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艾则孜2014年11月 一 电动机的认识概述及分类二 电动机的结构三 电动机的工作原理四 电动机铭牌数据五 三相异步电机运行故障及维修 实现电能与机械能相互转换的设备称为电机 1 什么是电机 2 电机的分类 按能量的转换电机分为 电动机 发电机 机械能转换为电能的旋转电机 电能转换为机械能的旋转电机 根据电能的电流种类分为 直流电机 交流电机 本章所讲的异步电动机是交流电动机的一种 电机 直流发电机 直流电动机 异步电机 异步电动机 异步发电机 同步电机 同步发电机 同步电动机 主要运行方式 主要运行方式 异步电动机的优缺点 优点 结构简单 工作可靠 维修方便 价格低 运行平稳 因此得到了广泛的应用 机床 水泵 占全国电动机容量的85 以上 缺点 调速比较困难 不能实现无级调速 现在已经有变频器 10KW以下的已经相当可靠 调速要求高的场合用直流电机 电动玩具 录音机 二 三相异步电动机的构造 转子 定子 固定部分 转子 旋转部分 分为两个基本部分 构成 由机座 铁心和定子绕组组成 定子 机座是用铸铁或铸刚制成 铁心由互相绝缘的硅钢片叠成 内圆周表面冲有槽 用以放置对称三相绕组 对称三相绕组有的联接成星形 有的联接成三角形 作用 产生旋转磁场 机座 定子绕组 铭牌数据 出线端子 定子铁心 定子绕组 鼠笼式电动机构造简单 价格低廉 工作可靠 使用方便 转子 构成 由铁心和绕组两部分构成 铁心也用硅钢片叠成 表面冲有槽 装在转轴上 轴上加机械负载 因绕组不同 可分为鼠笼式和绕线式两种 作用 在旋转磁场作用下 产生感应电动势或电流 鼠笼式转子 转轴 轴承 转子 绕线式转子 铁心 绕组 转轴 鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较 鼠笼式 结构简单 价格低廉 工作可靠 不能人为改变电动机的机械特性 绕线式 结构复杂 价格较贵 维护工作量大 转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性 三 三相异步电动机的工作原理 三相异步电动机是依靠定子旋转磁场和转子电流之间的相互作用而工作的 而且在正常工作时 转子的转速与定子旋转磁场的转速必须保持一定的差异 故统称为异步电动机 异步电动机是怎样转起来了的呢 下面我们就来分析它的运转原理 2020年3月24日星期二 右手定则 左手定则 磁极旋转 导线切割磁力线产生感应电动势 闭合导线产生电流 通电导线在磁场中受力 1 线圈跟着磁铁转 两者转动方向一致 异步 2 线圈比磁场转得慢 结论 旋转磁场 1 旋转磁场的产生 在三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组 在该三相对称绕组中通入三相对称交流电流 就可产生一 旋转磁场 代替演示实验中的磁铁 合成磁场方向 向下 同理分析 可得其它电流角度下的磁场方向 可见 当定子绕组中通入三相电流后 它们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在空间不断地旋转着 这就是旋转磁场 2 旋转磁场的转向 当通入定子绕组的三相电流的相序为A B C时 旋转磁场的转向与这个顺序是一致的 可见磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关 旋转方向 取决于三相电流的相序 改变电机旋转方向的方法 换接其中两相 3 旋转磁场的极数 此种接法下 绕组的始端之间相差120度空间角 合成磁场只有一对磁极 则极对数为1 旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关 即 P 1 将每相绕组分成两段 按右下图放入定子槽内 绕组的始端之间相差60度空间角 形成的磁场则是两对磁极 即 P 2 4 旋转磁场的转速 旋转磁场的转速决定于磁场的极数 在一对极的情况下 当电流交变一次时 磁场恰好在空间旋转了一周 旋转磁场具有两对极时 当电流从 t 0 到 t 60 经历了60 时 磁场在空间仅旋转了30 比P 1时转速慢了一半 即 所以 旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1和磁场的极对数P 可推出 极对数 每个电流周期磁场转过的空间角度 同步转速 5 电动机转速和旋转磁场同步转速的关系 电动机转速 电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致 但异步电动机 无转距 转子与旋转磁场间没有相对运动 无转子电动势 转子导体不切割磁力线 无转子电流 提示 如果 电动机的转动原理 在电动机定子绕组中通入三相对称交流电流后 产生旋转磁场 旋转磁场的磁力线切割转子导条 导条中就感应出电动势 在电动势的作用下 闭合的导条中就有电流 该电流与旋转磁场相互作用 使转子导条受到电磁力作用 由电磁力产生电磁转矩 转子就转动起来 四 电动机铭牌数据 1 型号 例如 Y132M 4 用以表明电动机的系列 几何尺寸和极数 异步电动机产品名称代号 接线盒 定子三相绕组的联接方法 通常 Y联结 联结 3 电压 例如 380 220V Y 是指线电压为380V时采用Y联结 线电压为220V时采用 联结 说明 一般规定 电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5 因为在电动机满载或接近满载情况下运行时 电压过高或过低都会使电动机的电流大于额定值 从而使电动机过热 电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值 三相异步电动机的额定电压有380V 3000V 及6000V等多种 4 电流 例如 Y 6 73 11 64A表示星形联结下电机的线电流为6 73A 三角形联结下线电流为11 64A 两种接法下相电流均为6 73A 5 功率与效率 电动机在额定运行时定子绕组的线电流值 额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率P2 它不等于从电源吸取的电功率P1 注意 实用中应选择容量合适的电机 防止出现 大马拉小车 的现象 6 功率因数 三相异步电动机的功率因数较低 在额定负载时约为0 7 0 9 空载时功率因数很低 只有0 2 0 3 额定负载时 功率因数最高 7 额定转速 电机在额定电压 额定负载下运行时的转速 如 nN 1440转 分sN 0 04 8 绝缘等级 指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级 分为A E B F H五级 A级最低 105 C H级最高 180 C 五 三相异步电机运行故障及维修 三相异步电动机的运行故障分为 电气故障与机械故障 一旦运行出现异常 则应根据故障现象分析原因 做出检测诊断 找出故障并制定维修方案 组织故障处理 现象 电动机不能起动 理论基础 故障原因 处理方法 电动机的起动必须要有起动转矩 而且起动转矩要大于起动时的负载总转矩 才能产生足够的加速度 电机方可正常起动 三相异步电机运行故障及维修 现象 电动机不能起动 理论基础 故障原因 处理方法 1 三相供电线路断路 2 定子绕组中有一相或两相断路 3 开关或起动装置的触点接触不良 4 电源电压过低 5 负载过大或传动机械有故障 三相异步电机运行故障及维修 现象 电动机不能起动 理论基础 故障原因 处理方法 6 轴承过度磨损 转轴弯曲 定子铁心松动 7 定子绕组重绕后短路 8 定子绕组接法与规定不合 三相异步电机运行故障及维修 现象 电动机不能起动 理论基础 故障原因 处理方法 1 检测供电回路开关及熔断器 恢复供电 2 测量三相绕组电压 若不对称 确定断路点 修复断路相 3 若三相电压过低 判断是否有接线错误 若是由于供电绝缘线太细造成的电压降过大 则应更换粗线 三相异步电机运行故障及维修 现象 电动机不能起动 理论基础 故障原因 处理方法 4 减轻起动负载 5 检查传动部位有无堵塞阻碍 排除 6 若有短路迹象 应检测出短路点 作绝缘处理或更换绕组 三相异步电机运行故障及维修 现象 运行中声音异常与振动 理论基础 故障原因 处理方法 电动机运行过程中的异常声音与振动主要来自于电磁振动与机械振动 1 电磁原因主要为电动机产生的电磁转矩不对称 转矩分布不平衡 2 机械原因主要为结构部件松动 摩擦系数加剧等因素产生 三相异步电机运行故障及维修 现象 运行中声音异常与振动 理论基础 故障原因 处理方法 1 电动机安装基础不平 2 定 转子摩擦 3 转子不平衡 4 轴承严重磨损 5 轴承缺油 6 电动机缺相运行 7 定子绕组接触不良 8 转子风叶碰壳 松动 摩擦 三相异步电机运行故障及维修 现象 运行中声音异常与振动 理论基础 故障原因 处理方法 1 检查紧固螺栓及其它部件 保持平衡 2 校正转子中心线 3 检查定子绕组供电回路中的开关 接触器触点 熔丝 定子绕组等 查出缺相原因 作相应的处理 4 更换磨损的轴承 三相异步电机运行故障及维修 现象 运行中声音异常与振动 理论基础 故障原因 处理方法 5 清洗轴承 重新加润滑脂或更换轴承 6 清除风扇污染 校正风叶 旋紧螺栓 7 查找电动机短路或断路的原因 作出相应处理 三相异步电机运行故障及维修 现象 温升过高或冒烟 理论基础 故障原因 处理方法 电动机温升超过正常值 主要由于电流增大 各种损耗增加 与散热失去平衡 温度过高时 将使绝缘材料燃烧冒烟 三相异步电机运行故障及维修 现象 温升过高或冒烟 理论基础 故障原因 处理方法 1 电源电压过高或过低 2 电动机过载 3 电动机的通风不畅或积尘太多 4 环境温度过高 5 定子绕组有短路或断路故障 三相异步电机运行故障及维修 现象 温升过高或冒烟 理论基础 故障原因 处理方法 6 定子缺相运行 7 定 转子摩擦 轴承摩擦等引起气隙不均匀 8 电动机受潮或浸漆后烘干不够 9 铁心硅钢片间绝缘损坏 使铁心涡流增大 损耗增大 三相异步电机运行故障及维修 现象 温升过高或冒烟 理论基础 故障原因 处理方法 1 检查调整电源电压值 查明电动机接法并纠正 2 对于过载原因引起的温升 应降低负载或更换较大容量电动机 3 检查风扇是否脱落 移开堵塞的异物 使空气流通 清理电动机内部的粉尘 改善散热条件 三相异步电机运行故障及维修 现象 温升过高或冒烟 理论基础 故障原因 处理方法 4 采取降温措施 避免阳光直射或更换绕组 5 检查三相熔断器的熔丝有无熔断及起动装置的三相触点是否接触良好 排除故障或更换 6 检查定子绕组的断路点 进行局部修复或更换绕组 三相异步电机运行故障及维修 现象 温升过高或冒烟 理论基础 故障原因 处理方法 7 更换磨损轴承 8 校正转子轴 9 检查绕组受潮情况 必要时进行烘干处理 三相异步电机运行故障及维修 现象 电动机转速不稳定 理论基础 故障原因 处理方法 一方面来自控制原因造成电源不稳定 如反馈线松动 另一方面为电动机本身缺陷引起电磁转矩不平衡 三相异步电机运行故障及维修 现象 电动机转速不稳定 理论基础 故障原因 处理方法 1 鼠笼型转子断笼或脱焊 2 绕线型转子绕组断相或一相接触不良 3 绕线型转子的滑环短路装置接触不良 4 控制单元接线松动 三相异步电机运行故障及维修 现象 电动机转速不稳定 理论基础 故障原因 处理方法 1 查找并修补断笼故障 2 对于断路或短路的转子绕组要进行故障分析与处理 正常后投入运行 3 调整电刷压力 改善电刷与滑环的接触面 4 检查控制回路的接线 保证接线正确可靠 特别是给定端与反馈接头的接线 5 对于绕线电动机滑环接触不良 应及时修理与更换 三相异步电机运行故障及维修 现象 电动机外壳带电 理论基础 故障原因 处理方法 机壳带电表明机壳与电源回路中的某一部件有了不同程度的接触 这是一个严重故障的预兆 必须仔细检测分析 找出故障原因 确定合适的维修方法 排除故障后方可投入运行 三相异步电机运行故障及维修 现象 电动机外壳带电 理论基础 故障原因 处理方法 1 误将电源线与接地线搞错 2 电动机的引出线破损 3 电动机绕组绝缘老化或损坏 对机壳短路 4 电动机受潮 绝缘降低 三相异步电机运行故障及维修 现象 电动机外壳带电 理论基础 故障原因 处理方法 1 检测电源线与接地 纠正接线 2 修复引出线端口的绝缘 3 用兆欧表测量绝缘电阻是否正常 决定受潮程度 若较严重 则应进行干燥处理 4 绕组绝缘严重损坏则应及时更换 三相异步电机运行故障及维修 现象 运行轴承过热 理论基础 故障原因 处理方法 电动机轴承过热是由于摩擦增大 机械损耗增加引起 三相异步电机运行故障及维修 现象 运行轴承过热 理论基础 故障原因 处理方法 1 轴承损坏 2 转轴弯曲 使轴承受外力 3 缺润滑油 4 润滑油污染或混入铁屑 5 电动机两侧端盖或轴承未装平 6 传动皮带过紧 7 联轴器装配不良 三相异步电机运行故障及维修 现象 运行轴承过热 理论基础 故障原因 处理方法 1 更换轴承 2 校正轴承 调整润滑油 使其容量不超过轴承室容积的2 3 3 对于轴承装配不正 应将端盖或轴承盖止口装平 旋紧螺栓 三相异步电机运行故障及维修 现象 负载运行转速低于额定值 理论基础 故障原因 处理方法 额定负载时的运行转速低于标定额定转速 说明电动机在此时并没有运行在固有特性曲线上 输出的功率低于额定功率 三相异步电机运行故障及维修 现象 负载运行转速低于额定值 理论基础 故障原因 处理方法 1 电源电压过低 低于额定电压 2 三角形接法的电机误接成星形 3 鼠笼电动机笼条断裂或脱焊 4 绕线电动机的集电环与电刷接触不良 从而使接触电阻增大损耗增大 输出功率减少 三相异步电机运行故障及维修 现象 负载运行转速低于额定值 理论基础 故障原因 处理方法 5 电源缺相 6 定子绕组的并联支路或并绕导体断路 7 机械损耗增大 从而使总负载