异步电动机原理结构维修及控制

•课题一异步电动机结构、原理及组成•课题二电动机常见故障及处理方法•课题三电动机控制线路课题一异步电动机结构、原理及组成异步电机同步电机交流电机分类单相异步电动机三相异步电机主要用作电动机应用：异步电动机应用极为广泛。例如，在工业方面：石油企业、中小型轧钢设备、各种金属切削机床、轻工机械、矿山机械、通风机、压缩机等；在农业方面：水泵、脱粒机、粉碎机及其他农副产品加工机械等都是用异步电动来拖动的。此外，与人民日常生活密切相关的电扇、洗衣机等设备中都用到异步电动机。三相异步电动机的结构机座定子铁心定子绕组接线盒端盖罩壳风扇转子主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、轴承、风扇等部件。转轴1.定子三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组组成。定子绕组机座铁心定子铁心冲片U1U2三相定子绕组（U相）2.转子根据转子绕组结构的不同分为：三相异步电动机的转子是由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心冲片铁心转子绕组转轴笼型转子去掉铁心后的转子导条（转子铁心槽内嵌有铸铝导条）笼型转子绕线型转子（转子铁心槽内嵌有三相绕组）按转子结构分：绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机继续继续下面是它主要部件的拆分图。右图是一台三相鼠笼型异步电动机的外形图。鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图三相绕线型转子结构图返回三相异步电动机的工作原理（一）异步转动原理转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，切割磁力线而产生感应电动势旋转磁场1.旋转磁场的产生三相异步电动机的定子铁心中放入三相定子绕组。定子绕组U1U2V1V2W1W2U1V1W1iuiviw定子绕组Y接接入三相对称电源。t02iuiwivitIisinmu)120sin(OmvtIi)120sin(OmwtIit=0°iu=0iv为负值iw为正值U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2++t=0°360°240°120°t=120°t=240°t=360°U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2++NSNS2.磁场的旋转方向与绕组中电流的相序一致U-V-W-U。t02iuiwivi空间相差120º角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场，磁场的旋转方向与绕组中电流的相序一致。如果改变流入三相绕组的电流相序,就能改变旋转磁场的旋转方向，三相异步电动机的旋转方向也就跟着改变。U1V1V2W1W2U2++NS如果电流的相序为U-V-W-U则旋转磁场为顺时针方向。n1U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2++NSt0iuiwivit=0°360°240°120°U1V1W1iuiwivU1V1V2W1W2U2++t=120°U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2++NSt=0°t=240°绕组中电流的相序为U-W-V-U，磁场逆时针旋转。把三相异步电动机的三根线任意调换两根与电源相接，电动机旋转方向反向。t=360°旋转磁场的磁极对数p与取决于三相定子绕组的结构和连接方式。2.旋转磁场的磁极对数p3.旋转磁场的转速n0pfn1160(转/每分）电源频率电动机的磁极对数7501000150030004321pn(转/每分)U1U2V1V2W1W2++SN三相异步电动机的运转原理•+ff转子转速n旋转的磁场可以带动转子同方向旋转异步电动机原理图•••+++转子定子磁场转速n1n三相异步电动机转子在旋转磁场的作用下转动起来，其转向与旋转磁场的转向相同。磁场转速n1转子感应电动势(电流)三相异步电动机的工作原理空间位置对称的三相绕组通入三相对称的交流电流建立起一个恒速旋转的磁场,称为旋转磁场三相异步电动机的铭牌和技术数据铭牌的作用：向使用者简要说明电动机的一些额定数据和使用方法。例：某电动机铭牌数据如下。三相异步电动机型号Y132M-4功率7.5kW频率50HZ电压380V电流15.4A接法转速1440r/min绝缘等级B工作方式连续年月编号电机厂型号含义Y132M-4三相异步电动机机座中心高(mm)磁极数机座长度代号(S短机座;M中机座;L长机座)铭牌额定值1．额定功率PN2．额定电压UN和接法额定运行时，轴上输出的机械功率，单位为kW额定运行状态时，定子绕组应加的线电压，单位为V220D/380YV电源为380V时，电动机定子绕组用星型联结电压为220V时，电动机定子绕组用三角形联结3．额定电流IN4．额定频率fN5．额定转速nN电动机在额定电压下运行，输出功率达到额定值，流入定子绕组的线电流，单位为A。加在电动机定子绕组上的允许频率。我国电力网的频率规定为50Hz。额定值电动机在额定电压、额定频率和额定输出的情况下。单位为r/min。NNNNIUPcos3（二）额定值6．绝缘等级电动机内部所有绝缘材料允许的最高温度等级，它决定了电动机工作时允许的温升绝缘耐热等级AEBFH允许最高温度/℃105120130155180允许最高温升/℃658090115140Y系列1U1V1W2U2V2W1U1V1W2U2V2W接法电动机三相定子绕组的接线方法。1U1V1W2U2V2W1U1V2U2V2W1W接线盒接线盒接Y接单相异步电动机特点：接单相交流电源运行其结构简单、成本低廉功率从几瓦到几百瓦效率和功率因数稍低(与三相异步电动机相比)应用：广泛应用于家用电器、电动工具、医疗器械等方面，单相异步电动机结构两相绕组，在空间互差900电角度.主绕组(运行绕组)副绕组(起动绕组)吊扇单相异步电动机风扇单相异步电动机三相异步电动机的起动对电动机起动的要求:起动过程:电动机接通电源后，转速由零增至稳定运行状态的过程。起动转矩大起动电流小起动时间短起动过程的特点:2.转子绕组的功率因数低，起动转矩不大。笼型电动机常用起动方法:直接起动降压起动1.起动电流是额定电流的6~7倍。一、直接起动(全压起动)M3~QS直接起动线路缺点：起动电流大。控制电路简单，投资少，起动时间短。优点：允许直接起动的条件：因为起动电流大，引起的线路压降就大，可能影响到其他设备的正常工作，所以大容量电动机不允许直接起动。）电动机容量（）电源容量（kWkVA341IKIK：电动机起动电流倍数二、降压起动1.Y-换接起动电动机在起动时接成Y联结，正常运行时接成联结。只适用于工作时接的电动机。（运行）QS2Y（起动）QS1ΔY31IIΔY31TT缺点：起动转矩小。设备简单，成本低，操作方便，动作可靠。每相定子绕组承受相电压起动，起动电流小。优点：QS1M3~QS2起动运行2.自耦补偿器降压起动三相自耦变压器如果自耦变压器的变比为Ka采用自耦变压器的起动电流、起动转矩为：st2ast1TKTst2ast1IKI绕线式电动机起动时，可在转子绕组中串入电阻，可减小起动电流，还可以增大起动转矩。3.转子串电阻起动0Tm'2R2'2RRR2TemnstTstT绕线式电动机适用于要求起动转矩大的生产机械，如卷扬机、起重机等。三相异步电动机的调速调速方法pfsnsn1060)1()1(变频调速（笼型电动机）变极调速（笼型电动机）变转差率调速（绕线型电动机）电动机的转速与电源频率、电机磁极对数、转差率有关。1.变极调速电源频率不变，改变电动机的磁极对数p调速。有级调速U11U21U12U22P=2U11U21U12U22U1U2定子绕组接线电机磁场情况U11U21U12U22P=1U1U2U11U21U12U222.变频调速改变频率（f1)调整电动机的转速，属无级调速，调速性能好，但需有一套专用变频设备。3.变转差率调速~f=50HzM3~变频设备f1可调在绕线式电动机转子绕组中串入可调电阻R,可改变s和n。nTm0'2R2'2RRR2TemnnT2可实现小范围无级调速，但能耗大，效率低，广泛应用于起重设备。特点：n三相异步电动机的制动1.能耗制动调节制动电流RPQ2+_能耗制动的特点：制动准确、平稳、能量消耗小。但制动力较弱,且需要有直流电源。固定磁场n1=0制动原理SN•TemM3~Q12.反接制动QRM3~~运行制动n制动原理SN•Tem旋转磁场n1将电源的任意两相对调，产生反向旋转磁场，产生制动转矩。方法简单，制动效果好，但能耗大。特点：制动限流电阻课题一小结•1.三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成•2.改变流入电动机三相绕组的电流相序,就能改变旋转磁场的旋转方向，三相异步电动机的旋转方向也就跟着改变。•3.三相异步电动机旋转磁场转速与电源频率和电动机磁极对数的关系式是。•4.电动机的额定功率是指额定运行时，轴上输出的机械功率，单位为kW。课题一小结•5.电动机铭牌上电压、电流是指电动机在额定状态下的线电压、线电流。•6.电动机铭牌上“IP”是指电动机外壳防护标志，即防止杂物与水进入壳体的能力。•7.电动机定子的接线方式有星型连接和三角形连接两种。•8.电动机有直接启动和降压启动两种方法，一般7.5KW以下电动机采用直接启动。课题二电动机常见故障及处理方法三相异步电动机的故障一般可分为电气故障和机械故障。电气故障主要包括定子绕组、转子绕组、电刷等故障；机械故障包括轴承、风扇、端盖、转轴、机壳等故障。(1)看观察电动机和所拖带的机械设备转速是否正常；看控制设备上的电压表、电流表指示数值有无超出规定范围；看控制线路中的指示、信号装置是否正常。(2)听必须熟悉电动机启动、轻载、重载的声音特征；应能辨别电动机单相、过载等故障时的声音及转子扫膛、笼型转子断条、轴承故障时的特殊声响，可帮助查找故障部位。一、初步判定电动机故障(3)摸电动机过载及发生其他故障时，温升显著增加，造成工作温度上升，用手摸电动机外壳各部位即可判断温升情况以确认是否为故障。(4)闻电动机严重发热或过载时间较长，会引起绝缘受损而散发出特殊气味；轴承发热严重时也可挥发出油脂气味。闻到特殊气味时，便可确认电动机有故障。(5)问向操作者了解电动机运行时有无异常征兆；故障发生后，向操作者询问故障发生前后电动机及所拖带机械的症状，这对分析故障原因很有帮助。二、定子绕组故障的检查及排除定子绕组的常见故障有：绕组断路、绕组通地(碰壳或漏电)、绕组短路等。1.绕组绝缘不良的检修原因电动机长期不用，周围环境潮湿，电动机受日晒雨淋，长期过载运行及灰尘、油污、盐雾、化学腐蚀性气体等侵入，都可能使绕组的绝缘电阻下降。检查方法(1)测量相与相之间的绝缘电阻：把接线盒内三相绕组的连接片全部拆开，用兆欧表测量每两相间的绝缘电阻。(2)测量相对机座的绝缘电阻：把兆欧表的“L”端接在电动机绕组的引出端上(可分相测量，也可以三相并在一起测量)，把“E”端接在电动机的机座上，测量绝缘电阻。(3)如测出的绝缘电阻在0.5MΩ以下，则说明该电动机已受潮或绝缘很差；若绝缘电阻为零，则绕组接地或相间短路。故障排除绕组受潮的电动机，需要烘干处理后才能使用。因绝缘电阻很低，不宜用通电烘干法，应将电动机两端盖拆下，用灯泡、电炉板烘干或将其放在烘箱中烘干。烘到绝缘电阻达到要求时，加浇一层绝缘漆，以防止回潮。2.绕组接地故障的检修接地：是指绕组与机壳直接接通，使机壳带电。1)原因造成绕组接地故障的原因有：电动机长期过载运行，致使绝缘老化；绕组受潮，绝缘电阻下降；导线松动，硅钢片未压紧，有尖刺等，在振动情况下擦伤绝缘；转子与定子相擦使铁心过热，烧伤槽楔和槽绝缘；金属异物掉进绕组内部损坏绝缘；有时在重绕定子绕组时损伤绝缘，使铁心与导线相碰等。2)检修方法(1)用500V兆欧表测量对地绝缘电阻，兆欧表读数为零则表示绕组接地。(2)接地故障确定后，拆开电动机端盖，检查绕组端部及槽口部分的绝缘是否有破裂和焦黑的痕迹；如果有，则接地点就可能在该处。3)故障排除如果接地点在槽口或槽底线圈出口处，可用绝缘纸或竹片垫入线圈的通地处，然后再用上述方法复试。如果发生在端部，可用绝缘带包扎，复试后涂上自干绝缘漆；如果发生在槽内，则必须更换绕组或