关于三相异步电机的工作原理和分类

  工业领域最常见的动力来源就是电机，WitExpert系统通过在设备电机振动源附近加装MEMS振动传感器在线连续采集振动信号，实现状态监测。本文简单介绍一下三相异步电机的工作原理和分类，方便大家理解振动分析在电机上的应用。

  1、基本构成：

  三相异步电动机主要由两部分组成：定子(固定部分)和转子(旋转部分)，根据转子构造的不同，又分为笼形和绕线形两种形式的三相异步电动机。笼形转子绕组做成鼠笼状，在转子铁芯的槽中放置铜条或铝条，两端用端环连接。绕线形三相异步电动机的转子绕组是三相绕组，它可以连接成Y形或△形，转子绕组的三条引线分别接到三个滑环上，用一套电刷装置引出来，这就可以把静止的外接电路串联到转子绕组回路里，其目的是改善电动机的特性或为了调速。

图1 异步电机结构示意图

  2、工作原理：

  三相异步电动机的定子线圈绕组接三相交流电后，电动机内便形成圆形旋转磁场。如果将三相定子绕组作不同的安排，就可产生多对磁极对数的旋转磁场。对于电流频率为f1、旋转磁场具有p对磁极对数情况，旋转磁场的转速n0，又称同步转速，为：n0=60f1/p

  当工频f1= 50Hz，对应于磁极对数p为2和4时，旋转磁场的转速no分别为1500r/min和750r/min。

  三相异步电动机转子转动原理如图2所示，其中，N和S表示两极旋转磁场，转子中只表示出两根铜或铝导条。当旋转磁场向顺时针方向旋转时，相对于磁极，转子导条向逆时针方向旋转并切割磁通，导条中就感应出电动势。在电动势的作用下，闭合的导条中产生电流;电流与旋转磁场相互作用，使转子导条受到电磁力F，并由此产生电磁转矩而使转子转动。转子转动的方向和磁极旋转的方向相同。

  图2 电动机转子转动原理

  根据转子型式分为绕线式电机与鼠笼式电机

  鼠笼式电机转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成，如果去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。中小型转子一般采用铸铝方式。

  绕线式转子的绕组和定子绕组相似，中型电动机多采用双层绕组，三相绕组连接成星形，三根端线连接到装在转轴上的三个铜(或钢)滑环上，通过电刷与外电路相连接。

  启动方式区别：

  鼠笼式电机是通过改变定子电压实行减压启动，常用方法星角转换启动，自耦减压启动等。

  绕线式电机是通过改变转子电阻进行启动，属于全压启动，常用方法液阻启动，频敏启动等。

  应用场合：

  绕线式电机启动转矩相对较大，适用于对启动转矩要求比较大的机械设备(如果在启动转矩要求比较大的机械设备，如果适用鼠笼式电机提供动力，非但无法启动，还可能会烧坏电机)鼠笼式转子用铜条安装在转子铁芯槽内，两端用端环焊接，形状像鼠笼。中小型转子一般采用铸铝方式。

  鼠笼式电机结构简单、价格低,控制电机运行也相对简单,所以得到广泛采用.而绕线式电动机结构复杂，价格高,控制电机运行也相对复杂一些,其应用相对要少一些.但绕线式电动机因为其启动,运行的力矩较大,一般用在重载负荷中.