三相异步电动机选用及拆装

1、 三相异步电动机选用及拆装任务1.1三相异步电动机的选择与使用异步电动机的特点和分类特点：运行可靠、结构简单、制造方便、维护容易、价格低廉等，应用广泛。分类：三相异步电动机和单相异步电动机。单相异步电动机与三相异步电动机 单相异步电动机因容量小，在实验室和家用电器设备中用得较多；而三相异步电动机则广泛用于生产中。 三相异步电动机的种类及外形图YS系列YEJ系列电磁制动式 JR系列绕线型 MC / MY单相铝壳式YB2隔爆型 Y2系列YS系列YS系列YS系列第一节 三相异步电动机的结构与工作原理 一、 三相异步电动机的基本结构二、 三相异步电动机的工作原理一、 三相异步电动机的结构 三相异步电动

2、机的种类很多，但它们的基本结构类似，都是由定子和转子构成的，在定子和转子之间留有一定的气隙此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件，如图所示。1.转子2.定子罩壳机座接线盒端盖轴承盖吊环端盖接线盒转子转轴定子铁芯定子绕组风扇罩壳电动机的结构及外形一、转子作用：产生旋转力矩，拖动生产机械旋转。组成：转子铁芯、转子绕组、转轴等。转轴：固定转子铁芯和传递功率（中碳钢）。转子铁芯：磁路的一部分（厚0.5mm的硅钢 片叠成圆柱体），套在转轴上。转子绕组：笼型转子和绕线型转子两种。槽：用于放置转子绕组转子铁芯（1）笼型转子（鼠笼式电动机）图2-3 鼠笼型转子结构 铜条导条铜排转子导电环导电环铁芯笼子铸

3、铝转子铸铝的笼型转子风叶风叶转子铁芯槽中浇入铝液并全部浇注铸铝条铸铝条（2）绕线型转子（与定子绕组相似）绕线型转子结构 转子铁芯转子三相绕组集电环转子绕组接线头 电刷及刷架电刷外接线转轴镀锌钢丝箍绕线型转子（接线）集电环至外电阻 电刷转子三相绕组定子绕组图2-4 绕线型转子绕组与外加变阻器的连接 绕线型转子（启动时用 ）提刷装置 电刷集电环切断电阻二、定子 定子是电动机的固定部分，是用来产生旋转磁场的，一般由定子铁芯、定子绕组和外壳等组成。（1）定子铁芯定子铁芯是电动机磁路的一部分，是由厚度为0.35mm0.5mm、表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成的圆筒。由于硅钢片较薄而且片与片之间是绝缘的，

4、所以减少了由于交变磁通通过引起的铁芯涡流损耗。铁芯内圆有均匀分布的槽口，用来嵌放定子绕组。(a)定子铁芯 (b)定子硅钢片 (c)转子硅钢片定子铁芯、硅钢片和转子硅钢片（2）定子绕组的组成1定子绕组是电动机电路的一部分，由绝缘铜线或铝线绕制而成。中、小型三相电动机多采用圆漆包线大、中型三相电动机则用较大截面的绝缘扁铜线或扁铝线绕制。（2）定子绕组的组成2由三个彼此独立的绕组组成（每个绕组即为一相），通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。在空间彼此相隔120电角度，每相绕组的多个线圈均匀分布嵌放在定子铁芯槽中。定子绕组的3个首端U1、V1、W1和3个末端U2、V2、W2，都通过外壳上的接线盒连接

5、到三相电源上。定子星形接法与三角形接法 (a) 星形接法 (b)三角形接法 图2-7 定子绕组的星形和三角形连接（3）外壳吊环机座接线盒端盖轴承盖吊环机座：由铸铁或铸钢浇铸成型，其作用是安装和固定电动机的。机座的外壳一般铸有散热片，具有散热功能。端盖：由铸铁或铸钢浇铸成型，分布在电动机的两端，其作用是把转子固定在定子内腔中心，使转子能够在定子中均匀地旋转。轴承盖：由铸铁或铸钢浇铸成型，其作用是固定转子，使转子不能轴向移动；另外，还具有存放润滑油和保护轴承的作用。接线盒：一般是由铸铁浇铸的，其作用是保护和固定绕组引出线端子。吊环：一般是用铸钢制造，安装在机座的上端，用来起吊、搬抬三相电动机。3其

6、他风扇：通风冷却电动机。定子与转子间的空气隙（0.21.5mm）： 气隙太大，运行时功率因数会降低； 气隙太小，装配困难，运行不可靠，使附加损耗增加以及使启动性能变差。二、 三相异步电动机的工作原理定律电磁感应、全电流、电路、电磁力等。旋转磁场电动机旋转的动力。基本原理在定子绕组中，通入三相交流电所产生的旋转磁场与转子绕组中的感应电流相互作用产生的电磁力形成电磁转矩，驱动转子转动，从而使电动机工作。（1）三相交流电可产生旋转磁场（2）转子转动原理1旋转磁场的产生2旋转磁场的转向3旋转磁场的极数4旋转磁场的转速5三相异步电动机的工作原理1旋转磁场的产生（a）三相交流电可产生旋转磁场 （b）电动机

7、转动原理 旋转磁场的产生 马蹄形磁铁铜框笼型转子通电后，磁针转动定子三相电流产生的旋转磁场 图2-10 三相定子绕组及其波形 星形连接三相对称电流波形iA=Imsint 参考方向iB=Imsin（t120）iC=Imsin（t+120）三相电流互成120，相序A-B-C t =0 t =60t =90t =180图2-11 三相电流产生的旋转磁场顺时针转60o顺时针转90o顺时针转180o磁场三相对称交流电流，产生一对磁极（磁极对数p=1）合成的随时间变化的旋转磁场。当电流经过一个周期的变化（t =0360）时，合成磁场也顺时针方向旋转360的空间角度。2旋转磁场的转向改变旋转磁场的转向相序A

8、-B-C相序A-C-B t =0 t =603旋转磁场的极数图2-13 四极旋转磁场定子绕组分成两部分定子绕组分成两部分,绕组始端之间相差602个N极2个N极转过定子电流电角度的一半电流变化一周，旋转磁场在空间只转了半周旋转磁场的转速与电动机的合成磁极对数有关，且与磁极对数成反比。磁极对数p=24三相异步电动机的工作原理同步转速转子感应电流 旋转磁场定子绕组转子转速感应电动机：电磁感应传递能量定子绕组通电旋转磁场感应电动势（右手定则）转子感应电流 受电磁力F作用（左手定则）对转轴产生电磁转矩T（顺时针）转子以转速n顺着旋转磁场的方向旋转 第二节 三相异步电动机的运行 一、 转差率二、 电磁转矩

9、三、 三相异步电动机的三种运行状态一、转差率三相交流电产生的旋转磁场的转速 n0=60f1/p 转/分（ r/min ） 磁极对数Pl23456同步转速n0（r/min）300015001000750600500p 磁极对数（由三相定子绕组的布置和连接决定）。 p=l为2极；p=2为4极；p=3为6极f1 （Hz）：定子电流频率电动机 p 固定，且f1也固定，则n0也是固定的（1）异步电动机转子转速n不可能达到同步转速n0“异步” 电动机工作的必要条件（nn0）。 假设n=n0，则转子与旋转磁场间无相对运动转子导体不再切割磁力线感应电动势、感应电流和电磁转矩均为零，转子也不能继续以n0的转速转

10、动。异步电动机的转速转差电动机的同步转速n0与转子的转速n之差。转差率s转差与同步转速n0的比值 s=(n0 n)/ n0 100% n=(1s)60 f1/ p转差率电动机启动时n=0，s=1；当n=n0时（理想空载运行），s=0；稳定运行时，n接近n0，s很小，一般在2%7%。 例：一台四极异步电动机，三相电源频率为50Hz，额定转差率为0.04，则其在额定运行时转速为 n =(1s)60f /p =(10.04)6050/2=1440r/min二、电磁转矩T电磁转矩 T 的产生转子电流I2在旋转磁场中受到电磁力的作用： T=kT I2 cos2 T （Nm）电动机的电磁转矩； （Wb）旋

11、转磁场每极的磁通量； I2 （ A ） 转子电流的有效值； kT 与电动机结构相关的常数；cos2转子电路的功率因数。转子电流的有功分量三、三相异步电动机的三种运行状态图2-15 三相异步电动机的三种运行状态(a) 电磁制动状态 (b) 电动机状态 (c) 发电机状态第三节 三相异步电动机的特性 一、 机械特性二、 三相异步电动机的铭牌数据三、 三相异步电动机的选择一、机械特性（1）三相异步电动机的转矩特性T=f(s)当定子外加电压U1和频率f1一定时（磁通量基本不变），转矩T与转差率s的关系曲线T=f(s)。（2）三相异步电动机的机械特性n=f(T)转速与转矩的关系曲线（1）三相异步电动机的

12、转矩特性图2-16理想空载： s=0，n=n0，T=0临界转矩：最大值Tm临界转差率Sm额定转矩TN启动转矩Tst（2）三相异步电动机的机械特性稳定区硬特性硬特性不稳定区在稳定区内某一点时，电磁转矩与负载转矩相平衡而保持匀速转动。自动适应负载转矩的变化不能自动适应负载转矩的变化 额定转矩TNTN：电动机在额定电压下，带上额定负载，以额定转速运行，输出额定功率时的转矩； 是电动机长期持续工作时轴上输出转矩的最大值。 TN=9550PN/nNPN （kW） 异步电动机的额定功率；nN （ r/min）异步电动机的额定转速；TN （ Nm ）异步电动机的额定转矩。最大转矩（临界转矩）TmTm：电动机

13、转矩的最大值表示。“闷车”当负载转矩超过Tm时，电动机将带不动负载而发生停车。此时电动机的电流（堵转电流）立即增大到额定电流值的67倍，将引起电动机严重过热，甚至烧坏。过载能力允许电动机短时间接近Tm过载运行。过载系数最大转矩Tm与额定转矩TN之比 =Tm/TN 一般为1.82.2启动转矩TstTst ：电动机在接通电源被启动的最初瞬间，n=0，s=1时的转矩。启动能力（Tst/TN）取1.32.2 为保证电动机能够启动，则Tst TL 电动机一旦启动，会迅速进入机械特性的稳定区运行。 堵转现象：当TstTL时，电动机无法启动，电流达最大，造成电动机过热，也会烧坏电动机。电动机静止时的负载转矩

14、二、 三相异步电动机的铭牌数据应了解电动机铭牌数据的含义。例：Y132M-4型三相异步电动机。表2-1三相异步电动机的铭牌三相异步电动机型号Y132M-4功率7.5 kW频率50 Hz电压380 V电流15.4 A接法转速1440 r/min绝缘等级B工作方式连续年 月 日电机厂1型号2电压及接法3电流4功率、功率因数和效率5频率6转速7绝缘等级8工作方式9防护等级1型号型号：表示电动机类型、用途和技术特征的代号。 Y132M-4Y三相鼠笼型异步电动机，名称代号的意义；132机座中心高132mm；M机座长度代号（L/长机座，M/中机座，S/短机座 4磁极数（磁极对数p=2） 大写拼音字母和数字

15、组成表2-2 常用三相异步电动机产品名称代号及汉字意义产 品 名 称新代号（旧代号）汉 字 意 义适 用 场 合鼠笼式异步电动机Y，Y-L（J，JO）异步一般用途绕线式异步电动机YR（JR，JRO）异步 绕线小容量电源场合防爆型异步电动机YB（JB，JBS）异步 防爆石油、化工、煤矿井下防爆安全型异步电动机YA（JA）异步 安全石油、化工、煤矿井下高启动转矩异步电动机YQ（JQ，JQO）异步 启动静负荷、惯性较大的机器表中Y、Y-L系列是新产品。Y系列定子绕组是铜线，Y-L系列定子绕组是铝线。2电压及接法额定电压UN ：电动机额定运行时，加在定子绕组出线端的线电压。 电源电压波动应在UN 5%

16、范围内。过高，易烧毁；过低，难启动，可能带不动负载，易烧坏。三相异步电动机的额定电压有380V、3 000V、6 000V等多种。电压接法Y系列三相异步电动机的额定电压为380V；电动机如标有两种电压值，如220/380V，则电源电压220V时，电动机作三角形连接； 电源电压380V时，电动机作星形连接。通常，Y系列4kW以上的三相异步电动机运行时均采用三角形接法，以便于采用Y-换接启动。3电流额定电流IN ：电动机在额定运行时，定子绕组中的线电流。 若超过额定电流（过载）运行，三相电动机就会过热乃至烧毁。4功率、功率因数和效率额定功率PN ：电动机在额定运行状态下，其轴上输出的机械功率。 对

17、电源来说电动机为三相对称负载，则电动机的输入功率： P1N =UN IN cos功率因数cos：定子相电压与相电流相位差的余弦。电动机的效率：=PN/P1N100%通常，电动机额定运行时的效率约为72%93%。尽量避免电动机轻载或空载运行 鼠笼式异步电动机在空载或轻载时的cos很低，约为0.20.3。TL cos迅速 （额定运行时为0.70.9） 。 为提高电路的功率因数，要尽量避免电动机轻载或空载运行。必须正确选择电动机的容量，防止“大马拉小车”，并力求缩短空载运行时间。5频率额定频率f1 或fN：定子绕组外加的电源频率。 我国电网的频率（工频）为50Hz。6转速额定nN ：指电动机在额定电

18、压、额定频率及输出额定功率时的转速。可根据额定转速判断出电动机的磁极对数： 由于额定状态下sN很小，nN和n0相差很小。例，若nN =1440r/min，则其n0应为1500 r/min，从而推断出磁极对p=2。7绝缘等级根据电动机绕组所用的绝缘材料、按使用时的最高允许温度而划分的不同等级。 表1.4 常用绝缘材料的等级及其最高允许温度绝 缘 等 级AEBFHC最高允许温度（C）105120130155180180上述最高允许温度为环境温度（40C）和允许温升之和。（1）连续工作方式S1 额定状态下可长期连续工作。如机床，水泵，通风机等设备所用的异步电动机。（2）短时工作S2 额定情况下，持续

19、运行时间不允许超过规定的时限，否则会使电动机过热。短时工作分为10，30，60，90（分钟）等4种。（3）断续工作S3 可按与系列相同的工作周期、以间歇方式运行。如吊车、起重机等。8工作方式对电动机在铭牌规定的技术条件下持续运行时间的限制，以保证电动机的温升不超过允许值。9防护等级IP：指外壳防护型电动机的分级。数字表示电动机防固体和防水能力，数字越大，防护能力越强。 如：IP 44 “4”表示电机能防止直径或厚度大于1mm的固体进入电机内壳； “4”表示能承受任何方向的溅水。 三、 三相异步电动机的选择 三相异步电动机的选择是否合理，对电气设备是否运行安全和具有良好的经济、技术指标有很大影响

20、。 在选择电动机时，应根据电源类型、生产机械对拖动性能的需要，合理选择其功率、种类和型号等。1种类和结构的选择2功率（即容量）的选择3电压的选择4转速的选择1种类和结构的选择根据电源类型、机械特性、调速与启动特性、维护及价格等方面来选择电动机。电动机种类主要性能特点典型生产机械举例交流异步电动机笼式普通笼式机械特性硬、启动转矩不大、调速时需要调速设调速性能要求不高的各种机床、水泵、通风机高启动转矩启动转矩大带冲击性负载的机械，如剪床、冲床、锻压机；静止负载或惯性负载较大的机械，如压缩机、粉碎机、小型起重机多速有几挡转速（24速）要求有级调速的机床、电梯、冷却塔等绕线式机械特性硬（转子串电阻后变

21、软）、启动转矩大、调速方法多、调速性能及启动性要求有一定调速范围、调速性能较好的生产机械，如桥式起重机；启动、制动频繁且对启动、制动转矩要求高的生产机械 电动机的主要种类、性能特点及典型应用实例 机械特性（调速范围、调速的平滑性、经济性等）应与所拖动的生产机械的机械特性相匹配；优先笼型电动机。 启动性能应满足生产机械对电动机启动性能的要求，还应注意电网容量对电动机启动电流的限制。启动、制动频繁且具有较大启动转矩、制动转矩和小范围调速要求的，可选用绕线转子电动机，如起重机、锻压机、卷扬机等设备。 电动机的结构形式应适应周围环境条件的要求。电动机结构形式的特点及应用场合结 构 形 式特 点适 用

22、场 合开起式结构上无防护装置，通风良好干燥、无尘的场合防护式机壳或端盖下有通风罩，可防杂物掉入一般场合封闭式外壳严密封闭，电动机靠自身风扇或外部风扇冷却，并带散热片潮湿、多灰尘或酸性气体场合防爆式整个电动机严密封闭有爆炸性气体的场合电动机的安装形式有立式和卧式两种，带底座的通常为卧式电动机。2功率（即容量）的选择必须与生产机械的负载大小相匹配，还要考虑生产机械的工作性质与其持续、间断的规律相适应。对连续运行的电动机，要先算出生产机械的功率，使所选电动机的额定功率等于或稍大于生产机械功率即可。对短时运行的电动机，可根据过载系数来选择功率。电动机的额定功率可以是生产机械所要求功率的1/。3电压的选

23、择根据电动机类型、功率及使用地点的电源电压等级来决定。我国的交流供电电源，低压通常为380V，高压通常为3kV、6kV或10kV。*中等功率（约200kW）以下的交流电动机，额定电压一般为380V；*大容量的电动机（大于100kW）在允许条件下一般选用3kV或6k的高压电动机；*小容量的Y系列笼型电动机电压只有380V一个等级。4转速的选择在选择电动机的额定转速时，应综合电动机和生产机械两方面的因素来确定。 因为：电动机(PN 同) nN越高，体积越小，造价越低，也越高；高nN的cos也高。 若要求低nN，则要增加一套传动比高、体积较大的减速传动装置。 不调速的高、中速生产机械（如泵、鼓风机）

24、选择相应额定转速的电动机。不调速的低速生产机械（如球磨机、粉碎机）选用相应的低速电动机或者传动比较小的减速机构。 经常启动、制动和反转的生产机械主要考虑缩短启、制动时间（取决于电动机的飞轮矩和额定转速，应选择较小的飞轮矩和额定转速）以提高生产率。 调速性能要求不高的多速电动机或额定转速稍高配以减速机构；或用电气调速的电动机拖动系统。 对调速性能要求较高的生产机械使电动机的最高转速与生产机械的最高转速相适应，直接采用电气调速。 任务1.2三相异步电动机的拆装与检修第四节 三相异步电动机的安装及维护 一、 三相异步电动机的安装二、 三相异步电动机的定期维修一、三相异步电动机的安装包括电动机基础的制

25、作和电动机的安装。电动机基础的制作：选好安装地点（在干燥、防雨、通风散热条件好、便于操作、维护、检修的地方），确定好基础形式（永久性、流动性和临时性3种），根据实际需要来选择。电动机一定要固定牢固，不能松动。图2-18 电动机的固定与接线二、三相异步电动机的定期维修定子绕组由三相对称绕组构成：首端（U1、V1、W1），尾端（U2、V2、W2）。同绕组错开尾端首端同绕组错开接线盒1.绕组的首尾端判断 用万用表判断同一相绕组的两个线头。 万用表表笔不动，另一支表笔依次接其他5个线头，若阻值很小，则表明此时两支表笔接的两个线头同属同一相绕组。 同理第1个绕组l、4，第2个绕组2、5，第3个绕组3、6

26、。用万用表的交流电压挡测绕组的联接1 前提：指定2端为首端，1、4端接万用表的交流电压挡图2-20 判断绕组首尾端方案1 首尾相接3为首端小读数大读数首首相接3为尾端用万用表的交流电压挡测绕组的联接2 前提：指定2端为首端， 3、6端接万用表的交流电压挡1为尾端图2-21 判断绕组首尾端方案21为首端小读数大读数2.电动机的拆卸与装配 对电动机进行检修和维护保养时，可按如下顺序进行拆卸。 （1）拆除电动机的所有引线。（2）拆除皮带轮或联轴器。将皮带轮或联轴器上的固定螺钉或销子卸下，再用专用工具将皮带轮或联轴器慢慢拉出。（3）拆除风扇或风罩。拆除带轮后，就可以把风罩卸下来。然后取下风扇定位螺栓，

27、用锤子轻敲风扇四周，卸下风扇。（4）拆卸轴承盖和端盖。（5）抽出转子。3.电动机的定期维修（1）小修 小修是经常进行的对电动机的一般清理和检查，其检查内容包括：擦洗电动机外壳，除掉运行中的积累的污垢。检查电动机的端盖、地脚螺栓是否紧固。检查电动机接地线是否可靠。检查电动机与负载机械间的传动装置是否良好。测量电动机的绝缘电阻。拆除轴承盖，检查润滑油，及时添加或更换。检查电动机的保护设备是否完好。（2）大修大修应对电动机拆开进行，其检查项目有：检查电动机各部件有无机械损伤。对拆开的电动机和起动设备进行清理，清除积累的污垢、油泥。拆开轴承，放入柴油或汽油中进行彻底清洗。用兆欧表检查定子绕组绝缘情况。

28、检查定、转子铁芯是否有磨损和变形。第五节 三相异步电动机的电气故障及分析 一、 电动机故障的检查方法二、 电动机电气故障三、 三相异步电动机常见故障及处理方法一、 电动机故障的检查方法检查电动机的故障一般步骤是：1.调查。 向操作人员认真了解电动机的型号、规格、使用条件及年限，以及电动机在发生故障时的运行情况。2.察看。 依据电动机故障情况选用不同的察看方法，有时可以把电动机接上电源进行短时运转，直接观察记录故障情况；有时不能接电源，可通过仪表测量或观察来进行分析判断。 二、 电动机电气故障1.定子绕组接地故障 由于电动机绕组绝缘受到损坏，造成绕组的导体和铁心、机壳之间相碰，称之为绕组接地。绕

29、组接地故障会造成故障相绕组电流过大，绕组局部过热，严重时会造成相间短路，烧毁绕组。绕组接地故障通常受到配电设备的保护，故障可通过兆欧表检查确定。 2.定子绕组短路故障 定子绕组中相邻两条导线之间的绝缘损坏后，两导体接触相通，称之为绕组短路。发生在同一绕组中的绕组短路称为匝间短路。发生在两相绕组之间的绕组短路称为相间短路。不论是那一种，都会引起故障相电流急剧变大，局部烧毁（或全部烧毁）电动机定子绕组。 3.定子绕组断路故障 定子绕组断路故障是指电动机的定子或转子绕组碰断或烧断造成的故障。绕组断路多数发生在定子引出线以及各绕组之间的联线及接头处，它们大多处在电动机铁芯端部或引出机壳，容易受到端盖磨碰或折断，接头处若焊接不实，也会因长期受热后松脱。绕组断路多数为一相断路。定子绕组一相断路时，电动机缺相运行，出力不足，三相电流变大并严重不平衡，时间稍长就会导致电动机烧毁。4.定子铁芯损坏 三相异步电动机的定子铁芯是电动机磁路的组成部分。若电动机长期处于潮湿、有腐蚀的气体环境中，会使电动机铁芯表面锈蚀、铁芯压装扣片开焊、铁芯与机壳配合松动、铁芯冲片高低不齐等。如果铁芯外圆不齐，会造成铁芯与机壳接触不良，影响封闭式电