电动机培训教案

6马达部6.1电机的基本结构和工作原理6.1.1三相异步电机的基本结构。三相异步电动机由定子和转子两个基本部分构成。图2.6-1电机的基本构成1 .端子箱2 .定子铁心3 .定子绕组4 .旋转轴5 .转子6 .风扇7 .罩壳8 .轴承9 .底座10、端盖11 .轴承罩6.1.1.1定子定子是用于产生旋转磁场电动机固定部。 它主要由定子铁心、定子绕组、机台等组成。(1)定子铁心。 定子铁心用相互绝缘的硅钢板折叠成圆筒形状，内周面有均匀分布的槽，收纳三相绕组。(2)定子绕组。 定子绕组由多个线圈连接而成. 线圈缠绕着绝缘的铜线或铝线。 三相定子绕组的3个前端和3个前端分别与电动机导线盒的6个端子连接。(3)支架。6.1.1.2转子是电动机的旋转部分，由转子铁心、转子绕组和旋转轴等部件构成。 其作用是通过旋转磁场得到转矩。 根据结构，转子分为笼式和绕组式。(1)笼形转子。 该转子用铜条安装在转子铁心的槽中，两端用端环焊接，形状像轿厢。 中小电力的电动机(100kW以下)现在基本采用铝铸造方式。笼形异步电动机结构简单，工作可靠，维护方便，应用广泛。(2)绕组式转子。 绕组式转子的绕组与定子绕组相似，三相绕组连接成星形，三根端子线与安装在旋转轴上的三个铜环连接，通过一组电刷与外部电路连接。图3-5绕组式转子(a )外形(b )绕组绕组式电机的特点是，通过滑环和电刷将附加电阻与转子电路连接，可以改善起动性能，调节转速。6.1.2三相异步电机的工作原理三相异步电动机的三相定子绕组U -U、V -V、W -W通过y接线与三相电源连接，流过电流。三相绕组中流过三相电流，这三相电流的振幅相同，周期相同，但相位不同。图3-6绕组与y型和电流波形(a )三相对称绕组y型和(b )三相对称电流的波形连接根据右手法则，手掌朝向北极(n极)，拇指表示相对运动的方向，电流的方向用四个手指表示。这是感应电动式和感应电流的方向。 左手法则是电动的，当导线上有电流时，受电流力的一侧左手朝向n极，四个手指表示电流的方向，拇指为力的方向。 f表示受力方向的是上导线向右作用的力，下导线向左作用的力。 这两个力的合成，轿厢沿中项旋转，沿中项的结果与处理面的磁场方向一致，轿厢旋转的速度越来越快，但与旋转磁场的速度不同。 如果与旋转磁场的速度相同，则没有相对运动，因此不能切断磁力线，也不能产生感应电动式和感应电流，因此也没有电磁力。 只能越旋转越快，但不能与磁场的速度同步。图3-7基于三相电流的旋转磁场的示意图三相定子的止转、止转不动，定子也不动，但在不动的绕组中流过三相交流后，相互的相位偏移120度，结果形成空间旋转磁场，该空间旋转磁场旋转还很快。 例如，如果电在一秒内达到50个周期，那么一分钟就达到3000次，当然这也和磁极对数有关系。由此，流过定子绕组的三相电流均产生的合成磁场随着电流的交变在空间上不断旋转，因此被称为旋转磁场。 旋转磁场切断转子铁心槽的导体，使闭合的导体产生电流，转子导体电流和旋转磁场相互作用产生电磁转矩，使转子旋转。为了使电动机的转子反相旋转，只要调换与三相电源连接的三相绕组中的任意两个位置，使旋转磁场反相旋转即可。旋转磁场的旋转方向与电流的相位顺序一致，旋转磁场的速度与电源频率f成正比，与旋转磁场的磁极对数p成反比。 以每分钟计算旋转速度时，旋转磁场的旋转速度如下所示(3-6)式中： f-电源频率P-磁极对数。电机的转子转速与旋转磁场的转速不相等。 这是因为转子的转速和旋转磁场的转速相等时，转子导体和旋转磁场之间没有相对运动，导体内不产生电动势和电流，因此没有电磁力，电动机转速和旋转磁场的不同是保证电动机旋转的必要条件。 三相异步电动机的转子的转速n比旋转磁场的转速小，其差的程度常用滑动率s表示(3-7)通常额定负载下的滑动率约为0.010.06。如果三相异步电动机的磁极对数为2，电源频率为50 Hz，其滑动率为S=4%，则已知该电动机的转速是多少解：电机旋转磁场的转速为因为因此，n=n1 (1- s )=1500 (1- 0.04 )=1440 (r/min )滑移率是分析异步电机运行状况的重要参数。 在电动机通电而转子不旋转时(起动最初瞬间或电动机变为过载而锁定时)，n=0，S=1； 转子无负荷运转时，如果其转速非常接近旋转磁场的转速，则s0。 因此，异步电动机的滑动率在0-1的范围内变化，即0 S 1，通常额定负载下的滑动率约为0.010.06。6.1.3直流电机的工作原理6.1.3.1直流由定子和转子构成。定子的作用是向励磁线圈通入直流电流进行励磁，产生磁场。转子的作用是在通电后产生电磁转矩。直流电源的通电导线在磁场中起电磁力的作用，其方向由左手法则决定。实际直流电机的电枢根据实际用途需要多个线圈。 线圈分布在电枢铁心表面的不同位置，按一定规则连接，构成电动机的电枢绕组。 磁极n、s也根据需要交替设置多对。6.1.3.2直流电机的结构直流电动机主要由静止的定子和旋转的转子构成。 定子的作用是产生磁场，由主磁极、整流极、电刷装置和支架等组成。 转子的作用是产生感应电动势和电磁转矩，由转子铁心、转子绕组、换向器、轴和风扇等组成。(1)定子直流电动机的定子如图所示。主磁极：主磁极的作用是产生主磁场。机台：机台也称磁轭，作为各磁极间的磁通道，同时也作为电动机的机械支架发挥作用。转极：相邻的2个磁极之间的小磁极称为转极，其作用是产生追加磁场而减弱换向器和电刷之间的火花避免烧蚀。(2)转子a转子铁芯。 转子铁芯具有收纳转子绕组的作用和作为电机磁路的一部分的作用。b转子绕组。 转子绕组的主要作用是产生感应电动势，流过电流，使电机机械、电能转换。c换向器。 转子轴的一端装有换向器，换向器由许多铜片构成，片与片之间用云母绝缘。6.1.3.4直流电机的励磁方式(1)直流他励电动机在这种电动机中，励磁绕组和转子绕组没有电连接，励磁电流从另一直流电源(例如电池组)供给。(2)直流并联励磁电动机在这种电动机中，励磁绕组和转子绕组并联，励磁绕组的两端电压是转子绕组的两端电压，其值高，但由于励磁绕组被细导线缠绕，其匝数较多，因此具有较大的电阻，通过励磁绕组的励磁电流变小。(3)直流串联励磁电动机在这种电动机中，励磁绕组与转子的绕组电阻串联连接，励磁绕组的电阻越小越好，以免励磁绕组引起大的损失和电压降，因此，串联励磁绕组通常用粗导线卷绕，其匝数也少。(4)直流双励磁电动机这种电动机有两个励磁绕组，一个与转子绕组并联，称为并联励磁绕组，另一个与转子绕组串联，称为串联励磁绕组。 电动机的磁通量由这两个绕组内的励磁电流产生。6.1.4三相电机端子箱内的接线方法三相电机的三相定子绕组每相绕组有两根引出线。 一个叫做开头，另一个叫做末端。 分别用D3和D6表示第二相绕组始端为D2、终端为D5的第三相绕组的前端. 这6根引线被导入端子箱的接线柱，接线柱相应地显示D1D6的标记，参照图(1)。 三相定子绕组的六根端能够将三相定子绕组连接成星形或三角形，星形接线法是将三相绕组的端部并联连接，用铜片连接D4、D5、D6这三个端子，将三相绕组的端部分别连接成三相交流电源，将D1、D2、D3分别连接成a、b、c相电源。 三角形接线的法则是，连接第一相绕组的前端D 1和第三相绕组的前端D6，进而接通一相电源即第二相绕组的前端D2与第一相绕组的前端D4连接，接通第二相电源的第三相绕组的前端D3与第二相绕组的前端D5连接，与第三相的电源连接。 即，端子D1和D6、D2和D4、D3和D5分别用铜板连接，如图(3)所示连接三相电源。 电动机是星形的还是三角形的，根据制造商的规定，可以从电动机铭牌上查到。 三相定子绕组的前端是厂家预先设定的，虽然决不能任意反转，但是三相绕组的前端可以一起反转，例如使三相绕组的前端D4、D5、D6反转作为前端，以D1、D2、D3为终端，但是单独使一相绕组的前端反转不反转的话会发生接线错误。 如果端子箱发生接线错误，或者绕组的前端错误，则电机无法正常启动，长时间通电后启动电流变大，电机的发热变得严重，影响寿命，如果重，则电机绕组烧坏，或者电源短路。 在一般的电动机的各相绕组中，头线o -头被称为头线，另一头被称为末端，第一相绕组的末端用D1表示，末端用D4表示的第二相绕组的末端和末端分别用D2和D5表示，第三相绕组的末端和末端分别用D3和D6表示这6条引线导入端子箱的终端，接线方法如图所示6.2电机的运行方式6.2.1电机可在额定冷却空气温度下以铭牌的输出长时间运行。6.2.2电机线圈和铁芯的最高监控温度，按厂家铭牌规定运行，任何运行方式都不得超过该温度。 无铭牌者可按下表16规定运行(环境温度按35计算)。表16 :电机各部分的容许温度和温度上升部位绝缘等级测定方法a类e类b类f级h级t.ttt.ttt.ttt.ttt.tt定子绕组100651158012085140105165130电阻法转子绕组100651158012085140105165130电阻法定子铁心100651158012085140105165130温度计滚动轴承t=100 t=65温度计滑动轴承t=80 t=45温度计注释：1运转中实际控制温度，高压电动机指铁心表皮温度，低压电动机指壳体温度2由于测量方法和测量部位不同，所以最高允许温度和实际的控制温度不同。6.2.3电动机一般可在额定电压的-5%至10%范围内运行，其额定输出功率不变。 6kV电机的电压范围为5.7KV到6.6kV，380电机电压范围为361v417v，不包括直流电机。6.2.4电动机以额定输出运行时，相间电压的不平衡率不得超过5%。 三相电流的最大和最小相电流的差不得超过额定值的10%。 而且，任何相电流都不得超过额定值。6.2.5电动机运转时，每个轴承测量的振动不得超过表2规定的值表2电机各部分的振动容许值额定转速(r/min )300015001000750以下振动值(2倍振幅) (mm )0.050.0850.100.12关于电机运行时的轴向直动值，滑动轴承不超过2mm4mm，滚动轴承不超过0.05mm。6.3电机的操作6.3.1关于绝缘电阻的规定6.3.1.1 6kV电机使用1000V2500V千分表测量绝缘电阻，绝缘前测量停电，用电气设备确认开关下的三相没有电压，测量绝缘。 测量三相间绝缘值为零，证明电机线圈无断线。 相对测定绝缘，常温下为1030，其值为6m以上。 测量绝缘时，请戴上电线手套，防止人的诱导，测量绝缘后进行对地放电。备注：钟表也称为兆欧表，是测量被测设备的绝缘电阻和高值电阻的仪表，由一只手构成发电机、集线器和三个端子(l :线路端、e :接地端、g :屏蔽端)。 挥手让钟每分钟转120圈。 其输出电压为直流。 由于手动转速不规则，产生脉动现象。 电动兆欧表电压是稳定的直流。 手动仪表的一般电压为500伏、1000伏和2500伏，电动仪表为500伏、1000伏、2500伏、5000伏和10000伏。 有些连续可变输出010000伏的电压。 读出的数据是兆欧姆或(m或g)。6.3.1.2 380V以下的低压交流、直流电动机和绕组式电动机的转子，应使用500V的千分表测量绝缘电阻，测量绝缘前的停电，使用检查用笔在接触器的下口分别检查三相无电压，测量绝缘。 测量三相间绝缘值为零，证明电机线圈无断线。 测量相对绝缘的值在0.5M以上。 测量绝缘时，请戴上电线手套，防止人的诱导，测量绝缘后进行对地放电。6.3.1.3容量在500KW以上的高压电动机(送风机、燃煤机、给水泵、循环泵、冷凝泵)的吸收比r60/r151.3 (吸收比摆动测定60s的绝缘电阻值与15s时的绝缘电阻值之比称为吸收比。 测定吸收比的目的是发现绝缘湿气。 吸收比除反映绝缘湿气外，还反映整体和局部缺陷。 变压器、大型电动机修理后进行的电气试验项目之一是测量绕组的绝缘电阻和吸收比，测量的电阻值必须在与上次相同的温度下比较，为上次值的1/2以上。 否则调查原因，报价及相关领导人。 电动机绝缘不良，不能输电起动。6.3.1.4电机停工2周内，且无检查人员，环境干燥的地面无积水时，输电和启动前无法测量绝缘，但电机被水浸湿、蒸汽湿润或怀疑时，应在输电和启动前测量绝缘电阻。6.3.1.5修理后的大型电动机轴承垫绝缘用1000V刻度盘测量，其值在0.5