電機(jī)控制與維修

項(xiàng)目一三相異步電動(dòng)機(jī)的使用與維護(hù)

電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，并輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩的原動(dòng)機(jī)，其應(yīng)用十分廣泛。電動(dòng)機(jī)按用電類型可分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī):按交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)電源頻率之間的關(guān)系可分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī):按電源相數(shù)可分為三相異步電動(dòng)機(jī)和單相異步電動(dòng)機(jī)。單相異步電動(dòng)機(jī)功率小，多用于小型機(jī)械設(shè)備或家用電器。三相異步電動(dòng)機(jī)功率大，廣泛用于普通機(jī)床、電力運(yùn)輸、起重設(shè)備等生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)力機(jī)械。本課題的任務(wù)就是通過(guò)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、機(jī)械特性和運(yùn)行理論等知識(shí)的學(xué)習(xí)，掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的拆裝、檢測(cè)、定子繞組嵌線、使用維護(hù)和維修等技能。

任務(wù)一認(rèn)識(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、分類和用途。2、掌握三相交流異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。3、理解三相交流異步電機(jī)的銘牌和額定值。4、三相交流異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接。

一、三相異步電動(dòng)機(jī)的種類及用途1．根據(jù)防護(hù)形式分類(1)開(kāi)啟式特點(diǎn):開(kāi)啟式電動(dòng)機(jī)的定子兩側(cè)與端蓋上都有很大的通風(fēng)口，其散熱條件好，價(jià)格便宜，但灰塵、水滴、鐵屑等雜物容易從通風(fēng)口進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部適用場(chǎng)合:適用于清潔、干燥的工作環(huán)鏡(2)防護(hù)式特點(diǎn):防護(hù)式電動(dòng)機(jī)在機(jī)座下面有通風(fēng)口，散熱較好，可防止水滴、鐵屑等雜物從與垂直方向成小于45O角的方向落入電動(dòng)機(jī)部，防止潮氣和灰塵的侵入適用場(chǎng)合:適用于比較干燥、少塵、無(wú)腐蝕性和爆炸性氣體的工作環(huán)鏡(3)封閉式特點(diǎn):封閉式電動(dòng)機(jī)的機(jī)座和端蓋上均無(wú)通風(fēng)孔，是完全封閉的.這種電動(dòng)機(jī)僅靠機(jī)座表面散熱，散熱條件不好適用場(chǎng)合:封閉式電動(dòng)機(jī)多用于灰塵多、潮濕、易受風(fēng)雨、有腐蝕性氣體、易引起火災(zāi)勢(shì)各種較惡劣的工作壞境。密封式電動(dòng)機(jī)能防止外部的氣體或液體進(jìn)入其內(nèi)部因此適用于在液體中工作的生產(chǎn)機(jī)械，如潛水泵等（4）防爆式特點(diǎn):防爆式電動(dòng)機(jī)是在封閉式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上制成隔摩爆式，機(jī)殼有足夠的強(qiáng)度適用場(chǎng)合:適用于有易燃、易爆氣體的工作環(huán)境，如有瓦斯的煤礦井下、油庫(kù)、煤氣站等2．根據(jù)轉(zhuǎn)子形式分類三相異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子形式分為籠型電動(dòng)機(jī)和繞線式電動(dòng)機(jī)，其外形、特點(diǎn)及適用場(chǎng)合

（1）普通籠式特點(diǎn):機(jī)械特性硬、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大、調(diào)速時(shí)需要調(diào)速設(shè)備適用場(chǎng)合:調(diào)速性能要求不高的各種機(jī)床、水泵、通風(fēng)機(jī)（與變頻器配合使用可方便地實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速）(2)高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩籠型（多速）特點(diǎn):啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大有多擋轉(zhuǎn)速(2?4速)適用場(chǎng)合:帶沖擊性負(fù)載的機(jī)械，如剪床、沖床、鍛壓機(jī)；靜止負(fù)載或慣性負(fù)載較大的機(jī)械，如壓縮機(jī)、粉碎機(jī)、小型起進(jìn)機(jī)要求有級(jí)速的機(jī)床、電梯、冷卻塔等(3)繞線式特點(diǎn):機(jī)械特性硬（轉(zhuǎn)子串電阻后變軟）、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速方法多、調(diào)速性能和啟動(dòng)性能好適用場(chǎng)合:要求有一定的調(diào)速范圍、調(diào)速性能較好的機(jī)械，如橋式起重機(jī)：?jiǎn)?dòng)、制動(dòng)頻繁且對(duì)啟動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求高的生產(chǎn)機(jī)械，如起重機(jī)、礦井提升機(jī)、壓縮機(jī)、不可逆軋鋼機(jī)二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的種類很多，但各類三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)大致相同，它們都是由定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）及其他附件所組成。定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙一般0.25~2mm。三相交流異步電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和構(gòu)件分解三相交流異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)件分解圖1．定子電動(dòng)機(jī)的固定部分稱為定子，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子是用來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的，是將三相電能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)能的環(huán)節(jié)。三相異步電動(dòng)機(jī)的定子一般包括機(jī)座、定子鐵芯和定子繞組等部件。（1）機(jī)座。機(jī)座通常采用鑄鐵或銅板制成，用來(lái)固定定子鐵芯，利用兩個(gè)端蓋支撐安子，散發(fā)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量，并對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組起到保護(hù)作用。機(jī)座與定子鐵芯

（3）定子繞組。三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的作用是通入三相對(duì)稱交流電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它是三相異步電動(dòng)機(jī)的電路部分。異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組通常采用高強(qiáng)度的漆包線繞制而成。

三相定子繞組分別引出6個(gè)端子接在電動(dòng)機(jī)外殼的接線盒里，其中，U1、V1、W1為三相繞組的首端，

U2、V2、W2為三相繞組的末端。三相定子繞組根據(jù)電源電壓和繞組額定電壓的大小連接成Y（星）形或△（三角）形，三相繞組的首端接三相交流電源。

三相交流異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接

2．轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是將旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上的電動(dòng)勢(shì)能而最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的環(huán)節(jié)，主要由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組等部件構(gòu)成。（1）轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸由碳鋼或合金鋼制成，主要用來(lái)傳遞動(dòng)力和支撐轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，保證定子與轉(zhuǎn)子間均勻的空氣隙。（2）轉(zhuǎn)子鐵芯。轉(zhuǎn)子鐵芯一方面作為電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，另一方面用來(lái)嵌放定子繞組。轉(zhuǎn)子鐵芯一般是由0.5mm厚、表面涂有絕緣層的薄硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓周表面沖有均勻分布的槽，用來(lái)嵌放轉(zhuǎn)子繞組。為了改善啟動(dòng)和運(yùn)行性能，籠型異步電動(dòng)機(jī)一般采用斜槽結(jié)構(gòu)。

三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子

（3）轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，并在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生電磁力矩而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子繞組分為籠型轉(zhuǎn)子繞組和繞線式轉(zhuǎn)子繞組兩種。①籠型轉(zhuǎn)子繞組?；\型轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子上的鋁條或銅條導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩?；\型繞組由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)的若干銅條構(gòu)成，兩端分別焊接在兩個(gè)短接的端環(huán)上。如果去掉鐵芯，轉(zhuǎn)子繞組的形狀就像一個(gè)鼠籠，故稱籠型轉(zhuǎn)子。為了簡(jiǎn)化制造工藝，目前三相異步電動(dòng)機(jī)大都在轉(zhuǎn)子鐵芯槽中直接澆鑄鋁液，鑄成籠型繞組，并在端環(huán)上鑄出葉片，作為冷卻風(fēng)扇。②繞線式轉(zhuǎn)子繞組。繞線式轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是采用絕緣銅線繞制而成，然后對(duì)稱嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)。轉(zhuǎn)子的三相繞組一般接成星形，三根引出線分別接在轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)銅制集電環(huán)上。集電環(huán)與集電環(huán)之間以及集電環(huán)與軸之間彼此主緣，轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)電刷與外電路接通。三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的電刷裝置，經(jīng)線轉(zhuǎn)子與外電阻接線圖如圖。

三相異步電動(dòng)機(jī)的籠型轉(zhuǎn)子繞組三相異步電動(dòng)機(jī)的繞線式轉(zhuǎn)子繞組

三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的電刷裝置

繞線轉(zhuǎn)子與外電阻接線圖3．其他附件（1）端蓋。端蓋除了起防護(hù)作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉(zhuǎn)子軸。端蓋一般用鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型。（2）軸承和軸承端蓋。軸承是連接轉(zhuǎn)動(dòng)與不動(dòng)部分，一般采用滾動(dòng)軸承。軸承端蓋用來(lái)固定轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子不能軸向移動(dòng)，另外起存放潤(rùn)滑油和保護(hù)軸承的作用，軸承端蓋一般采用鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型。端蓋軸承和軸承端蓋（3）軸承端蓋。保護(hù)軸承，不使?jié)櫥鸵绯?。?）風(fēng)扇及風(fēng)罩。用鋁材或塑料制成，起冷卻作用。（5）吊環(huán)。用鑄鋼制造，安裝在機(jī)座的上端用來(lái)起吊、搬抬三相電動(dòng)機(jī)。吊環(huán)孔還可以用來(lái)測(cè)量溫度。

風(fēng)扇及風(fēng)罩

吊環(huán)三、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)每臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座上都有一塊銘牌。銘牌上注明這臺(tái)三相電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，是選擇、安裝、使用和修理(包括重繞組)三相異步電動(dòng)機(jī)的重要依據(jù)，如圖1-16所示?，F(xiàn)以Y100L—2型三相異步電動(dòng)機(jī)為例，來(lái)說(shuō)明銘牌上各個(gè)數(shù)據(jù)的含義。

三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌1．型號(hào)型號(hào)是電動(dòng)機(jī)類型、規(guī)格的代號(hào)，以型號(hào)YIOOL—2為例，其中:Y——一般用途三相籠型異步電動(dòng)機(jī)；100——機(jī)座中心高度100mm；L——機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)（S——短機(jī)座，M——中機(jī)座，L——投機(jī)座）；2——磁極個(gè)數(shù)（磁極對(duì)數(shù)P=1）。三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)字母含義：Y——異步電動(dòng)機(jī)；IP44——封閉式；IP23——防護(hù)式；W——戶外；F——化工防腐用；Z——冶金起重；Q——高啟動(dòng)轉(zhuǎn)輪；D——多速；B——防爆；R——繞線式；CT——電磁調(diào)速；X——高效率；H——高轉(zhuǎn)差率。2．接法接法是三相定子繞組的連接方式，有星形(Y)和三角形(△)兩種。3．額定功率P(kW)額定功率也稱額定容量，是指在額定運(yùn)行狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率。4．額定電壓U(V)額定電壓是指電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)加到定子繞組上的線電壓。常用的中小功率電動(dòng)機(jī)額定電壓為380V。5．額定電流I(A)額定電流是指電動(dòng)機(jī)在額定條件下運(yùn)行時(shí)，定子繞組的額定電流值。由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速很低，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度差很大，因此，轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流很大，引起定子繞組中電流也很大。通常，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流約為額定電流的4~7倍。雖然啟動(dòng)電流很大，但啟動(dòng)時(shí)間很短，而且隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上升，電流會(huì)迅速減小，故對(duì)于容量不大且不頻繁啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)影響不大。6．額定頻率f(Hz)額定頻率是指電動(dòng)機(jī)使用交流電源的頻率。我國(guó)工業(yè)用交流電的頻率為50Hz，在調(diào)速時(shí)可以通過(guò)變頻器來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的電源頻率。7．額定轉(zhuǎn)速n(r/min)額定轉(zhuǎn)速是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率及輸出額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速。8．絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)是指三相電動(dòng)機(jī)所采用的絕緣材料的耐熱能力，它表明三相電動(dòng)機(jī)允許的最離工作溫度。絕緣等級(jí)可分為A、E、B、F、H五個(gè)等級(jí)。絕緣等級(jí)AEBFH最高允許溫度（OC）1051201301651809．工作方式工作方式是對(duì)電動(dòng)機(jī)在額定條件下持續(xù)運(yùn)行時(shí)間的限制，以保證電動(dòng)機(jī)的溫升不超過(guò)允許值。電動(dòng)機(jī)常用的工作方式有以下三種。（1）連續(xù)工作方式（S1）。連續(xù)工作方式是指電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行時(shí)間很長(zhǎng)，電動(dòng)機(jī)的溫升可以達(dá)到穩(wěn)態(tài)溫升的工作方式，如水泵、通風(fēng)機(jī)等。（2）短時(shí)工作方式（S2）。短時(shí)工作方式是指電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行時(shí)間很短，使電動(dòng)機(jī)的溫升達(dá)不到穩(wěn)態(tài)溫升；停機(jī)時(shí)間很長(zhǎng)，使電動(dòng)機(jī)的溫升可以降到零的工作方式。短時(shí)工作方式分為10min，30min，60min，90min四種。（3）周期斷續(xù)工作方式（S3）。周期斷續(xù)工作方式是指電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行時(shí)間很短，使電動(dòng)機(jī)的溫升達(dá)不到穩(wěn)態(tài)溫升;停止時(shí)間也很短，使電動(dòng)機(jī)的溫升降不到零，工作周期小于10min的工作方式，即電動(dòng)機(jī)以間歇方式運(yùn)行。采用周期斷續(xù)工作方式的機(jī)械如吊車、起重機(jī)等。10．防護(hù)等級(jí)防護(hù)等級(jí)表示三相電動(dòng)機(jī)外殼的防護(hù)等級(jí)，其中IP是防護(hù)等級(jí)標(biāo)志符號(hào)，其后面的兩位數(shù)字分別表示電動(dòng)機(jī)防固體和防水能力。數(shù)字越大，防護(hù)能力越強(qiáng)，如IP44中第一位數(shù)字“4”表示電機(jī)能防止直徑或厚度大于1mm的固體進(jìn)入電機(jī)內(nèi)殼。第二位數(shù)字“4”表示能承受任何方向的濺水。11．銘牌額定數(shù)值計(jì)算（1）轉(zhuǎn)矩和功率的關(guān)系：（2）輸入功率和額定電壓、額定電流的關(guān)系：（3）效率。①損耗。鐵損耗即鐵芯中的渦流損耗和磁滯損耗，與電