章主要分析三相异步电动机的结构设计，并且以Y560电机为例，分析高压三相异步电动机的特点。

关键词：高压三相异步电动机；内部结构设计；运行稳定

引言

在经济全球化的背景下世界能源消耗急剧上升，节约生态能源，开发绿色环保新能源成为了全球经济发展的重要工作。电动机是耗电量最大的电气之一，其所消耗的电能占据总发电数量的60%以上，因此节约发电机的电能消耗，节约发电机所消耗的电能成为了实现可持续发展的重要措施。要提高发电机的用电效率就必须熟悉掌握电动机的内部结构，进而不断完善设计，实现使用电能效率提高的目的。

1.三相异步电机原理

1.1基本结构

异步电机的结构主要包括定子与转子。定子，异步电动机的定子结构包括定子铁心、定子绕组与机座三大主要部分。高压三相异步电动机的定子然组一般都是用星形连接方式，有三根引出线。而中小功率的低压三相异步电动机在运转过程中定子绕组一般是用三角形连接。转子的主要结构包括转子绕组、转轴和铁心[1]。其中转轴主要用于固定支撑转子与铁心，电动机或发电机的机械功率。定子与转子之间即为空气隙。气隙的大小对异步电动机的正常运行有着直接的影响。如果气隙太小，就会导致电动机装配出现困难，并且电动机运转过程中定子与转子可能会产生碰撞与摩擦。由于气隙是位于定子与转子之间的，因此其大小对于电机性能的影响十分重大。

1.2工作原理

异步电动机的主要特征就是在于其转子的转速与定子所产生的旋转磁场转速是不一致的。其两者之间的数据差与定子产生的旋转磁场的转速的比值即为转差率。在异步电动机定子上保罗三相对称绕组，在经过三相对称交流电流后在电机的气隙中会出现旋转磁场。异步机的转子是自身短接的多相绕组，定子旋转磁场切割转子绕组，同时在其中感生电动势，而转子绕组短接，则电动势将会变为转子电流。转子电流的方向与大多数导体中与感生电动势的方向是相同的[2]。转子上的载流导体在定子旋转磁场的作用下变为转矩，使得转子出现转动。

2.三相异步电机功率与转矩

2.1异步电机功率平衡

由于异步电动机中的转子转速很高，与同步转速相近，因此气隙磁场与转子的相对速度就更低。转子的电流频率也相对更低。同时，由于转子的铁心是由0.5mm的硅钢片制成，并且硅钢片的两面都涂油绝缘漆，所以转子的铁耗可以忽略。三相异步电机在稳定运转过程中，必然会出现轴承、风阻等摩擦产生的损耗，可表示为Pmec，另外的由于 高谐波磁势所导致的损耗可表示为Ps。大型电动机中附加耗损即为输出功率的0.5%，而中小型电机的附加损耗即为1.5%*PN。

2.2异步电机转矩平衡

异步电动机上的机械功率可以用Pmec表示，其等于其转矩Tem与转子机械角速率w的乘积。即为Pmec= P2+Pmec+Ps=P2+P0（1）。将（1）式两边都分别除以w，则可以得出（1-s）Pem/（1-s）w1=Pem/w1（2）。式子（1）和式子（2）即为电动机转矩的平衡关系。异步电动机在稳定运转的状态下时，一般都要满足上述两个式子。当电动机负载加大时，那么负载的力矩TL则会相应变大，电动机则会降低速度，转子的电流将会相应的增加，电磁力矩Tem也将会增加。直至满足上述（1）和（2）时，电动机的转速才会慢慢下降。

3.Y560电机结构特点

3.1结构美观实用

Y560电机采用卧式IBM3的安装方式，在顶部配置了相应的通风罩。使用了先进的结构形式。定子机壳使用箱型结构形式，定子铁心为外压装，定子铁心使用的辐筋连为一体。轴承使用的是B型端盖式球面滑动轴承。使用客户可以根据自身需求来自由选择润滑方式，有自润滑与压力润滑两种方式可以选择，使用便捷。这种内部结构形式新颖美观，当前在国际上较为流行[3]。同时，在使用过程中有助于提高工序同时进行，缩短了制造周期。将轴承结构进行调整可以使用空冷器替换顶罩，从而衍生为空-空冷与空-水冷电动机。电动机分别使用了两种型号的轴承，两极与四极所使用的轴承是不一样的，四极轴承其中一段配置了绝缘层用于消除轴电流。这一可以改善通用性，给轴承加工带来方便。

3.2技术性能优良

兼顾到电动机后期生产成本的考虑，在设计电动机时满足了与其他电动机型号的在工艺、材料等方面的联系，落料模、分离模等都能够互相通用。其电动机类型为笼型导条转子电动机，使用了直槽插入TMR铜导条结构。导条与铁心之间无绝缘层，安装便捷。导条与端环之间使用了中频焊接，明显改善了焊接质量。转子本体无易松动构建，完全满足电动机高速运转的需求，强化了电动机的安全稳定性能。

4.结束语

高压三相异步电动机是一种新一代的环保产品，其能够满足用户的设计需求，现场运行状况良好，经济效益优势明显。高压三相异步电动机已经成为国内具有广阔应用平台的精品电动机，其温升、噪声、振动等指标都符合国家相关指标与规定，可以推荐给各个行业作为产品升级制造使用。

参考文献：

[1]崔剑，张爽.大型高压三相异步电动机第二代产品技术特点与优势[J].防爆电机，2011，（04）：1-4.

[2]陈兴卫.正压外壳型高压三相异步电动机的密封设计[J].防爆电机，2014， （02）：24-25+44.

[3]李文姣.矿用防爆型三相异步电动机的防爆设计分析[J].科技致富向导， 2013，（15）：242+290.