电动机部分讲义

电动机部分讲义一、异步电动机的分类：异步电动机安相数分为单相和三相，单相异步电动机的容量小，一般小于200W，家用电器用的多。三相异步电动机分为鼠笼式和绕线式，现场大多是鼠笼式，二、异步电动机的结构和工作原理：（1）结构三相异步电动机主要由静止的和转动的两部分构成，其静止部分称为定子。定子是用硅钢片叠成的圆筒形铁心，其内圆周有槽用来安放三相对称绕组；三相对称绕组每相在空间互差120o，可联接成Y形或△形。三相异步电动机转动的部分称为转子，是用硅钢片叠成的圆柱形铁心，与定子铁心共同形成磁路。转子外圆周有槽用以安放转子绕组。转子绕组有鼠笼式和线绕式两种。鼠笼式：将铜条扦入槽内，两端用铜环短接，或直接用熔铝浇铸而成短路绕组。线绕式：安放三相对称绕组，其一端接在一起形成Y形，另一端引出连接三个已被接成Y形的电阻，或直接通过短路端环短路。其组成如下图：380V电动机结构YZ160-250电动机结构图1.键2.轴承外盖3.端盖4.轴承内盖子5.接线盒座6.接线盒盖7.转子8.吊环9.定子10.机座11.端罩12.风扇13.轴承14.转轴现场380V电机与YZ160-250电动机结构基本一致。YZR160-250电动机结构图1.排尘孔盖2.轴承外盖3.前端盖4.轴承内盖5.集电环6.刷杆7.刷握8.挡尘板9.观察窗盖10.接线盒座11.接线盒盖12.定子13.转子14.吊环15.机座16.轴承内盖17.端盖18.端罩19.风扇20.轴承21.轴承外盖22.键23.转轴真空泵电机结构与YZR160-250电动机基本一样。三相异步电动机的内部结构：（2）工作原理：转子绕组切割旋转磁场产生感应电势，并在短路的转子绕组中形成转子电流，转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，形成转动力矩，使转子随旋转磁场以转速n转动并带动机械负载。转子和旋转磁场之间转速差的存在是异步电动机转动的必要条件，转速差以转差率s,其公式为：公式1：S=（n1-n）/n1，其中S为转差率，n1为同步转速，n为转子转速。电动机运行状态时0＜S＜1，当S＜0时则为发电机运行状态。定子三相对称绕组中通以频率为f的三相对称电流便会产生旋转磁场。旋转磁场的转速由公式2：f=pn1/60，确定式中f为通入的交流电频率，p为级对数。三、电动机的启动和调速：（1）电动机的启动要求：一是有足够大的启动转矩，以克服所带机械的摩擦转矩、惯性转矩和负载转矩。二是启动电流要小，以防母线电压降过大。三是启动时间短。四是启动设备简单。实际运行中电动机启动电流大，造成母线电压降低，电机绕组过热加速绝缘老化，过大的电动力是大型电机端部变形，转子鼠笼断条。现场电机启动主要有直接启动和降压启动，除空压机为降压启动外，其余全是直接启动。空压机星-三角启动原理如下：图为异步电动机的星—三角启动电路，适用380V三角接线的电动机，启动时将它接成星形，使每相绕组电压降为，从而使启动时线电流降为1/3，但是启动转矩也降2为1/3，启动后恢复为三角接线，转入正常运行。图中SB1为动断（常闭）按钮，SB2为动合（常开）按钮，KM1为主回路接触器，KM2为星形接接触器，KM3为三角接接触器，KT为时间继电器。控制过程如下：合上隔离开关QS，按下按钮SB2后电路接通为：这时KM1、KM2、KT均通电动作，但KT的动合（常开）、动断（常闭）延时触点末到整定时间维护原状，所以用于主回路KM1、KM2动合触点闭合使用，使电动机接成星形启动，与SB2并联的自锁作用，当手离开SB2时由它取代维持电路通电。KM3接触器线圈回路因互锁常闭触点KM2打开而不通电，防止KM2和KM3接触器同时动作造成主回路短路。当时间继电器KT达到整定时间后，KT动断触点延时打开，KM2线圈失电，主回路KM2触点打开。互锁触点KM2闭合和KT延时动合触点闭合使KM3线圈通电动作，主回路KM3触点闭合，短短的接成三角形运转，同时互锁触点KM3触点打开切断KM2线圈回路，防止KM2和KM3同时误投。要使电动机停止运转时，按SB1动断按钮，断开控制回路电源，KM1、KM2、KM3均失电使主回路触点均打开，电动机失电停止运行。（2）电机的调速：由以上公式1、2可以得出电机的转速为：n=60f（1-S）/p，因此要改变电机转速，就得改变频率，级对数和转差率。现场电机主要以级对数的不同确定电机转速，给煤机电机则为变频调速。级对数的改变通过线圈数量来实现，变频调速则是通过电子元件改变通入电流的频率，现在频率一般调节在5到100Hz之间来实现改变电机速度，同时具有交好的节能效果，目前这种技术广泛被采用，也可以实现我们6KV电机节能要求。四、直流电动机的工作原理：电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机接线内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，无刷直流电动机的原理简图如图一所示：永磁体N-S交替交换，使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波，结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号：101、100、110、010、011、001，通过逻辑组件处理产生T1-T4导通、T1-T6导通、T3-T6导通、T3-T2导通、T5-T2导通、T5-T4导通，也就是说将直流母线电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上，这样转子每转过一对N-S极，T1-T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。每种状态下，仅有两相绕组通电，依次改变一种状态，定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电角度，转子跟随定子磁场转动相当于60°电角度空间位置，转子在新位置上，使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码，新的编码又改变了功率管的导通组合，使定子绕组产生的磁场轴再前进60°电角度，如此循环，无刷直流电动机将产生连续转矩，拖动负载作连续旋转。正因为无刷直流电动机的换向是自身产生的，而不是由逆变器强制换向的，所以也称作自控式同步电动机。无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电动机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。中小容量的无刷直流电动机的永磁体，现在多采用高磁能积的稀土钕铁硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。近年来针对异步电动机变频调速的研究，归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法，而无刷直流电动机的电流或电枢的端电压，就是直接控制电动机转矩的物理量。过去，由于稀土永磁体价格比较高等因素，限制了稀土永磁无刷直流电动机的应用领域，但是随着技术的不断创新，其价格已迅速下降，现在大多无刷直流电动机的永磁体采用稀土制成。五、电动机的常见故障现象及原因分析：（1）故障现象：电动机不能起动，而且没有任何声音。原因：①保险丝熔断。②起动器掉闸。③电源没有电。（2）故障现象：电动机不能起动，但有嗡嗡的响声。原因：①电源线一相断线，或保险丝有一相熔断，或电动机有一相绕组断线。②定子与转子之间的空气间隙不正常，使定子与转子相碰。③轴承损坏。④被带动机械卡住。（3）故障现象：电动机起动时保险丝熔断。原因：①定子线圈一相反接。②定子线圈短路或接地。③轴承损坏。④传动皮带太紧。⑤被带动机械卡住。⑥起动时误操作。（4）故障现象：电动机起动后转速较低。原因：①电源电压过低。②将三角形接线的电动机接成星形。③定子线圈短路。④转子的短路环、笼条断裂或开焊。⑤电动机过负荷。（5）故障现象：电动机温度过高，但电流没有超过额定值。原因：①环境温度过高。②电动机通风道堵塞。③电动机油泥、灰尘太多影响散热。④电动机空冷器断水。（6）故障现象：电动机在运行中有爆炸声。原因：①线圈暂时接地。②线圈暂时短路。六、电动机的故障处理：电动机故障处理时，根据不同现象采取不同的处理程序，其基本原则是：首先要保证人身的安全。其次要保证设备不被损坏，然后根据现象我们运行人员判断故障原因，如果是保险，电源，空冷器断水等故障则我们自行处理，如果是其它原因引起的故障，则应尽快联系检修处理。电动机的故障处理其现象判断是关键。七、电机检修所做措施：最重要的是要切除电机的电源，其次是悬挂“禁止合闸，有人工作”和“在此工作”牌。其中最关键的是切除电机的电源。电机我们无法验明有无电，因此核对电机名称和编号则是核心。八、电动机检修后的验收：检修后电机的验收是对电机接线，转向，转动是否灵活，电机绝缘是否合格等进行检查和验收，我们要把握的关键是设备个部件恢复要完好，接线要牢固，转子转动要灵活，转向要符合规定，电机绝缘要合格。九、电动机的正常运行和监视参数：电机正常运行要监视的参数主要有电流，温度，转速，振动，声音等符合规定和要求。发现任何异常现象都需要仔细判断，认真处理。三相异步电动机的未装线时的定子与定子硅钢冲片1.定子定子由定子铁心，定子绕组和机座三部分组成（1)。定子铁心：由0.35毫米~0.5毫米厚硅钢片叠压而成。槽口用以嵌放定子绕组如上图所示是电动机磁路部分。鼠笼式转子如图：转子:由转轴，转子铁心，转子绕组三部分组成。（1）转子铁心。由硅钢片叠成压装在转子轴上，硅钢片冲有沟槽，供嵌转子绕组（称导线槽）。（2）转子绕组。由许多铜条或铝条构成。嵌在导线槽内，两端再用金属环（也叫短路环）焊成鼠笼形式，如上图所示。