城市轨道交通车站低压配电与照明系统课件 模块2 任务4 电动机

第2课常用工具和仪表模块2城市轨道交通车站低压配电与照明系统常用低压电器与设备任务四电动机电动机电动机是把电能转换成机械能的一种电磁设备。它是利用通电线圈产生旋转磁场并作用于转子而形成磁电动力旋转扭矩。电动机按照运动形式分为旋转电动机和直线电动机。按工作电源种类不同，分为直流电动机和交流电动机。其中，直流电动机按结构及工作原理分为无刷直流电动机和有刷直流电动机，有刷直流电动机包括电磁直流电动机和永磁直流电动机。按结构和工作原理，交流电动机分为同步电动机和异步电动机，其中，同步电机分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机，异步电机分为感应电动机和交流换向器电动机，感应电动机分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。按转子的结构，交流电动机分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。回顾

右手定则左手定则B---磁感应强度v---速度方向i---感应电流I---电流方向f---电磁力方向1、楞次定律2、电磁力定律i一、直流电动机1.直流电动机结构直流电动机主要由静止的定子、可以转动的转子及其他附件组成，其结构图如图2-38。图2-38直流电动机结构1-换向器；2-电刷装置；3-机座；4-主磁极；5-换向极；6-端盖；7-风扇；8-电枢绕组；9-电枢铁芯一、直流电动机（1）定子部分直流电动机定子部分主要包括机座、主磁极、换向器、端盖和电刷装置等直流电动机定子主要作用是产生主磁场和支撑电动机。一、直流电动机1）机座机座一般用导磁性能较好的铸钢件或钢板焊接而成，也可直接用无缝钢管加工而成。机座有两方面的作用：一方面用来固定主磁极、换向极和端盖等，另一方面作为电机磁路的一部分，又称为磁轭。一、直流电动机2）主磁极

主磁极由主磁极铁芯和主磁极励磁绕组组成，主磁极成对出现，并按N极和S极交替排列。主磁极铁芯为电动机磁路的一部分，一般采用1～1.5mm厚的低碳钢板冲压后叠装制成，用铆钉铆紧成为一个整体，目的是为了减少涡流损耗。主磁极的作用是用来产生电动机工作的主磁场。一、直流电动机3）换向极换向极安装在两个主磁极之间，又称为附加磁极，由换向极铁芯和换向极绕组组成。换向极铁芯常用整块钢或钢板制成。换向极绕组和主磁极绕组一起制作，套装在换向极铁芯上，最后固定在机座上。一、直流电动机4）端盖机座两侧各有一个端盖。端盖的中心装有轴承，中小型电动机一般用滚动轴承，大型电动机用滑动轴承，且通常由座或轴承座直接支撑在底板上。5）电刷装置电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和压力弹簧等组成。电刷一般是用石墨粉压制而成的导电块。电刷放置在刷盒内，用压力弹簧将它压紧在换向器上，刷握用螺钉夹紧在刷杆上，通过铜绞线把电流从电刷引到刷杆上，再将导线接到接线盒中的端子上。一、直流电动机（2）转子部分直流电动机的转子又称为电枢，主要由电枢铁芯、电枢绕组、换向器、风扇和转轴等组成。电枢的作用是产生感应电动势和电磁转矩，是直流电动机实现能量转换的枢纽。一、直流电动机1）电枢铁芯电枢铁芯是直流电动机主磁路的一部分，在铁芯槽中嵌放电枢绕组。铁芯通常用0.35～0.5mm厚涂绝缘漆的圆形硅钢片或冷轧硅钢片叠压而成，以减小损耗。铁芯外圆周上均匀地分布着槽，用以嵌放电枢绕组。2）电枢绕组电枢绕组是直流电动机电路的主要组成部分，是电动机中重要的部件。电枢绕组由许多结构形状相同的绕组元件按一定的规律连接到相应的换向片上。一、直流电动机3）换向器换向器是直流电动机中最重要部件之一，它由许多上宽下窄的冷拉梯形铜排叠成圆筒形，片间用0.6～1.6mm厚的云母作为绝缘层。换向器的作用是将电枢中的交流电动势和电流，转换成电刷间的直流电动势和电流，从而保证所有导体上产生的转矩方向一致。一、直流电动机4）风扇风扇为自冷式电动机中冷却气流的主要来源，它的作用是用来降低运行中电动机的温度。5）转轴转轴是电枢主要支撑件，一般用合金钢锻压加工而成，目的就是保证电动机能可靠地运行，它的作用是用来传递转矩。一、直流电动机2.直流电动机工作原理直流电动机是通电导体在磁场中受力而运动的。图2-48所示为直流电动机的结构模型图。（a）导体ab处于N极下

（b）导体ab处于S极下

图2-48直流电动机的结构一、直流电动机直流电动机电阻检测一、直流电动机3.直流电动机常见故障与处理故障现象故障原因处理措施电动机无法启动1.电源电路不通检查电源电路及熔断器，并排除故障2.起动时负载过大或传动机构卡死减轻负载或消除机械故障3.励磁回路断路检查励磁绕组和磁场变阻器是否断路4.起动电流太小检查电源电压是否过低，起动电阻是否过大电动机转速不正常1.并励绕组接线不良或断路找出故障点予以排除2.串励电动机轻载或空载增大负载3.电刷位置不正确调整电刷位置使之位于几何中线处4.电枢线组存在匝间短路修理或更换电枢绕组一、直流电动机3.直流电动机常见故障与处理故障现象故障原因处理措施电刷下火花过大

1.电刷与换向器接触不良调整电刷与换向器使接触良好2.电刷磨损过短更换电刷3.电刷压力不当调整弹簧压力4.电动机过载减轻负载5.换向器表面不干净清洁换向器6.换向极绕组接反检查换向极绕组极性并改正接法7.电枢绕组有断路或短路修理电枢绕组一、直流电动机3.直流电动机常见故障与处理电动机温升过高

1.电动机长期过载减轻负载2.通风不良检查风扇是否正常，风道是否畅通3.电枢绕组或换向器有短路检查电枢绕组和换向器并排除短路故障4.定子、转子相摩擦检查定子铁芯是否松动，轴承是否磨损5.电压过低或过高调整电压至额定值6.并励绕组部分短路用电桥找出电阻值低的绕组并修正一、直流电动机3.直流电动机常见故障与处理电动机振动过大1.电枢不平衡重新校正电枢使平衡2.风扇叶不平衡校正风扇叶使平衡3.转轴变形修理或更换电枢4.联轴器未校正重新校正，使两轴在同一直线5.地基不平或地脚螺丝松动调整紧固螺钉机壳带电1.电机受潮烘干或重新浸漆处理修复绝缘2.绕组绝缘老化或损坏重新浸漆处理修复绝缘3.引线对地短路检测引线，排除短路故障二、交流电动机交流电动机分为单相交流电动机和三相交流电动机，单相交流电动机由定子、转子、轴承、机壳、端盖等构成，采用单相交流电源，具有结构简单、价格低廉、使用方便、应用广泛等特点。本节以三相异步电动机为例进行介绍。二、交流电动机1.三相异步电动机结构三相异步电动机的结构，由定子、转子和其它附件组成，如图2-49所示。图2-49交流电动机结构1-轴承盖；2-端盖；3-接线盒；4-机座；5-轴承；6-定子；7-定子铁芯；8-定子绕组；9-转子；10-风扇；11-罩壳二、交流电动机（1）定子部分三相异步电动机定子部分包括定子铁芯、定子绕组、机座和端盖等。1）定子铁芯定子铁芯是电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。定子铁芯一般由0.35～0.5mm厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁芯的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组，定子铁芯。二、交流电动机2）定子绕组定子绕组是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。定子绕组由三个在空间互隔120°电角度、对称排列、结构完全相同的绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。定子绕组的绝缘应保证绕组的各导电部分与铁芯间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘，包括对地绝缘、相间绝缘和匝间绝缘。二、交流电动机3）机座机座用来固定定子铁芯与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。二、交流电动机4）接线盒电动机接线盒内有一块接线板，三相绕组的六个线头排成上下两排，并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1（U1）、2（V1）、3（W1），下排三个接线桩自左至右排列的编号为6（W2）、4（U2）、5（V2），可根据需要将三相绕组接成星形接法或三角形接法。二、交流电动机（2）转子部分二、交流电动机（2）转子部分1）转子铁芯转子铁芯作为电机磁路的一部分以及在铁芯槽内放置转子绕组。转子铁芯所用材料与定子铁芯一样，由0.5mm厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。2）转子绕组转子绕组用来切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。三相异步电动机的转子按绕组形式分为鼠笼式转子和绕线式转子。右手螺旋定则:1、假设用右手握住通电导线，大拇指指向电流方向，那么弯曲的四指就表示导线周围的磁场方向。2、假设用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指的指向就是通电螺线管内部的磁场方向。三相电动机的工作原理二、交流电动机2.三相异步电动机工作原理三相定子绕组AX、BY、CZ，它们在空间按互差1200电角度的规律对称排列，并接成星形与三相电源U、V、W相联。U1V2W1U2V1W2L1L2L3o

首端U1、V1、W1接三相电源L1、L2、L3，相序为1→2→3，三相对称电流i1、i2、i3流入定子绕组，相位互差120o。二、交流电动机o三相交流电在定子铁心内部空间产生的合成磁场U1V2W1U2V1W2NS

ωt=0时：i1=0，U1U2中无电流；i2为负，方向为由V2流入，从V1流出；i3为正，方向为从W1流入，从W2流出，三相电流产生N极在上S极在下的合成磁场。i1=0

无磁场

i2

：为负

尾入V2，头出

V1。I3：

为正

头入W1，尾出W2。右手定则判断合成磁场从波形看电流流向o三相交流电在定子铁心内部空间产生的合成磁场U1V2W1U2V1W2NSU1V2W1U2V1W2NS

ωt=2π/3时：i2=0，V1V2中无电流；i3为负，方向为由W2流入，从W1流出；i3为正，方向为从W1流入，从W2流出，合成磁场顺时针旋转120oo三相交流电在定子铁心内部空间产生的合成磁场U1V2W1U2V1W2NSU1V2W1U2V1W2NS

ωt=4π/3时：i3=0，W1W2中无电流；i1为负，方向为由U2流入，从U1流出；i2为正，方向为从V1流入，从V2流出，合成磁场又顺时针旋转120oU1V2W1U2V1W2NSo三相交流电在定子铁心内部空间产生的合成磁场U1V2W1U2V1W2NSU1V2W1U2V1W2NSU1V2W1U2V1W2NS

ωt=2π时：合成磁场又顺时针旋转120o，与ωt=0时完全一样。U1V2W1U2V1W2NS

上述定子每相只有一个绕组，放在定子铁心的6个槽内，形成一对N、S磁极（二极）的旋转磁场。记为P=1。

若定子每相绕组由两个线圈串联，分别放入12个槽内，则将形成两对磁极（四极）的旋转磁场。P=2。U1U2U1’U2’W1W2W1’W2’V1V2V1’V2’U1W1U2V1L1L2L3U1’U2’V2V1’V2’W2W1’W2’绕组的始端之间互差60°电流变化一周，磁极旋转半个周期。P=2二、交流电动机3.交流电动机常见故障与处理故障现象故障原因处理措施电动机不能起动，且线电流不平衡，定子绕组局部过热，响声不正常1.开关、熔断器、进线导线等故障导致电源断相检查电源电路及相关电器，并排除故障2.定子绕组一相断线查找短线处，并连接好3.转子绕组二相或三相断线查找短线处，如是接头松脱可重焊，否则须更换断线绕组4.轴瓦磨损过度或轴承移动，致使转子与定子间隙不匀，转子偏移定子一侧更换磨损轴瓦，校正轴承，调整转子与定子间隙二、交流电动机3.交流电动机常见故障与处理起动力矩不足，有载不能起动或负载增大时电动机停止运行，运行声音不正常，局部过热1.定子绕组为三角形接线时，内部一相断线查找短线处，重新连接，必要时更换断线绕组2.定子绕组匝间短路更换损坏绕组3.转子绕组或转子电阻一相断线找出断线处，并连接好4.转子电阻选择太大验算后重新选配起动响声较大，起动电流大而不平衡，甚至使电源开关跳闸1.定子绕组接错检查重接2.定子绕组两相短路更换损坏绕组3.起动电阻太小或被短接检查并消除短接处，如阻值太小，重配电阻二、交流电动机3.交流电动机常见故障与处理电动机起动后，转速明显低于额定转速1.电源电压低于额定电压检查线路电压2.绕线式电动机转子绕组端部或中性点焊接处接触不良检查重焊3.绕线式电动机转子绕组与集电环没接好检查重焊4.绕线式电动机电刷与集电环接触不良清扫研磨，调整电刷压力5.绕线式电动机转子电缆接头接触不好重新连接整个电动机普遍过热，无其他故障现象1.长期过负荷减轻负荷2.通风不良清扫电动机和通风道，加强通风3.电源电压太低或太高检查电源电压3.交流电动机常见故障与处理电动机过热，并有“隆隆”声1.电源电压三相不平衡检查电源电压并排除故障2.运行中一相进线断开检查断开的进线，并接好3.定子绕组一相的相位接反检查把接错的一相，并对调接头局部过热，有较响的“嗡嗡”声或有烧焦的味道1.绕组短路检查短路绕组，并重绕，必要时更换绕组2.绕组