淺談高壓三相異步電動機結構設計

王志強

摘 要：相對于單相異步電動機來說，三相異步電動機的運轉能力相對穩定，并且能夠節約材料。以轉子結構為準可以將三相異步電動機分為籠式與繞線式。其中籠式轉子的異步電動機結構相對簡單，運行可靠穩定，重量較輕，價格較低，已經被廣泛的普及應用。但是主要缺陷是調速功能欠缺。繞線式的三相異步電動機的轉子與定子一樣都設置了三相繞組，并且將滑環、電刷與變阻器相連接。其中調節變阻器能夠對電動機的起動性能與調節電動機的轉速產生一定的影響。文章主要分析三相異步電動機的結構設計，并且以Y560電機為例，分析高壓三相異步電動機的特點。

關鍵詞：高壓三相異步電動機；內部結構設計；運行穩定

引言

在經濟全球化的背景下世界能源消耗急劇上升，節約生態能源，開發綠色環保新能源成為了全球經濟發展的重要工作。電動機是耗電量最大的電氣之一，其所消耗的電能占據總發電數量的60%以上，因此節約發電機的電能消耗，節約發電機所消耗的電能成為了實現可持續發展的重要措施。要提高發電機的用電效率就必須熟悉掌握電動機的內部結構，進而不斷完善設計，實現使用電能效率提高的目的。

1.三相異步電機原理

1.1基本結構

異步電機的結構主要包括定子與轉子。定子，異步電動機的定子結構包括定子鐵心、定子繞組與機座三大主要部分。高壓三相異步電動機的定子然組一般都是用星形連接方式，有三根引出線。而中小功率的低壓三相異步電動機在運轉過程中定子繞組一般是用三角形連接。轉子的主要結構包括轉子繞組、轉軸和鐵心[1]。其中轉軸主要用于固定支撐轉子與鐵心，電動機或發電機的機械功率。定子與轉子之間即為空氣隙。氣隙的大小對異步電動機的正常運行有著直接的影響。如果氣隙太小，就會導致電動機裝配出現困難，并且電動機運轉過程中定子與轉子可能會產生碰撞與摩擦。由于氣隙是位于定子與轉子之間的，因此其大小對于電機性能的影響十分重大。

1.2工作原理

異步電動機的主要特征就是在于其轉子的轉速與定子所產生的旋轉磁場轉速是不一致的。其兩者之間的數據差與定子產生的旋轉磁場的轉速的比值即為轉差率。在異步電動機定子上保羅三相對稱繞組，在經過三相對稱交流電流后在電機的氣隙中會出現旋轉磁場。異步機的轉子是自身短接的多相繞組，定子旋轉磁場切割轉子繞組，同時在其中感生電動勢，而轉子繞組短接，則電動勢將會變為轉子電流。轉子電流的方向與大多數導體中與感生電動勢的方向是相同的[2]。轉子上的載流導體在定子旋轉磁場的作用下變為轉矩，使得轉子出現轉動。

2.三相異步電機功率與轉矩

2.1異步電機功率平衡

由于異步電動機中的轉子轉速很高，與同步轉速相近，因此氣隙磁場與轉子的相對速度就更低。轉子的電流頻率也相對更低。同時，由于轉子的鐵心是由0.5mm的硅鋼片制成，并且硅鋼片的兩面都涂油絕緣漆，所以轉子的鐵耗可以忽略。三相異步電機在穩定運轉過程中，必然會出現軸承、風阻等摩擦產生的損耗，可表示為Pmec，另外的由于 高諧波磁勢所導致的損耗可表示為Ps。大型電動機中附加耗損即為輸出功率的0.5%，而中小型電機的附加損耗即為1.5%*PN。

2.2異步電機轉矩平衡

異步電動機上的機械功率可以用Pmec表示，其等于其轉矩Tem與轉子機械角速率w的乘積。即為Pmec= P2+Pmec+Ps=P2+P0（1）。將（1）式兩邊都分別除以w，則可以得出（1-s）Pem/（1-s）w1=Pem/w1（2）。式子（1）和式子（2）即為電動機轉矩的平衡關系。異步電動機在穩定運轉的狀態下時，一般都要滿足上述兩個式子。當電動機負載加大時，那么負載的力矩TL則會相應變大，電動機則會降低速度，轉子的電流將會相應的增加，電磁力矩Tem也將會增加。直至滿足上述（1）和（2）時，電動機的轉速才會慢慢下降。

3.Y560電機結構特點

3.1結構美觀實用

Y560電機采用臥式IBM3的安裝方式，在頂部配置了相應的通風罩。使用了先進的結構形式。定子機殼使用箱型結構形式，定子鐵心為外壓裝，定子鐵心使用的輻筋連為一體。軸承使用的是B型端蓋式球面滑動軸承。使用客戶可以根據自身需求來自由選擇潤滑方式，有自潤滑與壓力潤滑兩種方式可以選擇，使用便捷。這種內部結構形式新穎美觀，當前在國際上較為流行[3]。同時，在使用過程中有助于提高工序同時進行，縮短了制造周期。將軸承結構進行調整可以使用空冷器替換頂罩，從而衍生為空-空冷與空-水冷電動機。電動機分別使用了兩種型號的軸承，兩極與四極所使用的軸承是不一樣的，四極軸承其中一段配置了絕緣層用于消除軸電流。這一可以改善通用性，給軸承加工帶來方便。

3.2技術性能優良

兼顧到電動機后期生產成本的考慮，在設計電動機時滿足了與其他電動機型號的在工藝、材料等方面的聯系，落料模、分離模等都能夠互相通用。其電動機類型為籠型導條轉子電動機，使用了直槽插入TMR銅導條結構。導條與鐵心之間無絕緣層，安裝便捷。導條與端環之間使用了中頻焊接，明顯改善了焊接質量。轉子本體無易松動構建，完全滿足電動機高速運轉的需求，強化了電動機的安全穩定性能。

4.結束語

高壓三相異步電動機是一種新一代的環保產品，其能夠滿足用戶的設計需求，現場運行狀況良好，經濟效益優勢明顯。高壓三相異步電動機已經成為國內具有廣闊應用平臺的精品電動機，其溫升、噪聲、振動等指標都符合國家相關指標與規定，可以推薦給各個行業作為產品升級制造使用。

參考文獻：

[1]崔劍，張爽.大型高壓三相異步電動機第二代產品技術特點與優勢[J].防爆電機，2011，（04）：1-4.

[2]陳興衛.正壓外殼型高壓三相異步電動機的密封設計[J].防爆電機，2014， （02）：24-25+44.

[3]李文姣.礦用防爆型三相異步電動機的防爆設計分析[J].科技致富向導， 2013，（15）：242+290.