三相异步电动机原理和结构

三相异步电动机是电工常接触的设备，本文以图文并茂形式介绍三相异步电动机原理和三相异步电动机结构，是电工入门的必读干货文章。 

三相异步电动机工作原理 

长期实践和理论证明，如果在转子的圆周空间放置互差120°的3组绕组，然后将三组绕组按星形或三角形接法接好(图2是按星形接法接好的3组绕组)，将3绕组与三相交流电压接好，有三相交流电流流进3组绕组，这3组绕组会产生类似磁铁产生的旋转磁场，处于此旋转磁场中的转子上各闭合导体有感应电流产生，磁场对有电流流过的导体产生作用力，推动各导体按一定的方向运动，转子也就运转起来。 

图1  三相电动机互差120的3组绕组        

图2 3组绕组与三相电源进行星形连接 

图1实际上是三相异步电动机的结构示意图。绕组绕在铁芯支架上，由于绕组和铁芯都固定不动，因此称为定子，定子中间是笼型的转子。转子的运转可以看成是绕组产生的旋转磁场推动的，旋转磁场有一定的转速。旋转磁场的转速n(又称同步转速)、三相交流电的频率f和磁极对数p(一对磁极有两个相异的磁极)有以下关系：n=60f/p。 

例如一台三相异步电动机定子绕组的交流电压频率f=50Hz，定子绕组的磁极对数p=3，那么旋转磁场的转速n=60×50÷3=1000r/min。 

电动机在运转时，其转子的转向与旋转磁场方向是相同的，转子是由旋转磁场作用而转动的，转子的转速要小于旋转磁场的转速，并且要滞后于旋转磁场的转速，也就是说转子与旋转磁场的转速是不同步的。这种转子转速与旋转磁场转速不同步的电动机称为异步电动机。 

三相异步电动机外形与结构  

图3列出了两种三相异步电动机的实物外形。

图3  三相异步电机实物

三相异步电动机的结构如图4所示，从图中可以看出，它主要由外壳、定子、转子等部分组成。 

图4    三相异步电动机的结构 

三相异步电动机各部分说明： 
①外壳 
三相异步电动机的外壳主要由机座、轴承盖、端盖、接线盒、风扇和罩壳等组成。 
②定子 
定子有定子铁芯和定子绕组组成。 

a、定子铁芯。定子铁芯通常由很多圆环状的硅钢片叠合在一起组成，这些硅钢片中间开有很多小槽用于嵌入定子绕组(也称定子线圈)，硅钢片上涂有绝缘层，使叠片之间绝缘。 

b、定子绕组。它通常由涂有绝缘漆的铜线绕制而成，再将绕制好的铜线按一定的规律嵌入定子铁芯的小槽内，具体见图4放大部分。绕组嵌入小槽后，按一定的方法将槽内的绕组连接起来，接到接线盒的U1、U2、V1、V2、W1、W2接线柱上。接线盒如图5所示，接线盒各接线柱与电动机内部绕组的连接关系如图6所示。 

三相异步电动机接线盒

图5  三相异步电动机接线盒

图6    接线盒接线组与电动机内部绕组的连接

③转子 
转子是电动机的运转部分，它由转子铁芯、转子绕组和转轴组成。 
a、转子铁芯。如图7所示，转子铁芯是由很多外圆开有小槽的硅钢片叠在一起构成的，小槽用来放置转子绕组。 

图7   由硅钢片叠成的转子铁芯 

b、转子绕组。转子绕组嵌在转子铁芯的小槽中，转子绕组可分为笼式转子绕组和线绕式转子绕组。 

笼式转子绕组是在转子铁芯小槽中放入金属导条，再在铁芯两端用导环将各导条连接起来，这样任意一根导条与它对应的导条通过两端导环就构成一个闭合的绕组，由于这种绕组形似笼子，因此称为笼式转子绕组。笼式转子绕组有铜条转子绕组和铸铝转子绕组两种，图8所示。铜条转子绕组是在转子铁芯的小槽内放入铜导条，然后在两端用金属端环将它们焊接起来；而铸铝转子绕组则是用浇铸的方法在铁芯上浇铸处铝导条、端环和风叶。 

图8    铜条转子绕组和铸铝转子绕组 

线绕式转子绕组的结构如图9所示。它是在转子铁芯中按一定的规律嵌入用绝缘导线绕制好的绕组，然后将绕组按三角形或星形接法接好，大多数按星形方式接线(图11)。绕组接好后引出3根相线，通过转轴内孔接到转轴的3个铜制集电环(又称滑环)上，集电环随转轴仪器运转，集电环与固定不动的电刷摩擦接触，而电刷通过导线与变阻器连接，这样转子绕组产生的电流通过集电环、电刷、变阻器构成回路。调节变阻器可以改变转子绕组回路的电阻，以此来改变绕组的电流，从而调节转子的转速。 

图9   线绕式转子绕组 

c、转轴。转轴嵌套在转子铁芯的中间。当定子绕组通三相交流电后会产生旋转磁场，转子绕组受旋转磁场作用而旋转，它通过转子铁芯带动转轴转动，将动力从转轴传递出来。

来源：电工电气学习