电机实训指导报告

安徽大学电气学院安徽大学电气学院 电机生产工艺实习电机生产工艺实习 实训报告实训报告 学 号 ZXXXXXXX 姓 名 XXX 班级电气工程及其自动化 1 班 总达成度表 总达成度表 项目指标得分 拆解完成度 10 拆解下来元件完整性 可重复利用率 10 三相异步电机拆解 30 教学目标 1 拆解下来元件收纳规制条理性 10 组装完成度 10 操作 部分 三相异步电机组装 40 教学目标 2 性能指标测试 30 设计报告 15 教 学目标 3 报告内容完整 格式 15 报告 部分 现场答辩及思考题 15 教学目标 3 概念思路 回答条理 15 总评 电机生产工艺实训报告电机生产工艺实训报告 一 实训目的一 实训目的 1 深入了解电机的内部结构 加强对电机定子绕组的认识 2 熟练掌握电机绕组拆卸 装配过程 掌握一定的电机装配常识及电机下线的基 本工序与工艺技巧 3 了解电机下线及总装所用工具 仪表 材料的正确使用方法 掌握电机通电试 机前的基本测试项目及方法 4 巩固已学过的理论 方法 提高发现 分析和解决问题的能力 二 三相异步电机基本结构原理简述二 三相异步电机基本结构原理简述 1 三相异步电动机的基本结构 异步电动机是基于旋转磁场理论 将交流电能转换为机械能的一种旋转电机 三相鼠笼式异步电动机的基本结构有定子和转子两大部分 定子主要由定子铁芯 定子三相对称绕组和机座等组成 是电动机的静止部分 机座也称机壳 除了固定定子铁芯 方便安装 机壳上还有电机铭牌和接线盒 三相定子绕组一般有六根引出线 出线端从机座外面的接线盒引出 再接三相交流 电源 根据三相电源相电压 线电压的数值关系不同 应先将三相定子绕组可以接成星形 Y 或三角形 然后与三相交流电源相连 一般在接线盒盖的内侧都会注明两种 解法的具体端接形式 电机铭牌上标明了电机的定子绕线接法 转速转矩等 电机的型号除了表明电机的 中心高 还表示了电机的极数 如 YP2 71M1 2 表明这是一台 YP2 系列短铁芯异步电 动机 它的轴中心到底座安装平面的高度为 71mm 极数为 2 YP2 71M1 4 是一台安 装尺寸与 YP2 71M1 2 相同的 4 极异步电机 同样 YP2 71M1 6 即为 6 极 转子主要由转子铁心 转轴 铸铝转子导条及轴承组成 转子导条为铝水浇铸而成 一般手段无法将导条从转子铁芯中分离出来 2 三相异步电动机的运行原理 三相异步电动机的绕组有两部分 即嵌置在定子铁心槽内与电源相联接的定子绕组 以及经短路后自成回路的转子绕组 当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时 电动机定 转子气隙中将产生一个旋转磁场 旋转磁场切割定 转子绕组而分别在其中 感生电动势 转子电动势则在自成闭合回路中的转子绕组内产生短路电流 转子电流与 气隙中旋转磁场相互作用而产生电磁转矩 使转子以机械能去拖动负载旋转 转子必须与旋转磁场保持一定的速度差 才可能切割磁力线 所以转子的转速永远 也不可能达到同步速 异步电动机由此取名 因为转子电流是靠定子侧旋转磁场感应产 生的 在不引起理解错误的情况下异步电机又称为感应电动机 三 实训过程记录三 实训过程记录 1 电机拆装过程记录 三相异步电动机的拆卸分为定转子分离 绕组拆除两部分 1 用螺丝刀拧下后端风扇罩上的 3 个定位螺钉 取下风扇罩 用扳手拧下电机前 后端盖上的 8 个六角螺栓 打开接线盒 拆下所有螺母 取下所有 6 个接线端子 再拆 下整个接线盒和露出的陶瓷接线座 取下陶瓷线座及下面的橡胶绝缘皮后 会露出一个 小型的定子铁芯定位螺丝 拧下此螺丝及机座底部对称位置的另一个定子铁芯定位螺丝 后 才可将定子铁芯拆下 拧下两个定位螺丝后 将机座竖直放置 用木棒抵住铁芯 敲击木棒顶端将定子铁芯顶出机座 图中为定子与转子分离 2 选定一槽开始取出绕组 注意铁芯的放置方式 从下方的槽开始取线 取下一 槽的线圈之后不要急于取出此元件的另一边 取下一槽线圈后 接着取临近一槽 相自 己靠近方向 的线圈 到一个极相组的线圈全部出槽后再将线圈从定子腔内取出 图中为线圈从定子中拆下 3 将所有线圈取下后 注意分组和整形 如果线圈有损伤则需要重新绕组线圈 清点所有分解出来的元件种类 数量 设计表格登记造册 图中为整理之后的线圈元件 2 测绘项目 拆解完成后 查阅定义 测算以下数据 铁芯长 定转子槽数 每极每相槽数 定 子槽距角 机械 电角度 极距 节距 元件数 线圈匝数 每槽导体数 铁芯长 8cm 定子槽数 18 转子槽数 16 每极每相槽数 每极每相槽数是指每相绕组在每一个磁极所分占的槽数 每极每相绕组内应绕的线 圈数就依据它确定 通常用 q 来表示 pm Z q 2 1 m为定子绕组相数 经计算 q 为 3 定子槽距角 机械 电角度 槽距角 电机铁心两相邻槽之间的电气角度称为槽距角 通常用 表示 1 0 360 Z p 1 Z 为定子槽数 经计算 为 20 度 机械角度与电气角度 从空间几何的角度把圆等分成 360 这个 360 称为的机械角度 电工学中计量 电磁关系的角度单位叫做电气角度 它是将正弦交流电的每一周在横坐标上等分为 360 也就是导体空间经过一对磁极时在电磁上相应变化了 360 电气角度 电气角度与机械角度在电机中的关系为 p p 为极对数 极距 绕组的极距是指每磁极所占铁心圆周表面的距离 一般常指电机铁心相邻两磁极中 心所跨占的槽距 定子铁心以内圆气隙表面的槽距计算 转子则以铁心外圆气隙表面的 槽距来计算 通常极距以槽数表示 p D 2 D为定子内径 经计算极距为 9 节距 电机绕组每个线圈两元件边之间所跨占到的铁心槽数叫做节距 也称跨距 用 y 表 示 节距的表示方法常用的有两种 例如 8 y 表示一个线圈的两个元件边所在位置 之间隔有 8 个槽 同样的线圈 在生产中常用 91 y 的形式 表示此线圈的一个边 嵌放 1 号定子槽 另一边钱放在 9 号槽中 这样的表示方式更加具体 经计算节距为 8 元件数 9 线圈匝数 电机内的绕组是由各种大小不一形状各异的线圈组成的 由于每线圈都有两个元件 边嵌入铁心槽内 也就是说每个线圈要嵌入两个槽 在单层绕组中因每槽内只嵌一个线 圈元件边 所以总线圈数就只等于总槽数的一半 双层绕组中因每槽内上下层要嵌入两 个线圈元件边 因此它的总线圈数就等于的铁心槽数 经测量线圈数为 9 每槽导体数 0 5 3 绕组绕制过程记录 1 绕组绕制 检查线模的尺寸与作业的电机型号的线圈尺寸要求是否相符 将各 卷导线抽头抽出聚拢 一起套入导线保护套 将保护套置于绕线夹板内 用夹板夹紧 松紧程度适当 将线模安置于绕线机出轴上 装入压板用螺母固定 将绕线机计数器拨 至 0 把绑扎棉纱线嵌入线模的扎线槽中 将玻璃丝管套入需要的并绕根数进行绕线 绕至需要匝数后停机 用棉纱线把绕好的绕线扎紧 拆下螺母和压板 卸下线模后取出 线圈 至于搁架上 两根出线应留有约 10cm 的出线用于端接 并应各套上一段 6cm 左右 的玻璃丝管 4 绕组下线过程记录 1 检查定子铁芯槽是否平整 无毛刺 焊渣 否则需用锉刀休整 将已裁剪好的 槽绝缘纸纵向折成 U 形插入槽中 绝缘纸光面向里 便于向槽内嵌线 下线前检查 a 槽绝缘露出铁芯两端的长度是否对称 均为 5mm 左右 b 槽绝缘在槽中的位置是否 均匀 是否有单边现象 覆盖半边 裸露半边 如图为放入 U 型绝缘纸 2 绕组下线 每一槽嵌线时都要注意注意 a 下线前先把线圈边捏紧 搓扁 方便通过槽口 在 准备下线的槽口预先放置两片引导纸片 引导导线进入槽内的同时防止槽口铁质刮蹭导 线漆膜 b 已嵌好线的槽要插入折成 型的覆盖绝缘 防止绕线漏出 c 插好覆 盖后 用压线板把线圈压紧 压平 再插入槽楔 d 吊边处理的线圈要垫上纸片 放置 漆膜损伤 e 最终 6 个接线端子用三种不同颜色的电工胶带标识 本次实训采用独立线圈下线 嵌线完成后再接线的方式 下线时注意将所有的出线 端从定子的同一端 面端 引出 方便接线 另一端 底端 不留引出线 此电机采用 18 槽 2 极单层交叉式绕组 其下线操作的顺序为 取 A 相绕组一个大跨距的线圈 水平拿起 将靠近自己的一边 应该被放置在 2 槽的元件边 到 2 槽中 远离自己的另一边 应该被放置在 10 槽的元件边 先吊边 注意整理所吊边的形状使不干扰后面的操作 再取 A 相第二个大线圈元件 将近边 应 该被放置在 1 槽的元件边 嵌放在 1 槽中 另一边 应该被放置在 9 槽的元件边 元件 边吊边 取 C 相绕组一个小跨距的线圈 隔 1 个槽 将此线圈的近边嵌放在 17 槽中 另 一边吊边 取 B 相绕组一个大线圈 隔 2 个槽嵌放到 14 槽 注意此时另一边不再吊边 而 是直接嵌放进 3 槽中 沉边 之后的新取来的元件在隔一槽嵌放近一边之后 另一边就可以直接沉边 不再需 要的吊边处理了 其他系安全全部嵌放好后 再来处理最先被吊边的 3 个元件边 图中一部分元件边已放入 另一部分还处于吊边状态 嵌线完成后 解开所有的线圈扎线 在线圈之间垫放相间绝缘 按照三种极对数 电机的各自连线形式端接 端接时先将引出线末端打磨去漆 可以用砂纸 小刀 捏夹 等刮掉漆膜 两根线各套上 1mm 的玻璃丝管 在在其中一根预套一段 5mm 丝管 去漆部分扭结点焊后 把预套上的 5mm 管褪到连接处 将裸铜部分保护起来 6 个接 电源的出线端套上 1mm 玻璃丝管后焊上接线鼻 注意各段预留出线的长度不宜过短或 过长 如图为装好了层间绝缘的定子 5 电机完整装配后的测试记录及分析 装配完成的电机如上图 三相异步电动机的电气性能测试项目主要有如下几项 1 判别三相绕组首尾端 若接端线是注意槽编号或接线端子标识 一般可以直接判断各接线鼻的名号 当电 动机接线板损坏 定子绕组的 6 个线头分不清楚时 不可盲目接线 以免引起电动机内 部故障 因此必须分清 6 个线头的首尾端后才能接线 具体操作如下 先将 6 个线头两两分组 分清三相绕组各相的两个线头 并将各相绕组端子假设 为 U1 和 U2 V1 和 V2 W1 和 W2 取 A 相两个端子 人为确定其一为 U1 另一个为 U2 V1 和 V2 W1 和 W2 暂不能确定 U1 U2 间加直流电 干电池 万用表测 V1 和 V2 间电位 微安档 注视万用 表 U 相通电瞬间 若万用表示数为正 则接电池正极的线头 U1 与万用表负极所接 的线头同为首端或尾端 即红笔接的是 V2 黑笔接的是 V1 如万用表示数为负 则接电 池正极的线头与万用表正极所接的线头同为首端或尾端 同样方法测 C 相首尾顺序 图 3 4 电源法测三相绕组首尾端原理 2 用万用表测试三相直流电阻平衡 6 个接线鼻两两测试直流电阻 判断哪两个为一相绕组的首端尾端 并测试三相电阻 是否平衡 否则重新检查各处端接是否接牢 各处绝缘是否有不严密的地方 设计表格 记录三相电阻值 用万用表依次测量 ABC 三相 每相的线圈电阻 我们组测的时候三相电阻只能测出 2 相 A 相电阻 12 6 B 相电阻 12 8 3 用兆欧表测试绝缘耐压 检测三相绕组每相对地的绝缘电阻和相间绝缘电阻 具体方法为 将兆欧表输出电 压调至 1000V 根据已判断出的 6 个端子的相属关系 将 L 端接 A 相任一端 E 端接 B 相任一端 起动兆欧表输出 测试两相间绝缘耐压 同样方式测其他相 再将 L 端接绕 组端子 E 端接定子铁芯 启动兆欧表测试相绕组对地绝缘耐压 各绝缘阻值不得小于 0 5M 测试时将兆欧表输出电压调至 1000V 依次测量定子铁芯和 A B C 三相间的绝缘电 阻以及 A B C 三相之间的绝缘电阻 若兆欧表的读数显示为 1M 说明绕制的定子三 相绕组符合要求 四 实训总结与心得体会四 实训总结与心得体会 思考题 1 由于绕组匝数减少较多 装配好的电机实际不能上电运行 分析 如果仍接额 定 220V 市电会有什么结果 为什么 如果有可调电源 需要如何调整电源的电压或者频 率来满足电机的安全运行条件 同时电机的启动 额定 最大转矩值如何变化 答 如果仍接额电电压可能会烧毁电机 因为改变绕组数据对电机影响很大 减少 匝数那就是增大电动机空载电流 如定子绕组匝数过少 将会影响电动机的启动力矩 因为电动机的启动力矩随着漏电抗的增大而降低 而漏电抗却与绕组匝数的平方成正比 显然每相绕组匝数过少 将引起漏电抗小 使电机转矩变大 2 原设计 50Hz 电源使用的三相异步电机改用电压不变的 60Hz 电源 绕组应如 何改造 依据是什么 答 1 磁通与电压与频率的比值成正比 电压相同 频率升高 磁通减小 铁芯不 会饱和 可以使用 2 频率升高 转速升高 相同功率是 输出转矩下降 3 离开具体参数谈效率 与频率没有必然联系 但是 一般而言 电机工作在额定 参数下 包括额定频率 效率最高 3 检测发现三相绕组有一相断路 电机气隙中磁场会发生何种变化 会对电机的 启动 运行产生什么影响 如果有一相绕组的首位端接反 一相反接 电机还能否空载起 转 能否带额定负载 答 三相电动机运行中有一相断开 其气隙磁场由原来的圆形旋转磁场转换为幅值 变动 非恒速旋转的椭圆形旋转磁场 气隙磁场的椭圆度随转差率 s 变化 s 愈大 磁场 的椭圆度愈大 其机电转换能力愈差 缺相时电机电流的变化 正常起动或运行时 三 相电机为对称负载 三相电流大小相等 小于或等于额定值 出现一相断线后 三相电 流不均衡或过大 起动时缺相 电动机不能起动 其绕组电流为额定电流的 4 7 倍 发热量为正常温升的 16 49 倍 因其迅速超过允许温升而使电动机烧毁 运行中缺相 当满载时缺相 电动机处于过流状态 即电流超过额定电流 电动机会从疲转变为堵转 未断相的线电流增加更多 引起电动机迅速烧毁 轻载运行电动机断相时 未断相的绕 组电流迅速增加 使这相绕组由于温升过高而被烧毁 缺相运行对于长期工作制运行的 鼠笼式电动机的危害很大 这类电动机被烧毁的事故中 60