电机原理结构及常见故障分析.

交流异步电机原理与维护---------刘建刚电机定义和基本原理1电机：泛指能使机械能转化为电能、电能转化为机械能的一切机器但它并不包括与电能有关的一切机械，仅指以电磁感应定律实现电能的转换或传递那部分基本原理：以电磁力和电磁感应的物理现象为基础的电磁力：作用在磁场中移动的电荷上的力。在磁感应为B的均匀磁场中垂直于磁力线放置一根长为通以电流i的导体，则导体受到的电磁力BilFl电机定义和基本原理2电磁感应因磁通量变化产生感应电动势的现象，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应长度为l的导体，垂直于磁感应为B的均匀磁场，以速度v运动时，在导体中感应而生的电势在闭合回路中，在dt时间内穿过它的磁通发生dø的变化，在此回路中的感应电势根据以上定律就可以得到表示电机运行时的各种量间的基本关系vlBedtde/电机的分类按能量的转换方式按转速的不同根据供电电压的不同a)发电机b)电动机a)同步电机b)异步电机a)安全电压电机36Vb)低压电机220-690Vc)中压电机1000-6000Vd)高压电机6000V以上电机的分类能量转换方式将机械能变为电能—发电机将电能变为机械能—电动机将电能变为电能1不同的电压—变压器2不同的波形,将交流电变直流电—换流机3不同的频率—变频器4不同的相角—调相机和机械能有关的机器都必须是转动的，但有些电机却和机械能无关，就不一定需要转动。按照一般惯例，我们把旋转的叫机，静止的叫器。静止的如：变压器，变频器等等旋转的如：旋转电机异步电机概念及工作原理异步电动机：主要用作电动机，将电能转换为机械能，拖动各种生产机械。结构简单、制造、使用和维护方便，运行可靠，成本低，效率高，得以广泛应用。异步电动机：异步电机因转子转速小于旋转磁场的转速而得名。利用气隙旋转磁场与转子绕组中的感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现能量转换的交流电机。主要作电动机用。异步电机的转子实际转速总是低于（作电动机运行）或高于（作发电机运行）旋转磁场的转速，两者始终存在一定差异，故称异步。异步是这种电机产生电磁转矩的必要条件。由于转子绕组电流是感应而生的，所以异步电机也称为感应电机。基本原理：以电磁力和电磁感应的物理现象为基础的三相异步电动机结构三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结构是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件，如图4.1所示。图3.1封闭式三相笼型异步电动机结构图1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心；7—转子；8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—风扇电动机结构V’VW’U’UW三相异步机的结构定子转子三相异步电动机的结构1.定子铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。U1----U2V1----V2W1----W2三相绕组机壳（包括端盖和机座）铸钢或铸铁基本作用：产生旋转磁场。图6-2定子的硅钢片图6-3装有三相绕组的定子A定子铁芯冲片定子绕组绕2.转子鼠笼转子铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。(1)鼠笼式转子铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。或铸铝形成转子绕组。鼠笼式绕线式转轴：固定转子铁心和传递功率，一般用中碳钢制成。(2)绕线式转子同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。异步电动机转子转子：转子铁心、转子绕组、转轴、风扇等。绕线式转子鼠笼式转子转子绕组的结构形式鼠笼式转子绕组转子产生感应电流电动机的工作原理流程定子绕组通入三相交流电产生旋转磁场转子受电磁力矩于是转子顺旋转磁场转动但转子转速n可能达不到与旋转磁场的转速相等，即1nn异步电动机三相异步电动机的转速•转子的转速总是小于同步转速，因此称“异步”,通常转速为同步转速的91~99%,转向与旋转磁场的转向相同例1：一台三相异步电动机，其额定转速n=975r/min，电源频率f1=50Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。由于电动机的额定转速应接近且略小于同步转速n1，而n1对应于磁极对数p有一系列固定值。所以，n1=1000r/min,即p=3额定转差率为25100097510000.011nnns三相异步电动机的转动原理1.转动原理U1U2V2W1V1W2定子三相绕组通入三相交流电分）转/(pfn1160方向:顺时针切割转子导体Blv右手定则感应电动势E20旋转磁场感应电流I2旋转磁场Bli左手定则电磁力FF电磁转矩TnvF1nNS旋转磁场120sin120sinsintIitIitIimWmVmU定子三相绕组通入三相交流电(星形联接)ViAXBYCZUiWi1.旋转磁场的产生iWiVimIotUi0n规定i:“+”首端流入，尾端流出。i:“–”尾端流入，首端流出。U1V2W1V1W2U2(•)电流出()电流入iWiVimIotUiiWiVimIotUi600三相电流合成磁场的分布情况：U1W1V1iWiVU1W1V1iVU1W1V1iWU1W1V1iWiViUiUU2V2V1W1W2U1U2V2V1W1W2U1U2V1W2W1U1V2V2V1U2U1W2W1NSSNSNSNn1(a)(b)(c)(d)60oωt=0°ωt=60°ωt=120°ωt=180°结论：定子绕组通入三相电流，定子内产生旋转磁场电流变化一周，磁场旋转3600(p=1）。AU2U1V1W2V2W1AU2U1V1W2V2W1取决于三相电流的相序旋转磁场的旋转方向结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。（电机反转）0t60t任意调换两根电源进线(电路如图)WiU1U2W1W2V1V2ViUiNSNSn1U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W2ABCU’1U’2V’1W’1W’2V’2'1U'2U'1V'2V'1W'2W旋转磁场的极对数P若定子每相绕组由两个线圈串联，绕组的首端之间互差60°，将形成两对磁极的旋转磁场。极对数2p旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关U1U2V1V2W1W2NSNSW1W2V2U2V1U1V1V2W1U2W2U1U2U1W1V1W2V2(a)(b)(c)(d)NNSSNNNNSSSS'1V'2V'2U'1U'1W'2W'2W'1W'2U'1V'1U'2V'1U'1U'1V'1V'2U'2U'1W'1W'2V'2V'2W'2WiWiVimIotUi极对数2p四极旋转磁场在电流变化一周时，旋转磁场在空间旋转180°。当三相异步电动机断了一根电源线时，会有什么后果？ABC1、此时接通电源，会怎样？2、如果运行中断一线，会怎样？三相异步电动机在运行中，若其中一相和电源断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样，电机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供电变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使用中要特别注意这种现象，为此应该有过载保护。三相异步电动机若在起动前有一相断电，和单相电机一样将不能起动。此时只能听到嗡嗡声，使电动机过热而烧毁，必须赶快排除故障。ABCpfn11604.旋转磁场的转速旋转磁场转速n1与定子电流频率f1、磁极对数p有关。异步电动机转速和极对数的对应关系（中国额定频率f1=50Hz)p1234n1(r/min)300015001000750异步电动机运行中:09.0~01.0spfSnns1160)1)(1（转差率：旋转磁场转速n1与转子转速n之差与同步转速n1之比称为异步电动机的转差率s11nnnS异步电机转差率三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机型号Y132S－6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B1.型号Y132S－6Y系列异步机机座中心高度机座长度代号2p=6→n0=1000r/min2.额定功率PNPN=3kW→转子轴上输出的机械功率3.额定电压UNUN=380V→定子三相绕组应施加的线电压磁极数4.额定电流ININ=7.2A三相异步电动机型号Y132S－6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B→定子三相绕组的额定线电流6.额定转速nN电机在额定电压、额定负载下运行时的转子转速。5.联接方式通常三相异步电动机3kW以下者，联结成星形，4kW以上者，联结成三角形。联接方式：Y/接法Y接法：接法：ABCZXYABCZXYABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：三相异步电动机型号Y132S－6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B8.绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为A、E、B、F、H五级，A级(105ºC)E级（120℃）B级（130℃）F级（155℃）H级(180ºC)。7.额定功率因数cosN额定负载时一般为0.7-0.9，空载时功率因数很低约为0.2-0.3。额定负载时，功率因数最大。实用中应选择合适容量的电机，防止“大马”拉“小车”的现象。电机点检要求目前，我公司对电机点检的主要参数是电压、电流、温度、绝缘电阻、振动和噪声。点检的具体内容是对电机进行定点、定时、定质、定量的检测。定点：依被检电器的特点，正确选择测试点。为了便于结果的比较，在测试点选定后，应稳定不再变动，避免测试点的随机性。如电机表面温度的检测。定时：电气设备巡检表记录，温度、振动的点检时间固定。（2H/次）定质：保持稳定的点检质量。首先，必须正确的使用检测仪器，如红外线点温计、测振仪、兆欧表等。即测量的方法、方位要稳定。定量：点检的位置数量和点检的项目数量要稳定；要保证检测参数的量化。一定要量化到具体数值（温度、振动值）电机点检要求电机点检的共同要求记录电机的运行参数：某时间下电机的电压、电流；同时记录该时段的定子绕组温度（Pt100）、进出口风温（Pt100）；对于一切绝缘绕组的运行温度，都要控制在其绝缘等级允许的温度以下。点温计监测定子外壳的表面温度。对有轴向散热筋的电机，点温计应顺散热筋方向检测（最忌与散热筋相垂直）；检测距离以近为好，最好在300mm以内。要寻找最热点检测，选定检测点后，就不再变动。进行定时间、定地点、定方法的监测。当电机表面的运行温度高于季节正常温度10℃时，应及时提出警告，要求及时查明原因，若高于季节正常温度15℃时，若热保护没动作，也应建议停机检查原因。电机保养的基础知识一、新安装或闲置三个月以上的电机使用前安全性能检查新安装或闲置三个月以上的电机使用前必须进行安全性能检查对电气性能和机械性能进行检查，以保证电机安全可靠地运行。检查电机绕组绝缘电阻。打开接线盒．用500V以上的兆欧表，测量绕组与机座之间的绝缘电阻．正常阻值应5MΩ。拆下接线端子连接片，测量绕组相间的绝缘，正常阻值应10MΩ。如在上述测量过程中，有一次阻值严重偏低，则应拆开电动机查找原因。如无故障点说明电动机受潮导致绝缘性能下降，应进行烘烤驱潮，直到绝缘合格后，才能安装使用。测量三相绕组阻值。观察电阻值是否相同．如阻值差异较大，应检查电机绕组引线是否有接触不良等原因。检查电动机机械部分是否合格。用手转动转轴检查是否灵活，有无不正常的摩擦、卡阻、窜轴和异常响声。同时检查各部件是否完备，紧固螺丝是否上紧．联轴器或皮带轮是否安装并校正完好。电机保养的基础知识二、电动机安装及试运行电动机在接线前，先检查控制电路、保护设定是否正常，熔断器选用是否合适，各控制电器之间的连线接点是否牢固。如正常，接好电机电源空载启动，观察电机运转方向是否合乎设备要求。如转动方向相反，只需将电机接线板电源进线任意二根互换位置。启动试验正常后，将电机连上负载试运行，并检测其工作电流是否正常。如电流过大，应停机检查。如带上负载后，电机不转或转速很低，或有异常哼声，应立即断电，如通电时间稍