电机学论文范文

1、电机学论文范文论文题目三相异步电动机启动常见故障分析学生姓名学 号所属学院机械电气专 业农业电气化与自动化班 级日 期三相异步电动机启动常见故障分析摘要：三相异步电动机在生产过程中发挥着极其重要的功能。但由于大部分电机使用年限较长， 且不少电机长年累月运行在较恶劣的环境中，电机烧毁的事故常有发生，而且呈上升趋向，严重影响着生产的平安、可靠、长周期运行。现针对电机烧毁原因及相应策略做一扼要分析和先容。关键词电动机 启动 故障二、电机绕组局部烧毁的原因及策略1 由于电机本身密封不良，加之环境跑冒滴漏，使电机内部进水或进进其它带有腐蚀性液体或气体， 电机绕组尽缘受到浸蚀， 最严重部位或尽缘最薄弱点发

2、生一点对地、 相间短路或匝间短路现象， 从而导致电机绕组局部烧坏。相应策略：尽量消除工艺和机械设备的跑冒滴漏现象；检验时注重搞好电机的每个部位的密封， 例如在各法兰涂少量 704 密封胶，在螺栓上涂抹油脂， 必要时在接线盒等处加装防滴溅盒， 如电机暴漏在易侵进液体和污物的地方应做保护罩； 对在此环境中运行的电机要缩短小修和中修周期，严重时要及时进行中修。2 由于轴承损坏，轴弯曲等原因致使定、转子磨擦（俗称扫膛）引起铁心温度急剧上升，烧毁槽尽缘、匝间尽缘，从面造成绕组匝间短路或对地“放炮”。严重时会使定子铁心倒槽、错位、转轴磨损、端盖报废等。轴承损坏一般由下列原因造成：轴承装配不当，如冷装时不均

3、匀敲击轴承内圈使轴受到磨损， 导致轴承内圈和轴承配合失往过盈量或过盈量变小， 出现跑内圈现象， 装电机端盖时不均匀敲击导致端盖轴承室和轴承外圈配合过松出现跑外圈现象。 无论跑内圈还是跑外圈均会引起轴承运行温升急剧上升以致烧毁， 非凡是跑内圈故障会造成转轴严重磨损和弯曲。 但中断性跑外圈一般情况下不会造成轴承温度急剧上升，只要轴承完好，答应中断性跑外圈现象存在。轴承腔内未清洗干净或所加油脂不干净。 例如轴承保持架内的微小刚性物质未 _ 清理干净，运行时轴承滚道受损引起温升过高烧毁轴承。轴承重新更换加工， 电机端盖嵌套后过盈量大或椭圆度超标引起轴承滚珠游隙过小或不均匀导致轴承运行时磨擦力增加， 温

4、度急剧上升直至烧毁。 由于定、 转子铁心轴向错位或重新对转轴机加工后精度不够，致使轴承内、外圈不在一个切面上而引起轴承运行“吃别劲”后温升高直至烧毁。 由于电机本体运行温升过高， 且轴承补充加油脂不及时造成轴承缺油甚至烧毁。 由于不同型号油脂混用造成轴承损坏。轴承本身存在制造质量新题目， 例如滚道锈斑、转动不灵活、游隙超标、保持架变形等。备机长期不运行，油脂变质，轴承生锈而又未进行中修。相应策略：卸装轴承时，一般要对轴承加热至 80100，如采用轴承加热器，变压器油煮等，只有这样，才能保证轴承的装配质量。安装轴承前必须对其进行认真仔细的清洗， 轴承腔内不能留有任何杂质，填加油脂时必须保证洁净。

5、尽量避免不必要的转轴机加工及电机端盖嵌套工作。组装电机时一定要保证定、转子铁心对中，不得错位。电机外壳洁净见本色，透风必须有保证，冷却装置不能有积垢，风叶要保持完好。禁止多种润滑油脂混用。 安装轴承前先要对轴承进行全面仔细的完好性检查。 对于长期不用的电机， 使用前必须进行必要的解体检查，更新轴承油脂。3 由于绕组端部较长或局部受到损伤和端盖或其它附件相磨擦，导致绕组局部烧坏。相应策略：电机在更新绕组时，必须按原数据嵌线。检验电机时任何刚性物体不准碰及绕组， 电机转子抽芯时必须将转子抬起， 杜尽定、转子铁芯相互磨擦。 动用明火时必须将绕组和明火隔离并保证有一定间隔。电机回装前要对绕组的完好性进

6、行认真仔细的检查确诊。4 由于长时间过载或过热运行，绕组尽缘老化加速，尽缘最薄弱点碳化引起匝间短路、相间短路或对地短路等现象使绕组局部烧毁。相应策略：尽量避免电动机过载运行。保证电动机洁净并透风散热良好。 避免电动机频繁启动， 必要时需对电机转子做动平衡试验。5 电机绕组尽缘受机械振动（如启动时大电流冲击，所拖动设备振动，电机转子不平衡等）功能，使绕组出现匝间松驰、尽缘裂纹等不良现象，破坏效应不断积累，热胀冷缩使绕组受到磨擦，从而加速了尽缘老化，终极导致最先碳化的尽缘破坏直至烧毁绕组。相应策略：尽可能避免频繁启动，非凡是高压电机。保证被拖动设备和电机的振动值在规定范围内。三、三相异步电动机一相

7、或两相绕组烧毁（或过热）的原因及策略假如出现电动机一相或两相绕组烧坏（或过热），一般都是由于缺相运行所致。在这里不作深刻的理论分析，仅作扼要说明。当电机不论何种原因缺相后，电动机固然尚能继续运行，但转速下降，滑差变大，其中 B、C两相变为串联关系后和 A相并联，在负荷不变的情况下， A 相电流过大，长时间运行，该相绕组必然过热而烧毁。为三相异步电动机绕组为 Y 接法的情况：电源缺相后，电动机尚可继续运行，但同样转速明显下降，转差变大，磁场切割导体的速率加大，这时 B 相绕组被开路， A、C 两相绕组变为串联关系且通过电流过大，长时间运行，将导致两相绕组同时烧坏。这里需要非凡指出，假如停止的电动

8、机缺一相电源合闸时，一般只会发生嗡嗡声而不能启动， 这是由于电动机通进对称的三相交流电会在定子铁心中产生圆形旋转磁场，但当缺一相电源后，定子铁心中产生的是单相脉动磁场，它不能使电动机产生启动转矩。因此，电源缺相时电动机不能启动。但在运行中， 电动机气隙中产生的是三相谐波成分较高的椭圆形旋转磁场，所以，正在运行中的电动机缺相后仍能运转，只是磁场发生畸变，有害电流成分急剧增大，终极导致绕组烧坏。相应策略：无论电动机是在静态还是动态，缺相运行带来的直接危害就是电机一相或两相绕组过热甚至烧坏。和此同时，由于动力电缆的过流运行加速了尽缘老化。非凡是在静态时， 缺相会在电机绕组中产生几倍于额定电流的堵转电

9、流。其绕组烧坏的速度比运行中忽然缺相更快更严重。 所以在我们对电机进行日常维护和检验的同时，必须对电机相应的MCC功能单元进行全面的检验和试验。尤其是要认真检查负荷开关、动力线路、静动触点的可靠性。杜尽缺相运行。结论：在电机损坏事故中 77%属于维护不良（如电机进水、轴承缺油、透风不畅等） 、检验不当（如轴承拆装不当、 缺陷消除不 _ 、附件不全等）、 机加工精度不符合要求（如对转轴堆焊后加工精度不够、端盖嵌套过盈量大等）、运行环境恶劣（如现场跑冒滴漏严重、水冲电机等）等原因所致。 希看以上分析能够对从事电工工作的职员有所帮助和鉴戒。? 金续曾 . 电机维修手册 . 中国水利水电出版社 .xx

10、? 郑新才 陈刚 . 电机原理及应用 . 中国水利水电出版社 .xx? 曾令全 李书全 . 电机学 . 机械工业出版社 .xx? 戴文进 徐龙权 . 电机学 . 清华大学出版社 .xx电机论文题目：电动机的发展前景与选择院 系： 工学院机械系专 业： 机械设计制造及其自动化班 级：姓 名：学 号：时 间： xx 年 5 月 31 日摘要 近几十年来，随着电力电子技术、微 电子技术及现代控制理论的发展，中、小 功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是 在乡镇企业及家用电器中，更需要有大量的中、小功率电动机。由于这种电动 机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也

11、越来越重要。 电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。 本文主要介绍了电动机技术发展及选择电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。常见的电动机可分为交流 电动机和直流电动机。 电动机是随着生产力的发展而发展的，反过来，电动机的发展也促进了社 会生产力的不断提高。从 19 世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生 产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构变化不大，但是电 动机的类型增加了许多， 在运行性能， 经济指标等方面也都有了很大的改进和 提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电动机的理论 基础上又发展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高

12、可靠性、好精确度 、快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支。 单相电机不能理解为直流电机 . 交流电机分单相电动机和三相电动机 . 没有 两相电机 .一、三相异步电动机的旋转原理三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，三相电源相与相之间的电压 在相位上是相差 120 度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也 互差 120 度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个 旋转磁场， 定子绕组产生旋转磁场后，转子导体（鼠笼条）将切割旋转磁场的 磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相

13、互作用产生电磁力， 电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向旋转起来。一般情况下，电动机的实际转速低于旋转磁场的转速不同步。为此我们称三相电动机为异步电动 机。二、单相交流电动机的旋转原理 单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。 单相电不能产生旋转磁场 . 要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加 上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差 90 度，起动绕组要串接一个 合适的电容， 使得与主绕组的电流在相位上近似相差 90 度， 即所谓的分相原理。 这样两个在时间上相差 90 度的电流通入两个在空间上相差 90 度的绕组，将会 在空间上产生（两相）旋转磁场，在这个旋转磁场作用

14、下，转子就能自动起动。目录摘要引言电动机分类、第一章 电动机分类、发展现状及未来1.1电动机分类1.2电动机技术发展现状1.3电动机的未来第二章电动机的工作原理2.1三相异步电动机的结构及工作原理2.2三相异步电动机的结构第三章电动机的选择3.1电动机种类、型式、额定转速、额定电压的选择3.2连续工作制电动机容量的选择3.3短时工作制电动机容量的选择3.4断续周期工作制电动机容量的选择3.5电动机容量选择的工程方法.总结_第一章电动机分类、发展现状及未来1.1电动机分类电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。1. 根据电动机工作电源的不同， 可分为直流电动机和交流电动机。其中交流

15、电 动机还分为单相电动机和三相电动机。2. 电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。 同步电动机还可 分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电动机可分为 感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异 步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直 流两用电动机和推斥电动机。3. 电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容运转式电动机、电 容起动运转式电动机和分相式电动机。按用途分类。电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动 机又分为电动工具用电动机、 家电用电动机及其它通用小型机械设备用电动机。

16、 控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。4. 电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。5. 电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动 机。1.2电动机技术发展现状电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。它是随着生产力的发展而发展 的，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从 19 世纪末期起， 电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然 电动机的基本结构变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技 术的发展，在一般旋转电动机的理

17、论基础上又发展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性、好精确度、快速响应的特点，已成为电动机学科的 一个独立分支。 电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力， 是国民经济各部门应用最多的动力机械。 在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产 机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电 力拖动具有控制简单、调节性能好、耗损小、经济，能实现远距离控制和自动 控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。 按照电动机的种类不同， 电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动 系统两大类。 纵观电力拖动的发展

18、过程，交、直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交 流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式， 19 世纪末期，由于 研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应 用，但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步， 对电力拖动在起动，制动，正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的，更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难 以实现这些要求，所以 20 世纪以来，在可逆，可调速与高精度的拖动技术领域 中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转 速系统。 虽然直流电动机具有调速性能优异这一突

19、出特点，但是由于它具有电刷与换向 器（又称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制（如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用），其电压等级，额定转速，单机容量 的发展也受到了限制。所以，在 20 世纪 60 年代以后，随着电力电子技术的发 展， 半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是 70 年代以来， 大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了 有利条件。诸如交流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽，稳态精度高，动态响应 快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能， 在调速性能方面

20、完全可与直流电力拖动媲美。除此之外， 由于交流电力拖动具有调速性能优良，维修费用低 等优点，将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动 而成为电力拖动的主流。步进电机随着现代高新产业的发展，电机技术的逐渐成熟，各式各样的电机如雨后春笋般出现。也正是在这时，步进电机顺应着时代产生了。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。它是用电脉冲信号进行控制， 将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，它最突出的优点是可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，并且用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可

21、行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。 随着微电子和计算机技术的发展，步进电动机的需求量与日俱增， 研制步进电机驱动器及其控制系统具有十分重要的意义。步进电机转动使用的是脉冲信号，而脉冲是数字信号，这恰是计算机所擅长处理的数据类型。 从 20 世纪 80 年代开始开发出了专用的 IC 驱动电路，今天，在打印机、磁盘器等的OA装置的位置控制中，步进电机都是不可缺少的组成部分之一。总体上说，步进电机有如下优缺点： 1不需要反馈，控制简单； 2与微机的连接、速度控制（启动、停止和反转）及驱动电路的设计比较简单；3没有角累积误差； 4停止时也可保持转距； 5没有

22、转向器等机械部分，不需要保养，故造价较低； 6即使没有传感器，也能精确定位；7根椐给定的脉冲周期，能够以任意速度转动；但是，这种电机也有自身的缺点，比如说难以获得较大的转矩；不宜用作高速转动；在体积重量方面没有优势，能源利用率低；超过负载时会破坏同步，速工作时会发出振动和噪声。说了这么多，那么步进电机到底是怎样的呢？现在让我们一起走入步进电机的世界探究探究吧。 首先说说步进电机的分类吧。步进电机在构造上有三种主要类型。他们分别是反应式（ Variable Reluctance ，VR）、永磁式（ Permanent Mag,PM）和混合式（ Hybrid Stepping,HS ）。他们由于组

23、成不同自然也各有其优缺点。反应式步进电机定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达 1.2 °、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为 7.5 °或 15°）。那么，这两种步进电机如果单独使用都不能满足达到最好效果，所以这时，混合式步进电机就应运而生了。它综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料， 转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但

24、结构复杂、成本相对较高。按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8 °/ 步，配上半步驱动器后，步距角减少为 0.9 °，配上细分驱动器后其步距角可细分达 256 倍（0.007 °/ 微步）。由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。 同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。那么，步进电机的工作原理又到底是怎样的呢？我通过查阅了大量资料，现在就以三项步进电机为例说明一下步进电机的工作原理。三相步进电机的定子铁心上有六

25、个形状相同的大齿，相邻两个大齿之间的夹角为 60 度。每个大齿上都套有一个线圈，径向相对的两个线圈串联起来成为一相绕组。 各个大齿的内表面上又有若干个均匀分布的小齿。转子是一个圆柱形铁心，外表面上圆周方向均匀的布满了小齿。转子小齿的齿距是和定子相同的。设计时应使转子齿数能被二整除。但某一相绕组通电， 而转子可自由旋转时， 该相两个大齿下的各个小齿将吸引相近的转子小齿， 使电动机转动到转子小齿与该相定子小齿对齐的位置，而其它两相的各个大齿下的小齿必定和转子的小齿分别错开正负 1/3 的齿距，形成“齿错位”，从而形成电磁引力使电动机连续的转动下去。 和反应式步进电动机不同， 永磁式步进电动机的绕组

26、电流要求正，反向流动，故驱动电路一般要做成双极性驱动。混合式步进电动机的绕组电流也要求正， 反向流动，故驱动电路通常也要做成双极性。这大概就是步进电机的工作原理了。当然，由于步进电机不能直接接到交直流电源上工作，所以，就而必须使用专用设备步进电机驱动器 . 步进电机驱动系统的性能，除与电机本身的性能有关外，也在很大程度上取决于驱动器的优劣。典型的步进电机驱动系统是由步进电机控制器、 步进电机驱动器和步进电机本体三部分组成。步进电机控制器发出步进脉冲和方向信号，每发一个脉冲，步进电机驱动器驱动步进电机转子旋转一个步距角，即步进一步。步进电机转速的高低、升速或降速、启动或停止都完全取决于脉冲的有无

27、或频率的高低。 控制器的方向信号决定步进电机的顺时针或逆时针旋转。通常，步进电机驱动器由逻辑控制电路、功率驱动电路、保护电路和电源组成。 步进电机驱动器一旦接收到控制器的方向信号和步进脉冲， 控制电路就按预先设定的电机通电方式产生步进电机各相励磁绕组导通或截止信号。 控制电路输出的信号功率很低，不能提供步进电机所需的输出功率，必须进行功率放大，这就是步进电机驱动器的功率驱动部分。 功率驱动电路向步进电机控制绕组输入电流，使其励磁形成空间旋转磁场，驱动转子运动。保护电路在出现短路、过载、过热等故障时迅速停止驱动器和电机的运行。当然，步进电机也有一个特别大的缺点，那就是发热较为严重。通常见到的各类

28、电机，内部都是有铁芯和绕组线圈的。绕组有电阻，通电会产生损耗， 损耗大小与电阻和电流的平方成正比， 这就是我们常说的铜损，如果电流不是标准的直流或正弦波， 还会产生谐波损耗；铁心有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗，其大小与材料，电流，频率，电压有关，这叫铁损。铜损和铁损都会以发热的形式表现出来，从而影响电机的效率。 步进电机一般追求定位精度和力矩输出，效率比较低，电流一般比较大，且谐波成分高，电流交变的频率也随转速而变化， 因而步进电机普遍存在发热情况， 且情况比一般交流电机严重。步进电动机也有其独特的地方，它同时以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。 那么，步进电机又有那些

29、特点呢？第一，一般步进电机的精度为步进角的 3-5%，且不累积。第二，步进电机外表允许的最高温度。 由于步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步， 因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点； 一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏 130 度以上，有的甚至高达摄氏 200 度以上，所以步进电机外表温度在摄氏 80-90 度完全正常。第三，步进电机的力矩会随转速的升高而下降。 当步进电机转动时， 电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。 在它的作用下， 电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。第四，步进电机低速时可以正常运转 , 但若高于一定速度就无法启动 , 并伴有啸叫声。步进电机有一个技术参数： 空