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异步电动机一、电动机概述电动机是通过电磁感应原理实现将电能转化为机械能的机械设备。电与磁是电机能够实现能量转换的两大要素。为实现能量的转换，在电动机中必须具有能相对运动的两大部件，即电动机的定子和转子。这两大部件，一个部件产生励磁磁场，另一个部件主要是流过工作电流。工作电流与励磁磁场相互作用便产生电磁力和电磁转矩。电磁转矩也可以看成是由励磁磁场与由工作电流产生的磁场之间相互作用而产生的（两个磁场必须在具有相同极数和相对静止的条件下，才能产生有效地单方向转矩）。产生励磁磁场的方式和工作电流的形式不同，便形成不同形式的电动机。二、电动机的分类三、三相异步电动机的结构与工作原理磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势 （右手定则）闭合导线产生感应电流i 通电导线在磁场中受力（左手定则）结论：1.线圈跟着磁铁转，且两者转动方向一致； 2.线圈比磁场转得慢（），异步。四、三相异步电动机的结构三相定子绕组：产生旋转磁场；转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流，转子通常有绕线式和鼠笼式两种结构。 旋转磁场的产生异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极。 合成磁场方向向下。同样可得到其他电流方向下的磁场方向。 旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向取决于三相电流的相序。结论：欲改变电机的旋转方向，只需要换接其中两相即可。旋转磁场的转速一个电流周期，旋转磁场在空间转过360。则同步转速（旋转磁场的速度）为：。 （4）极对数P的概念此种接法下，合成磁场只有一对 磁极，即P=1 将每相绕组分成两段，按下图放入定子槽内，形成的磁场则是两对磁极。即P=2。 （5）极对数和转速的关系即为三相异步电动机的同步转速。极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速n0（f=50HZ）P=13000rpmP=21500rpmP=31000rpm（6）转差率S的概念 转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：异步电机运行中：s=19%；电动机起动瞬间:n=0,s=1，转差率最大。 五、三相异步电动机的机械特性研究三相异步电动机的机械特性，主要是要就转矩T、转速n以及转差率s三者之间的函数关系，即T=f（s）和n=f（T）。转矩公式： 由转矩公式可得如下图所示特性曲线。六、三个重要转矩和电动机的自适应负载能力（1）额定转矩 电机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功率时，电机转轴上输出的转矩。 （牛顿.米）（2）最大转矩电机带动最大负载的能力。如果电机将会因带不动负载而停转。在公式：中求解： 过载系数：三相异步电动机：需要注意的是：三相异步机的 和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。工作时，一定令负载转矩 ，否则电机将停转。致使：（3）启动转矩电机起动时的转矩。体现了电动机带载起动的能力。若 电机能起动，否则将起动不了。（4）电动机的自适应负载能力电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。直至新的平衡。此过程中，时， 电源提供的功率自动增加。自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点。（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载。）（5）机械特性的软硬硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。七、三相异步电动机的铭牌与技术数据（1）型号：Y 132M4 极对数P=2（1500rpm）异步电机定子铁芯中等长度中心高（2）转速:电机轴上的转速。如n=1440rpm。（3）联接方式 ： Y/ 接法 额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压例：380/220 Y/是指：线电压为380V时采用Y接法，当线电压为220V时采用接法。一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的 5 。（5）额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流如：/Y 11.2A/6.48A 表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。（6）额定功率：额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率P2，不等于从电源吸收的功率P1。两者的关系为：。其中。鼠笼电机=7293。（7）功率因数额定负载时一般为0.7 0.9，空载时功率因数很低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。实用中应选择合适容量的电机，防止“大马”拉“小车”的现象。（8）绝缘等级电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F、H级。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。电机绝缘等级AEBFH最高允许温度（）105120130155180八、三相异步电动机的启动中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍。原因：起动时转速n=0 ， 转子导条切割磁力线速度很大，造成感应电动势、定子电流和转子电流都很大。所以，频繁启动会造成热量累积，致使电机过热，另外，启动时的大电流会使电网电压降低，影响其他负载的正常工作。三相异步电动机常用的启动方法有：（1）直接起动：二三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。（2）降压起动：Y 起动、自耦降压起动。 设电机每相阻抗为Z，则：需要说明的是，这种启动方式仅适用于正常运行时，接法为的电机，Y 启动，所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合。（3）转子串电阻起动。 起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将R短路。这种启动方式的特点是：适用于绕线式转子电机启动。R2选的适当，转子串电阻既可以降低起动电流，又可以增加起动力矩。 九、三相异步电动机的制动三相异步电动机常用的制动方法有：（1）抱闸：加机械抱闸； （2）反接制动：停车时，将电动机接电源的任意两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的；反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。即切割磁力线的速度很大，造成，引起 ，为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。（3）能耗制动：停车时，断开交流电源，接至直流电源上，产生制动转矩；（4）发电反馈制动：令电机转子的转速超过旋转磁场的同步转速，便会产生制动转矩。十、三相异步电动机的调速三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s) 。从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转速两种。 1、变极对数调速 这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。 本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、 风机、水泵等。 p=1的绕组接法 p=2的绕组接法2、变频调速 变频调速是通过改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流直流交流变频器和交流 交流变频器两大类，目前国内大都使用交直交变频器。其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗； 应用范围广，可用于笼型异步电动机； 调速范围大，特性硬，精度高； 技术复杂，造价高，维护检修困难。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。3、串级调速 串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速。其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速7090的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产。晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。4、绕线式电动机转子串电阻调速绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。5、定子调压调速当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在 2：1 以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。调压调速的特点：调压调速线路简单，易实现自动控制；调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。调压调速一般适用于 100KW 以下的生产机械。 6、电磁调速电动机调速电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部分组成。直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。 电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。电枢和后者没有机械联系， 都能自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称为主动部分，由电动机带动；磁极用联轴节与负载轴对接称为从动部分。当电枢与磁极均为静止时，如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周 表面将形成若干对 N、S 极性交替的磁极，其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速 N1，这是一种转差调速方 式，变动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。电磁调速电动机的调速特点： 装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便； 调速平滑、无级调速； 对电网无谐影响；速度失大、效率低。本方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械。7、液力耦合器调速 液力耦合器是一种液力传动装置，一般由泵轮和涡轮组成，它们统称工作轮，放在密封壳体中。壳中充入一定量的工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时，处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，做到无级调速，其特点为：功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要；结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低、尺寸小、能容大。十一、三相异步电动机的运行维护1、电动机在正常运行时的温升应不超过容许的限度，运行时应经常注意监视各部分温升情况； 2、监视电动机的负载电流。电动机发生故障大都会使定子电流剧增，造成电动机发热。较大功率的电动机应装有电流表，监视电动机的负载电流。电动机的负载电流应不超过铭牌上所规定的额定电流值，否则要查明原因，采取措施，消除不良情况后才能继续运行； 3、监视电源电压、频率的变化和电压的不平衡度。 4、注意电动机的气味、振动和噪声。绕组因温度过高就会发出绝缘焦味。有些故障，特别是机械故障，很快会反应为振动和噪声。因此在闻到焦味或发现不正常的振动或碰擦声、特大的嗡嗡声或其它杂音时，应立即停电检查； 5、经常检查轴承发热、漏油情况，定期更换润滑油； 6、对绕线转子异步电动机，应检查电刷与集电环间的接触、电刷磨损以及火花情况。如果火花严重，必须及时清理集电环表面并校正电刷弹簧压力； 7、注意保持电动机内部的清洁，不允许有水滴、油污以及杂物等落入电动机内部。 十二、三相异步电动机常见故障及处理方法三相异步电动机在运行时，会发生各种各样的故障。要对其故障原因进行多方面的分析才能找到发生故障的原因。除了检查分析电动机本身可能产生的故障外，还要检查分析电动机的负载、辅助设备以及供电线路上的故障。三相异步电动机的常见故障及其可能原因（处理方法见下表）：三相异步电动机常见故障及处理方法汇总表序号故障现象可能原因（处理方法）1不能启动电源未接通控制设备接线错误熔丝烧断电压过低（检查电网电压，在降压启动情况下，如启动电压太低，可适当提高）定子绕组相间短路或接线错误，以及定、转子绕组开路负载过大或传动机械有故障2电动机有异常噪音或振动过大机械摩擦或定、转子相互摩擦单向运行（断电再合闸。如不能启动，则有可能一相断电，检查电源及电动机并加以修复）滚动轴承缺油或损坏电动机接线错误绕线式转子电动机转子线圈开路转轴弯曲或转子铁芯变形转子、风扇或皮带盘不平衡联轴器或地脚螺栓松动安装基础不平或有