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电机教学 山东工程技师学院自动化系电工技术教研室 三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机的基本工作原理与结构 1 定子铁心 由导磁性能很好的硅钢片叠成 导磁部分 一 定子部分 2 定子绕组 放在定子铁心内圆槽内 导电部分 3 机座 固定定子铁心及端盖 具有较强的机械强度和刚度 二 转子部分 1 转子铁心 由硅钢片叠成 也是磁路的一部分 2 转子绕组 1 鼠笼式转子 转子铁心的每个槽内插入一根裸导条 形成一个多相对称短路绕组 2 绕线式转子 转子绕组为三相对称绕组 嵌放在转子铁心槽内 三 气隙 异步电动机的气隙是均匀的 大小为机械条件所能允许达到的最小值 三相异步电动机一体化教学 三相异步电动机一体化教学 按转子结构分 鼠笼型异步电动机 绕线型异步电动机 三相异步电动机一体化教学 技能鉴定考点 下面是它主要部件的拆分图 右图是一台三相鼠笼型异步电动机的外形图 三相异步电动机一体化教学 三相异步电动机一体化教学 三相异步电动机一体化教学 三相异步电动机一体化教学 三相异步电动机型号与额定值 一 型号 三相异步电动机一体化教学 三相异步电动机一体化教学 额定值关系有 二 额定值 三相异步电动机一体化教学 三 接线 三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电动机的定子部分完全相同 对中 小容量的低压异步电动机 通常定子三相绕组的六个出线头都引出 这样可根据需要灵活地接成 Y 形或 形 一 电机的定义及分类 1 电动机是根据电磁感应原理 把电能转换为机械能 并输出机械转矩的原动机 2 分类 二 电动机常见故障分析及判断 电机常见故障主要分机械故障和电气故障两大类 按电流分 直流 交流 同步 异步 单相 三相 绕线式 鼠笼式 3 电机的结构 主要分为定子和转子 三相异步电动机一体化教学 电动机的拆装与检修实训 机械故障主要包括轴承 风扇 端盖 转轴 机壳等故障 电气故障主要包括定子绕组 转子绕组和电路故障 电工在巡视检查时 可以通过自身的感官来了解电动机的运行状态是否正常 看 听 摸 闻 问 三 电机拆卸 以小功率三相笼式电动机拆卸为例介绍电机的拆除方法与步骤 1 拆卸前的准备 1 备齐常用电工工具及拉码等拆卸工具 2 查阅并记录被拆电机的型号 外型和主要技术参数 3 在端盖 轴 螺钉 接线桩等零件上做好标记 2 拆卸步骤 1 卸下电动机尾部的风罩 2 拆下电动机尾部的扇叶 3 拆下前轴承外盖和前 后端盖的紧固螺钉 三相异步电动机一体化教学 4 用木板 或铜板 铅板 垫在转轴前端 用榔头将转子和后盖从机座敲出 木榔头可直接敲打转轴前端 5 从定子中取出转子 6 用木棒伸进定子铁心 顶住前端内侧 用榔头将前端盖敲离机座 最后拉下前后轴承及轴承内盖 7 拆除定子绕组 8 清槽 整角 三相异步电动机一体化教学 3 几个主要部件的拆卸方法 3 端盖的拆卸 三相异步电动机一体化教学 2 小型转子的取出 1 轴承的拆卸 4 旧绕组拆除 详细记录电机的铭牌数据和绕组数据 冷拆法 在小型电动机中 一般采用半封口式线槽 拆卸绕组比较困难 方法是用一把锋利的带斜度的扁铲 将铲的斜面平放在槽口上 用铁锤敲击 便可以将导线一根一根地铲断 操作时用力不要太猛 以防把铁心铲坏 热拆法 对于难以取出的线圈 可以用加热法将旧线圈加热到一定温度 再将定子绕组从槽楔中拉出来 常用的加热方法有 用电热鼓风恒温干燥箱加热法 通电加热法 用木柴直接燃烧法等 三相异步电动机一体化教学 交流电机的绕组 交流绕组的基本知识 一 基本要求和分类 1 三相绕组对称 2 力求获得最大的电动势和磁动势 3 绕组的电动势和磁动势的波形力求接近正弦 4 节省用铜量 5 绕组的绝缘和机械强度可靠 散热条件好 6 工艺简单 便于制造 安装和检修 三相异步电动机一体化教学 有关术语和基本参数1 线圈线圈是组成绕组的基本元件 用绝缘导线 漆包线 在绕线模上按一定形状绕制而成 一般由多匝绕成 其形状如图所示 它的两直线段嵌入槽内 是电磁能量转换部分 称线圈有效边 三相异步电动机一体化教学 a 单匝线圈 b 多匝线圈 c 多匝线圈简化图 两端部仅为连接有效边的 过桥 不能实现能量转换 故端部越长材料浪费越多 引线用于引入电流的接线 2 线圈组 几个线圈顺接串联即构成线圈组 异步电机中最常见的线圈组是极相组 它是一个极下同一相的几个线圈顺接串联而成的一组线圈 见下图所示 三相异步电动机一体化教学 三相异步电动机一体化教学 3 绕组多个线圈或线圈组按一定规律连接在一起形成了绕组 三相电动机有三个绕组 常称为三相绕组 4 定子槽数 定子铁心上线槽总数称之为定子槽数 用字母表示 如图所示的就为电机定子铁心上的线槽 三相异步电动机一体化教学 三相异步电动机一体化教学 5 绕组的展开图绕组展开图一般在要表示和分析绕组的结构时绘制 设想把定子铁心沿轴向切开 并把它展开拉平如图b 这样就把圆筒形的定子画成平面图 可把绕组的分布和连接方法画在平面图上 为清晰起见 再简单画成如图c所示 这就成为电动机绕组的展开图 2020 1 29 23 可编辑 2020 1 29 24 可编辑 二 交流绕组的基本概念 1 极距 两个相邻磁极轴线之间沿定子铁心内表面的距离 若定子的槽数为Z 磁极对数为p 则极距 2 线圈节距 一个线圈的两个有效边之间所跨的距离称为线圈的节距 3 电角度 三相异步电动机一体化教学 1 机械角度即几何角度 如一个圆周所对应的几何角度为360 该几何角度就称为机械角度 2 电角度计量电和磁变化的角度称为电角度 从电磁方面看 导体每经过一对磁极N S 其感应电动势变化一个周期 也即相位变化了360 电角度 所以每对磁极对应的是360 电角度 若电动机有p对磁极 则相应的电角度为p 360 4 槽距角 相邻两个槽之间的电角度 6 相带 每个极面下的导体平均分给各相 则每一相绕组在每个极面下所占的范围 用电角度表示称为相带 在异步电动机中 一般将每相所占有的槽数均匀地分布在每个磁极下 因为每个磁极占有的电角度是180 对三相绕组而言 每相占有的电角度是60 所以称为60 相带 而每极每相槽数就是指这60 相带中有q个槽 实际在多对磁极的电动机定子绕组中 每对磁极都占有360 电角度 根据60 相带法 绕组的相带排列顺序应为U1 W2 V1 U2 Wl V2 每一个极面下每相所占的槽数为 5 每极每相槽数 三相异步电动机一体化教学 三相异步电动机一体化教学 三相定子绕组的分布与连接三相异步电动机定子绕组的作用是产生对称的旋转磁场 因此除了三相电源必须对称外 要求三相交流绕组也必须是对称的 其构成 分布 排列与连接 原则如下 1 各相绕组在每个磁极下应均匀分布 以达到磁场的对称 因此先将定子槽数按极均分 分极 每极180 电角度 每极下分为三个相带 每个相带60 电角度 三相绕组的分布在每极下按相带顺序U1 W2 V1 U2 W1 V2均匀分布 2 各相绕组引出线应彼此相隔120 展开图中每个相邻相带的电流参考方向相反 3 同相绕组中线圈之间应顺着电流参考方向进行连接 4 同一相绕组的各有效边在同性磁极下 电流方向应相同 而在异性磁极下 电流方向相反 为节约铜线 节距应尽可能短 5 各相绕组的电源引出线应彼此相隔120 电角度 三相单层绕组 单层绕组的每个槽内只放一个线圈边 电机的线圈总数等于定子槽数的一半 单层绕组分为链式 交叉式和同心式绕组 一 单层链式绕组 单层链式绕组由形状 几何尺寸和节距相同的线圈连接而成 整个外形如长链 链式绕组的每个线圈节距相等并且制造方便 线圈端部连线较短并且省铜 主要用于q 2的4 6 8极小型三相异步电动机 三相异步电动机一体化教学 123456789101112131415161718192021222324 NSNS U1W2V1U2W1V2 U1W2V1U2W1V2 W1 U2 V1 V2 U1 W2 三相异步电动机Y 90L 4型定子绕组为单层链式 定子槽数Z1 24 极数2p 4 y 5 请绘制绕组展开图 解 1 计算极距 每极每相槽数q 槽距角 24 4 6槽 24 4 3 2槽 4 360 24 30 2 展开图上分极 相带并画出电流方向按U1 W2 V1 U2 W1 V2相带排列 3 根据相带和电流方向连接线圈组及相绕组 线圈组顺串联 头尾相连 相绕组反串联 头头相连 尾尾相连 4 电源引线相隔120 电角度 三相异步电动机一体化教学 单层链式绕组展开图绘制 例题 三相异步电动机Y 90L 6型定子绕组为单层链式 定子槽数Z 36 极数2p 6 y 5 请绘制绕组展开图 解 1 计算极距 每极每相槽数q 槽距角 2 展开图上分极 相带并画出电流方向按U1 W2 V1 U2 W1 V2相带排列 3 根据相带和电流方向连接线圈组及相绕组 线圈组顺串联 相绕组反串联 4 电源引线相隔120 电角度 二 单层交叉式绕组 单层交叉式绕组由线圈数和节距不相同的两种线圈组构成 同一组线圈的形状 几何尺寸和节距均相同 各线圈组的端部互相交叉 交叉式绕组由两大一小线圈交叉布置 线圈端部连线较短 有利于节省材料 并且省铜 广泛用于q 1的且为奇数的小型三相异步电动机 三相异步电动机一体化教学 三 单层同心式绕组 同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心形状的线圈组构成 同心式绕组端部连线较长 适用于q 4 6 8等偶数的2极小型三相异步电动机 三相异步电动机一体化教学 三相单层绕组的优缺点 三相异步电动机一体化教学 4 2 3三相双层绕组 双层绕组每个槽内放上 下两层线圈的有效边 线圈的每一个有效边放在某一槽的上层 另一个有效边则放置在相隔为y的另一槽的下层 双层绕组分双层叠绕组 如图2a 1 和双层波绕组 略 三相异步电动机一体化教学 双层绕组的特点 1 线圈数等于槽数 2 线圈数组数等于极数 也等于最大并联支路数 3 每相绕组的电动势等于每条支路的电动势 三相异步电动机一体化教学 三相异步电动机一体化教学 NSNS U1W2V1 U2W1V2 U1W2V1 U2W1V2 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536 U1 U2 V1 V2 W1 W2 三相异步电动机一体化教学 四 绕组的绕制与嵌线 1 绕线专用工具介绍 1 绕线机 2 绕线模 3 划线板 4 压线板 2 定子绕组展开图的绘制 现以4极24槽单层绕组的三相笼式异步电机为例来说明定子绕组展开图的绘制过程 三相异步电动机一体化教学 2 定子绕组展开图的绘制步骤 画槽标号 定极距 分极性 标电流方向 分相带 连接U相绕组 连接另外两相绕组 1 定子绕组展开图的定义 设想用纸做一个圆筒来表示定子的内圆 用画在圆筒内表面上的相互平行的直线表示定子槽内的线圈边 用数字标明槽的号数 然后 沿1号槽与最后一个槽之间的点划线剪开 展开后把线圈和它们的连接方法画在这个平面图上 就是展开图 三相异步电动机一体化教学 2 绕组的连接方法 3 绕组的绕制方法 4 嵌线的基本方法 1 绝缘材料的裁制 我们用0 2mm厚的绝缘纸 复合纸 长度 槽长 5 2 90 10 100mm 宽度 槽深 2 2 15 2 2 60mm 三相异步电动机一体化教学 2 嵌线方法 3 嵌线的主要工艺要求 嵌线 压导线 封槽口 端部相间绝缘 端部整形 包扎 4 绕组接线 三相异步电动机一体化教学 七 电机装配后的电气检查与试验 1 直流电阻的测定 2 绝缘电阻的测定 3 耐压实验 4 短路试验 5 空载试验 6 反转试验 八 绝缘电阻的测量 1 摇表 绝缘材料绝缘电阻可用摇表来测量 摇表又称兆欧表 用于测量电气设备或配电设备的绝缘电阻 其单位为兆欧 M 三相异步电动机一体化教学 摇表有3个接线柱 接地极 E 线路 L 和保护环 G 测量线路对地的绝缘电阻 E极接地线 L极接被测的线路 测量电机或电气设备外壳的绝缘电阻 E极接被测设备的外壳 L极接被测导线或绕阻一端 测量电缆芯线的绝缘电阻 E极接电缆的外表皮 铅套 上 L极接芯线 G极接在最外层的绝缘包扎层上 三相异步电动机一体化教学 2 摇表使用时应注意以下几点 摇表应按被测电气设备的电压等级来选择 测量前 被测