电动机的结构与工作原理

讲师：顾永辉电动机的结构与工作原理一、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、电动机的维护保养培训内容鼠笼式一、电动机的分类交流电动机电动机直流电动机异步机他励、异励、串励、复励同步机绕线式1）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为第二标记数字防尘、防止外物侵入等级（第一标记数字）数字防护范围说明0无防护对外界的人或物无特殊的防护1防止大于50mm的固体外物侵入防止人体（如手掌）因意外而接触到电器内部的零件，防止较大尺寸（直径大于50mm）的外物侵入2防止大于12.5mm的固体外物侵入防止人的手指接触到电器内部的零件，防止中等尺寸（直径大于12.5mm）的外物侵入3防止大于2.5mm的固体外物侵入防止直径或厚度大于2.5mm的工具、电线及类似的小型外物侵入而接触到电器内部的零件4防止大于1.0mm的固体外物侵入防止直径或厚度大于1.0mm的工具、电线及类似的小型外物侵入而接触到电器内部的零件5防止外物及灰尘完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘侵入，但侵入的灰尘量不会影响电器的正常运作6防止外物及灰尘完全防止外物及灰尘侵入防湿气、防水侵入的密闭程度（第二标记数字）数字防护范围说明0无防护对水及湿气无特殊的防护1防止水滴侵入垂直落下的水滴（如凝结水）不会对电器造成损坏2倾斜15度时，仍可防止水滴侵入当电器由垂直倾斜至15度时，滴水不会对电器造成损坏3防止喷洒的水侵入防雨或防止与垂直的夹角小于60度的方向所喷洒的水侵入电器而造成损坏4防止飞溅的水侵入防止各方向飞溅而来的水侵入电器而造成损坏5防止喷射的水侵入防止来自各方向由喷嘴射出的水侵入电器而造成损坏6防止大浪侵入装设于甲板上的电器，可防止因大浪的侵袭而造成损坏7防止浸水时水的侵入电器侵在水中一定时间或水压在一定的标准以下，可确保不因侵水而造成损坏8防止沉没时水的侵入电器无限期沉没在指定的水压下，可确保不因侵水而造成损坏S1连续工作制：在恒定负载下的运行时间足以达到热稳定。S2短时工作制：在恒定负载下按给定的时间运行。S3断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行。S4包括起动的断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行。S5包括电制动的断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行。S6连续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间，但无断能停转时间。S7包括电制动的连续周期工作制：S8包括变速变负载的连续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段在预定转速下恒定负载运行时间，和一段或几段在不同转速下的其它恒定负载的运行时间，但无断能停转时间。S9负载和转速非周期性变化工作制：负载和转速在允许的范围内变化的非周期工作制。这种工作制包括经常过载，其值可远远超过满载电动机工作制的分类是对电机承受负载情况的说明，3、电动机工作制4、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四、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常规维护主要包括运行监视及现场异常的分析处理，基本装卸方法及常规维修技术。起动检查及运行维护——起动准备——起动监视——运行监视五、电动机维护保养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。（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。1、起动准备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。（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。（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。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、运行监视电动机的拆卸步骤（1）卸下前轴承外盖（2）卸下前端盖（3）卸下风扇罩（4）卸下风扇（5）卸下后轴承外盖（6）卸下后端盖（7）抽出转子，注意不应划伤定子，特别注意不应损伤定子绕组端口。应平稳将转子抽出。拆卸前后轴承（1）检查电动机各部件有无机械损伤，按损伤程度做出相应的修理方案。（2）对拆开的电机和起动设备，进行清理，清除所有的油泥、污垢。清理过程中应注意观察绕组的绝缘状况。（3）拆下轴承，浸在柴油或汽油清洗一遍。轴承新安装时，加油应从一侧加入。油脂占轴承同容积1/3～2/3即可。（4）检查定、转子有无变形和磨损，（5）用兆欧表测定子绕组有无短路与绝缘损坏。（6）对各项检查修复后，对电机进行装配。（7）装配完毕的电动机，应进行必要的测试，各项指标符合要求后，就可起动试运行观察。（8）各项运和记录都表明达到技术要求，方可带负载投入使用。电动机拆卸检修项目电动机定期小修项目（1）清擦电动机外壳，除却运行中积累的污垢。（2）测量电动机绝缘电阻，测量后应注意重新接好线，拧紧接线头螺钉。（3）检查电动机与接地是否坚固。（4）检查电动机盖、地角螺丝是否坚固。（5）检查与负载机械之间的传动装置是否良好。（6）拆下端盖，检查润滑介质是否变脏、干涸，应及时加油、换油。（7）检查电动机的附属起动和保护设备是否完好。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及维修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