电动机的结构与原理

电动机的结构、原理、启动、运行检查及事故处理一、电机的分类二、电动机的结构三、电动机的工作原理四、电动机的控制五、电动机的维护保养鼠笼式一、电动机的分类交流电动机电动机直流电动机异步机同步机绕线式按转子结构形式可分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机。2）按防护形式可分为开启型、防护型、封闭型、密闭型、潜水型以及防爆型等多种。3）按定额工作制方式可分为连续工作制方式、断续周期工作制方式和短时工作制方式等多种类型。4）按使用环境可分为普通环境用、湿热带用、干热带用、船用、化工防护用、户外用、防爆用以及高原用等多种。5）按安装方式可分为卧式和立式两大类。6）按结构大小可分为大型、中型、小型及微型电动机。三相交流异步电动机，又称为三相交流感应电动机，可分为下述几大类三相异步电动机铭牌数据1、型号磁极数(极对数p=2)例如：Y132M－4用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座中心高（mm）三相异步电动机2、电动机的防护等级1、IP防护等级标准的目的是为了将电器等设备依其防尘防水之特性加以分级。2、IP防护等级是由两个数字所组成，第一个标记数字表示电器防尘、防止外物侵入的等级，第二个标记数字表示电器防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。IP65防护等级IP为标记字母，数字6为第一标记数字，5为第二标记数字电动机的绝缘等级电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F、H级。绝缘的温度等级A级E级B级F级H级最高允许温度（℃）105120130155180绕组温升限值（K）607580100125性能参考温度（℃）8095100120145在电气设备中，绝缘材料是最为薄弱的环节，尤其容易受到高温的影响而加速老化并损坏。不同的绝缘材料耐热性能有区别，采用不同绝缘材料的电气设备其耐受高温的能力就有不同。因此一般的电气设备都规定其工作的最高温度。二、电动机的结构异步电动机零部件的拆解图三相异步机的结构模型三相异步机的结构V'VW'U'UW转子定子定子绕组机座转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。三相定子绕组：产生旋转磁场线绕式鼠笼式鼠笼转子CiAXCZBYAiBiiCiAiBitmIo旋转磁场的产生V'VW'U'UW三相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，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，电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化是同步的。三、电动机的工作原理当三相交流电流通入三相定子绕组后，在定子腔内便产生一个旋转磁场。转动前静止不动的转子导体在旋转磁场作用下，相当于转子导体相对地切割磁场的磁力线，从而在转子导体中产生了感应电流（电磁感应原理）。这些带感应电流的转子导体在磁场中便会发生运动（电流的力效应－－电磁力）。由于转子内导体总是对称布置的。因而导体上产生的力正好方向相反，从而形成电磁转矩，使转子转动起来。由于转子导体中的电流是定子旋转磁场感应产生的。因此也称感应电动机。又由于转子的转速始终低于定子旋转磁场的转速，所以又称为异步电动机。三相异步电动机是怎样转动起来的电动机的极对数、极数和转速此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1，即：P=1。UXYWVZNS分）转/(601pfn当磁极对数P=1时，一个电流周期，旋转磁场在空间转过360旋转磁场转速分转/30001n当P=1时f为电源频率极对数（P）的改变对转速的影响根据上述公式我们知道，电动机的转速与磁极数和使用电源的频率有关。控制交流电动机的转速有两种方法：1、改变磁极法；2、变频法。极对数P同步转速n112343000r/min1500r/min1000r/min750r/min磁极对数P=2将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。A'XX'ANSSNZC'Z'CBY'B'Y磁场转速n1=1500转/分钟1、接线方法型连接lUUwVvuWlIY型连接ABCXYZlUlYIUVWuvwUVWwuv电动机的控制stI起动电流：中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5~7倍。大电流使电网电压降低影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累电机过热影响：原因：起动时n=0，转子导条切割磁力线速度很大。转子感应电势转子电流定子电流2、起动先减小定子电压--------减小启动电流，待启动完毕后再加上额定电压（1）直接起动。11千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。（2）降压起动。Y－起动自耦降压起动（3）转子串电阻起动。降压起动下面主要介绍Y－启动方法Y－起动正常运行lUUwVvuWlI起动时ABCXYZlUlYI31llYII主要目的：减小启动电流启动电流只有原来的1/3AZBYXC正常运行UPABCXYZ起动UP'StstYTT31PPUU31所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。三相异步电动机的正、反转正转反转UVWM3~电源UVWM3~电源主要包括运行监视及现场异常的分析处理起动检查及运行维护——起动准备——起动监视——运行监视电动机运行监视1、起动准备（1）安装检查要求电动机装配灵活、螺栓拧紧、轴承运行无阻，联轴器中心无偏移。（2）绝缘电阻检查要求用兆欧表检查电动机的绝缘阻，包括三相相间绝缘电阻和定子三相对地绝缘电阻。对于500V以下的三相异步电动机可用500V～1000V兆欧表测量，其绝缘电阻不应小于0.5MΩ。对于1000以上的电动机，可用1000V～2500V兆欧测量，定子每千伏不小于1MΩ。绕线式电机转子绕组绝缘电阻不小于0.5MΩ。对于6KV以上的电动机，可用2500V兆欧测量，电机绕组绝缘电阻不小于6MΩ。对新安装或较长时间未使用的电动机，在起动前必须作认真检查，以确定电机是否可以通电。在用摇表摇测绝缘电阻时，把绝缘电阻在两个时间下读数的比值，称做吸收比。按规定吸收比是指60s与15s时绝缘电阻读数的比值，它用下式来表示式中R60”——60s时的绝缘电阻；R15”——15s时的绝缘电阻。利用吸收比可以判断电力设备的绝缘是否受潮，这是因为绝缘材料干燥时，泄漏电流成分很少，绝缘电阻由充电电流所决定。在摇到15s时，充电电流仍比较大，于是这时的绝缘电阻R15”就比较小；摇到60s时，恨据绝缘材料的吸收特性，这时的充电电流已接近饱和，绝缘电阻R60”就比较大，所以吸收比就比较大。而绝缘受潮的时候，泄漏电流的分量就大大地增加，因时间而变化的充电电流影响就比较小，这时泄漏电流和摇的时间没有什么关系，这样R60”和R15”就很接近，换句话说，吸收比就降低了。’这样，通过所测得的吸收比的数值，可以初步判断电力设备和绝缘是否受潮。吸收比试验适用于电机和变压器等电容量较大的设备。（3）测量各相直流电阻对于40kW以上的电机，各相电阻值互差不超过2%。如果超过上述值，绕组可能出现问题（绕组断线、匝间短路、接线错误、线头接触不良），应查明并排除。（4）电源检查一般要求电源波动电压不超过10%，否则应改善电源电压后再投入。（5）起动、保护措施检查要求起动设备接线正确，电动机所配熔丝的型号合适，（6）清理电机周围异物。准备好后方可合闸起动。2、起动监视（1）合闸后，若电机不转，应迅速、果断地拉闸，以避免烧毁电机。（2）电机起动后，应时时观察电机状态，若有异常情况，应立即停机，待查明故障并排除后，才能重新合闸起动。（3）鼠笼型电机采用全压起动时，次数不宜过于频繁，对于功率过大的电机要随时注意电动机的温升。6KV：30分（4）绕线转子电动机起动前，应注意检查起动电阻，必须保证接入。接通电源后，随着起动，电机转速增加，应逐步切除各级起动电阻。（5）当多台电动机由同一台变压器供电时，尽量不要同时起动，在首先满足工艺起动顺序要求的情况下，最好是从大到小逐台起动。在正常情况下,高压电动机在冷状态下,允许启动两次，每次间隔时间不小于5分钟；在热状态下,只准启动一次.只有在事故处理以及启动时间不超过二至三秒的电动机才可多启动一次。a.200KW以下的电动机，不小于0.5小时。b.200KW～500KW的电动机，不小于1小时。c.500KW以上的电动机，不小于2小时。（1）对于运行中的电动机应经常检查它的外壳有无裂纹，螺钉是否有脱落或松动，电动机有无异响或振动等。监视时，要特别注意电动机有无冒烟和异味出现，若嗅到焦糊味或看到冒烟，必须立即停车检查处理。（2）对轴承部位，要注意它的温度和响度。温度升高，温度升高响声异常则表征缺油或磨损。电动机轴承的最高允许温度，应遵守制造厂的规定，无制造厂的规定时按下列标准：滑动轴承不得超过80℃滚动轴承不得超过100℃3、运行监视（3）用连轴器传动的电动机，若中心校正不好，会在运行中发出响声，并伴随发生电动机振动和联轴节螺栓胶垫的磨损。必须停车重新校正中心线。用皮带传动的电动机，应注意皮带不能松动或打滑，但也不能过紧而使电机轴承过热。发生以下严重故障时，应停立即停车处理：（1）人员触电事故（2）电动机冒烟（3）电动机剧烈振动（4）电动机轴承剧烈发热（5）电动机转速迅速下降，温度迅速升高。3、运行监视三相异步电动机的运行故障可分为两大类，电气故障与机械故障。一旦运行出现异常，则应根据故障现象，分析原因，做出检测诊断，找出故障，制出维修方案，组织故障处理。三相异步电动机运行故障电动机运行或故障时，可通过看、听、闻、摸四种方法来及时发现和预防故障，保证电动机的安全运行。（1）三相供电线路断路；（2）定子绕组中有一相或两相断路；（3）开关或起动装置的触点接触不良；（4）电源电压过低；（5）负载过大或传动机械有故障；（6）轴承过度磨损，转轴弯曲，定子铁心松动；（7）定子绕组重绕后短路；（8）定子绕组接法与规定不合。电动机不能起动1、原因分析（1）检测供电回路的开关、熔断器，恢复供电；（2）测量三相绕组电压，若不对称，确定断路点，修复断路相；（3）三相电压过低，则应分析原因，判断是否有接线错误；若是由于供电绝缘线太细制成的电压降过大，则应更换粗线。2、处理方法电动机运行过程中的异常声音与振动主要来自于电磁振动与机械振动。（1）电动机安装基础不平；（2）转子与定子摩擦（3）转子不平衡；（4）轴承严重磨损；（5）轴承缺油；（6）电动机缺相运行（7）定子绕组接触不良；（8）转子风叶碰壳、松动、摩擦。运行中的声音异常与振动1、原因分析2、处理方法（1）检查紧固安装螺栓及其它部件。（2）校正转子中心线；（3）检查定子绕组供电回路中的开关、接触器触点、熔丝、定子绕组等，查出缺相原因，作相应的处理；（4）更换磨损的轴承；(5）清洗轴承，重新加润滑脂或更换轴承；（6）旋紧固定风扇；（7）查找电动机短路或断路的原因，作出相应的。电动机运行时，在每个轴承测得的振动不得超过下列数值：额定转速r/min300015001000750振动值mm0.050.0850.100.12电动机温升超过正常值，主要是由于电流增大，各种损耗增加，与散热失去平衡，温度过高时，将使绝缘材料燃烧冒烟。（1）电源电压过高或过低；（2）电动机过载；（3）电动机的通风不畅或积尘太多；（4）环境温度过高；（5）定子绕组有短路或断路故障；（6）定子缺相运行；（7）定、转子摩擦，轴承摩擦等引起气隙不均匀；（8）电动机受潮或浸漆后烘干不够；（9）铁心硅钢片间的绝缘损坏，使铁心涡流增大，损耗增大。温升过高或冒烟1、原因分析温升过高或冒烟2、处理方法（1）检查调整电源电压值，是否将三角形接法的电动机误接成星形或将星形接法的电动机误接成三角形，应查明纠正；（2）对于过载原因引起的温升，应降低负载或更换容量较大的电动机；（3）检查风扇是否脱落，移开堵塞的异物，使空气流通，清理电动机内部的粉尘，改善散热条件；（4）采取降温措施，避免阳光直接或更换绕组；（5）检查三相熔断器的熔丝有无熔断及起动装置的三相触点是否接触良好，排除故障或更换；（6）检查定子绕组的断路点，进行局部修复或更换绕