高中電工機械_三相感應電動機_三相感應電動機的定子_張雅鈞

三項感應電動機的構造可以分成定子跟轉子兩大部分 定子主要是用來建立旋轉磁場 轉子則是經由電磁作用形成轉矩來驅動負載運轉 而這個章節我們要先介紹定子的部分 三項感應電動機的構造分成Stator、定子 還有Rotor、轉子兩個部分 那麼右邊這張圖是我們的感應機的外觀 把它攤開來之後就如同左圖 可以分成很多的細節的部分 待會都會依序來做介紹 那麼今天的內容主要是放在定子 所以我們要介紹的是機殼的部分 還有定子的繞組、定子鐵芯 以及末端架也就是端蓋的部分 第一個要介紹的是定子的機殼 機殼就是指電機的外殼 也就是我們俗稱的框架 小型電機會採用鑄鐵一體鑄成 而大型電機會採用鋼板溶接 然後再延壓制成 它的功能有哪些呢 第一個它會固定定子的鐵芯 還有端蓋 可以支持整個電機全部的重量 還有幫助散熱 保護電機內部的所有基件 定子鐵芯爲了減少損失 通常會採用含錫量1%到3% 厚度0.35mm至0.5mm 無方向性的薄錫鋼片 沿着轉軸的方向層層的疊積而成 錫鋼片的形狀 小型機的外側會是圓形 大型機則爲扇形 而錫鋼片的內側這些槽狀 我們就把它稱呼爲線槽 主要的功能是用來裝置定子繞組 在低壓小型電機的部分 會採用半壁口槽 可以減少空氣系中的磁阻以及損失 而大型機爲了繞制方便 通常會採用開口槽來製作 定子繞組是指裝置於定子線槽內的繞組 三項感應電動機的定子繞組一共有三組 採用互隔120度電機角的方法來做設置 而小型機通常是採用七包線 大型機採用平角銅線 那麼一般的繞法會採用雙層繞 分佈繞以及短節鋸 所謂的雙層繞就是指每一個線槽內會擺放兩個線圈邊 分佈繞代表每一個磁極底下 每項繞組的線圈會分佈在數個線槽內 而短節鋸則是代表線圈內的兩個有效邊跨距會小於一個極鋸 那麼繞制完之後就會製成這個右下方這樣子的硅膠型線圈 定子繞組繞制完畢以後 我們會將線圈採用疊繞或者是撥繞的方式 繞成互隔120度電機角的三項繞組 三項感應電動機定子繞組繞制完成後 通常就會有六個出線頭 我們將A項繞組的線頭取名爲A 線尾取名爲A' 以此類推B項的部分就叫做B 尾巴叫做B' C項的線頭叫做C 尾巴叫做C' 如果今天我們要把它繞製成心型 也就是所謂的Y型連接 只要將三個線尾先接在一起 然後再由線頭送入三項交流電源就完成Y型的接線 而Delta型連接呢 三角形連接會將線頭跟線尾兩兩相接 那我們來看一下 A項的線尾會接到B項的線頭 而B項的線尾接到C項的線頭 C項的線尾再接回最後A項的線頭 接完之後呢 再由線頭送入三項交流電源完成三角形連接 接下來我們要進行三項 四極、十二槽、雙層繞的定子繞組佈線設計 由雙層繞我們可以知道線圈的總數會等於線槽數 因此總共會有十二組線圈 而爲了方便後續設計 我們必須先了解槽距 一個圓有360度 分給十二槽後 我們可以輕鬆的算出每槽所佔機械角 可是因爲所有的定義都是採用電機角 因此要知道電機角跟機械角的關係是 θ1等於2分之P倍的θm 我們只要在這個公式上面乘上2分之P 那麼這一題的奇數是四極 所以乘上2分之4後就可以轉換成電機角 因此這個圖案呢 每槽所佔的電機角是60度 而採用全結劇的時候 每一個線圈的兩個邊會相隔180度電機角 因此我們再將180除以60度後 就可以得到線圈的跨距相當於三槽 而這邊是採用雙層繞 每一個槽都會區分爲上下兩層 線圈邊的有效邊會由上層先出發 然後再由下層回來 我們依序由第一槽開始擺放線圈邊 A1放入一號槽的上層 那麼它的尾端A1 Plumb就必須間隔三槽後 放入四號槽的下層 那麼A2再度從四號槽的上層出發 一樣的間隔三槽後回到七號槽的下層 重複相同的方法 A3會從七號的上層出發 間隔三槽回到十號層的下層 最後A4再由十號的上層出發 回到一號槽的下層 我們就依這個方法將A項烙制完成 完成A項後我們就要來烙制B項 而由於三項是互差120度電機角 因此現在把120處於60度 可以得到三項之間的跨距相當於兩槽的距離 那麼我們由A1間隔兩槽後 可以知道三號槽的位置可以開始烙制B項線圈 重複剛纔的方法 B的線頭會在三號槽 那麼間隔三槽之後會到達六 那麼再從六加三可以得到九 再從九加三到達十二 然後最後再從十二回到我們的三號槽 就把B項烙制完成 最後就只剩下我們的C項部分 那我們的C項會跟我們的B項再間隔120度電機角 也就是兩槽的距離開始烙制 好所以我們的B項B1是從三號開始的 所以三加二等於五 那我們的C1就要從五號的上層開始出發 再來的依序就是集聚180度電機角 三槽的跨距把C項烙完 所以我們從五開始 五加三等於八 八再加三等於十一 十一再加三回到二 二再加三回到我們的五號 那我們就把C項的繞線也完成了 進行完釘子繞組的介紹後 再來我們要介紹的是端蓋還有軸承 那麼前後端蓋會在釘子的外殼的兩端 用來保護釘子繞組還有內部的機件 那麼在其中心的位置會裝設有軸承 軸承是用來托住轉軸的 它會使轉子能夠自由的轉動 電機的軸承一般有分成滾動軸承 跟滑動軸承兩種類型 滾動軸承又可以細分成球珠軸承 跟滾柱軸承 比較適合用在中小型的電機 而滑動軸承比較適合用在大型的電機 這邊在完成釘布的介紹之後 我們要來進行幾個範例練習 例題說釘布72槽要繞成三項六級的電機 如果A項的始端在第一槽 那麼B項的始端應該在第幾槽 那麼任何題目在進行之前 我們一樣的都要先找到每槽所佔電機角 這個題目一共有72槽 所以拿一個圓360度分給72槽 再乘上二分之P背後把它轉爲電機角 可以得到每槽所佔電機角是15度 那麼接下來三項會互差幾度呢 答案是互差120度電機角 120度電機角相當於多少槽 除上15之後可以發現是八槽的跨距 所以如果今天的A項是在第一槽 在間隔八槽以後就可以看到 B項的始端是在第九槽的部分 我們再來練習這個題目 有一部三項四級24槽的感應電動機 電子繞組採用雙層分佈全節聚繞 那麼要求以下五個問題 第一個問題問總電機角是多少度 那麼電機角的部分θ1 會等於二分之P背的θm 級數是四級機械角一律都是360度 所以二分之四乘上360 可以得到第一小題的答案是720度 接下來問的是第二小題 每槽之間的間隔電機角是多少 因此要求的就是每槽所佔電機角 也就是我們的α 那麼α的部分720度的電機角除以24槽 直接相除之後就可以得到是30度電機角 第三小題問的是需要準備的線圈數量爲多少 那麼因爲我們是採用雙層繞 所以就知道線圈的總數會等於槽數 所以等於24個 第四個小題要問的是A向的線圈始邊如果放入第一槽 那麼另外一邊會放在第幾槽 那我們要知道這個全截去繞的時候呢 它的線圈邊的跨距會相當於一個極距 也就是180度電機角 所以我們將180除以30可以轉換成是六槽的跨距 那麼A是從一號槽出發 間隔了六槽後可以知道它的尾端會落入1加6 也就是第七槽的位置 第五個小題問的是A向的線圈始邊在第一槽 那麼C向的始邊會在第幾槽 這邊就要回到三向 三向是互差120度電機角 一樣的把120除以30可以得到它是四槽的跨距 所以A向如果從一號槽出發 B向的部分就在加4可以得到B向的位置 可是題目問的是C向哦 所以我們要在加4纔會得到C向的部分 所以這一題的答案應該是1加8等於9 會出現在第九槽 那麼這個單元的重點就到這邊介紹完畢