三相異步電動機的使用與維項目四230任務(wù)1三相異步電動機的認知任務(wù)2三相異步電動機的檢測任務(wù)3三相異步電動機的運行231任務(wù)4三相異步電動機的檢修任務(wù)1

三相異步電動機的認知232學(xué)習目標1.掌握三相異步電動機的結(jié)構(gòu)。2.了解三相異步電動機的分類和用途。3.熟悉三相異步電動機的銘牌參數(shù)。4.能正確完成三相籠型異步電動機的拆裝。233任務(wù)引入三相異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、堅固耐用、使用維護方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種場合。由于其某些使用場合環(huán)境較差，因此需要對三相異步電動機進行定期拆裝與清洗。本任務(wù)的主要內(nèi)容是通過拆裝三相籠型異步電動機，掌握三相異步電動機的結(jié)構(gòu)及拆裝操作技能，熟悉三相異步電動機的分類、用途、銘牌參數(shù)等，為電動機的使用和維修打下基礎(chǔ)。234一、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)三相異步電動機的種類很多，但它們的結(jié)構(gòu)基本相同，都是由定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）及其他附件組成。定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙一般為0.25~2mm。三相交流異步電動機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和構(gòu)件分解分別如圖所示。235相關(guān)知識236三相交流異步電動機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1—風罩2—風扇3—吊環(huán)4—機座5—定子鐵芯6—定子繞組7—端蓋8—軸9—底座10—轉(zhuǎn)子鐵芯和繞組11—軸承237

三相交流異步電動機構(gòu)件分解圖1.定子電動機的固定部分稱為定子。三相異步電動機的定子一般包括機座、定子鐵芯和定子繞組。（1）機座（見下圖a）。機座通常采用鑄鐵或鋼板制成，用來固定定子鐵芯，利用兩個端蓋支撐轉(zhuǎn)子，可以起一定的散熱作用，并對三相異步電動機的定子繞組起到保護作用。238

三相交流異步電動機的機座與定子鐵芯a）機座b）定子鐵芯（2）定子鐵芯（見上圖b）。定子鐵芯是電動機磁路的一部分。定子鐵芯一般由0.35~0.5mm厚、表面涂有絕緣層的薄硅鋼片疊壓而成，以減小交變磁通通過時引起的渦流損耗和磁滯損耗。定子鐵芯的內(nèi)圓周表面沖有均勻分布的槽，用于嵌放定子繞組。（3）定子繞組。三相異步電動機定子繞組的作用是通入三相對稱交流電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，是三相異步電動機的電路部分。定子繞組通常采用高強度的漆包線繞制而成。其中，中、小型三相異步電動機的繞組多采用圓漆包線，大、中型三相異步電動機的定子繞組則采用較大截面積的絕緣扁銅線或扁鋁線。239240三相定子繞組它有三相繞組，即U相、V相和W相，它們對稱嵌放在定子鐵芯槽內(nèi)，彼此在空間位置上相差120°電角度，如圖所示。三相定子繞組引出的6個端子接在電動機外殼的接線盒內(nèi)，其中U1、V1、W1為三相繞組的首端，U2、V2、W2為三相繞組的尾端。三相定子繞組根據(jù)電源電壓和繞組額定電壓可接成星形或三角形，三相繞組的首端接三相交流電源，如圖所示。241

三相交流異步電動機定子繞組的聯(lián)結(jié)a）星形聯(lián)結(jié)b）三角形聯(lián)結(jié)c）星形聯(lián)結(jié)接線實物圖d）三角形聯(lián)結(jié)接線實物圖2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是電動機的旋轉(zhuǎn)部分，主要由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成。（1）轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸由碳鋼或合金鋼制成，主要用來傳遞動力和支撐轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，保證定子與轉(zhuǎn)子間均勻的氣隙。三相交流異步電動機的轉(zhuǎn)軸如圖所示。242三相交流異步電動機的轉(zhuǎn)軸（2）轉(zhuǎn)子鐵芯。轉(zhuǎn)子鐵芯一方面作為電動機磁路的一部分，另一方面用于嵌放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵芯一般由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，用來嵌放轉(zhuǎn)子繞組。為了改善啟動和運行性能，籠型異步電動機的轉(zhuǎn)子鐵芯一般采用斜槽結(jié)構(gòu)，如圖所示。243

籠型異步電動機的轉(zhuǎn)子鐵芯（3）轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，并在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下產(chǎn)生電磁力矩而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子繞組分為鼠籠式繞組和繞線式繞組兩種。244三相交流異步電動機的籠型轉(zhuǎn)子1—鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組2—轉(zhuǎn)軸3—風扇4—鐵芯繞線式轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是采用絕緣銅線繞制而成，然后對稱嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)，如圖所示。245三相交流異步電動機的繞線式轉(zhuǎn)子1—風扇2—鐵芯3—繞組4—集電環(huán)5—軸承轉(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)與軸之間彼此絕緣。轉(zhuǎn)子繞組通過電刷與外電路接通，如圖所示。246

三相交流繞線式異步電動機的電刷裝置繞線式轉(zhuǎn)子與外電阻接線圖1—電刷2—集電環(huán)3—可調(diào)電阻3.其他附件（1）端蓋。由鑄鐵或鋁鑄造而成，起支撐轉(zhuǎn)子的作用。（2）軸承。連接轉(zhuǎn)動與不動部分，一般采用滾動軸承。（3）軸承端蓋。保護軸承，使?jié)櫥筒灰绯?。?）風扇。用鋁材或塑料制成，起散熱作用。247二、三相異步電動機的分類和用途按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機分為三相籠型異步電動機和三相繞線式異步電動機，兩者的對比見下表。248三相籠型異步電動機和三相繞線式異步電動機的對比三、三相異步電動機的銘牌參數(shù)每臺三相異步電動機的機座上都有一塊銘牌，如圖所示?，F(xiàn)以Y180M-4型三相異步電動機為例說明銘牌上各個數(shù)據(jù)的含義。249Y180M-4型三相異步電動機的銘牌1.型號型號是電動機類型、規(guī)格的代號，以型號Y180M-4為例，其中：Y———一般用途三相籠型異步電動機；180———機座中心高180mm；M———機座長度代號（S表示短機座，M表示中機座，L表示長機座）；4———磁極個數(shù)（磁極對數(shù)p=2）。2.接法接法指電動機在額定電壓下三相定子繞組的聯(lián)結(jié)方式，有星形和三角形兩種。2503.額定功率PN額定功率也稱為額定容量，是指在額定運行狀態(tài)下，電動機轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率，單位為kW。4.額定電壓UN額定電壓是指電動機在正常運行時加到定子繞組上的線電壓，單位為V。常用的中小功率電動機額定電壓為380V。5.額定電流IN額定電流是指電動機在額定狀態(tài)下運行時，定子繞組輸入的線電流，單位為A。6.額定頻率fN額定頻率是指電動機在額定狀態(tài)下運行的交流電源頻率，單位為Hz。2517.額定轉(zhuǎn)速

nN額定轉(zhuǎn)速是指電動機在額定電壓、額定頻率及額定功率狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。8.絕緣等級絕緣等級是指電動機定子繞組所用絕緣材料的耐熱等級，常用絕緣材料的絕緣等級及其最高允許溫度見下表。252常用絕緣材料的絕緣等級及其最高允許溫度9.工作方式工作方式是對電動機在額定狀態(tài)下持續(xù)運行時間的限制，以保證電動機的溫升不超過允許值。電動機常用的工作方式有以下三種：（1）連續(xù)工作方式。在額定狀態(tài)下可長期連續(xù)工作，如水泵、通風機等。（2）短時工作方式。只允許在規(guī)定時間內(nèi)短時運行。短時工作方式分為10min、30min、60min、90min四種。（3）斷續(xù)工作方式。電動機以間歇方式運行，如吊車、起重機等。25310.銘牌相關(guān)參數(shù)計算（1）額定輸出轉(zhuǎn)矩和額定功率的關(guān)系（2）滿載時的輸入功率和額定電壓、額定電流的關(guān)系（3）額定效率254（4）損耗1）鐵損耗。鐵芯中的渦流損耗和磁滯損耗，與電源電壓有關(guān)，是不變損耗。2）銅損耗。定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組中的電流發(fā)熱產(chǎn)生的損耗，與電流的平方成正比，是可變損耗。3）機械損耗。機械摩擦和空氣阻力所產(chǎn)生的損耗。255四、三相籠型異步電動機的拆裝1.拆卸前的準備工作（1）斷開電源，拆除電動機與外部電源的連接線，并標好電源線在接線盒中的相序標記，以免安裝電動機時接錯相序。（2）清理施工現(xiàn)場。（3）熟悉電動機結(jié)構(gòu)特點和檢修技術(shù)要求。（4）準備好拆卸電動機的工具和設(shè)備。2562.拆卸三相異步電動機（1）拆卸帶輪（或聯(lián)軸器）。拆卸帶輪（或聯(lián)軸器）的操作步驟及要點如圖所示。257拆卸帶輪（或聯(lián)軸器）（2）拆卸風罩。用旋具將風罩四周的3顆螺栓擰下并用力將風罩往外拔，即可使風罩脫離機殼，如圖所示。258

拆卸風罩（3）拆卸風扇。取下風罩后，將風扇上的定位螺釘或銷子松脫取下，用木錘在風扇四周均勻地輕敲，風扇即可松脫下來，如圖所示。259

拆卸風扇（4）拆卸端蓋螺釘。先逐步松開前端蓋緊固對角螺釘，并用紫銅棒均勻敲打前端蓋有臍的部分；然后在后端蓋與機座之間做好標記，拆卸后端蓋螺釘，如圖所示。260拆卸前端蓋和后端蓋螺釘a）拆卸前端蓋螺釘b）拆卸后端蓋螺釘（5）拆卸后端蓋。用木錘敲打軸伸出端，使后端蓋脫離機座，如圖a所示。待后端蓋稍與機座脫開，即可把后端蓋連同轉(zhuǎn)子一起抽出機座，如圖b所示。261拆卸后端蓋a）用木錘敲打軸伸端b）抽出轉(zhuǎn)子和后端蓋（6）拆卸前端蓋。將硬木條從后端伸入，頂住前端蓋的內(nèi)部敲打，松動后，用雙手輕輕將前端蓋取下，如圖所示。262

拆卸前端蓋a）松動前端蓋b）取下前端蓋（7）取下后端蓋。用木錘均勻敲打后端蓋四周，即可取下后端蓋，如圖所示。（8）拆卸電動機軸承。根據(jù)軸承的規(guī)格，選用適宜的拉具，使拉具的腳爪緊扣在軸承內(nèi)圈上，拉具的絲杠頂點對準轉(zhuǎn)子軸的中心，緩慢均勻地扳動絲杠，軸承就會逐漸脫離轉(zhuǎn)軸而被拆卸下來，如圖所示。263

取下后端蓋

拆卸電動機軸承3.安裝三相異步電動機三相異步電動機的組裝順序與拆卸順序相反。組裝前應(yīng)先清除電動機內(nèi)部的灰塵，清洗軸承并加足潤滑油，然后按以下順序進行操作。（1）在轉(zhuǎn)子上安裝軸承和后端蓋。將軸承套在軸上，用紫銅棒將軸承壓入軸頸，緩慢地敲入，如圖a所示，切勿總是敲擊一邊或敲軸承外圈。然后將軸伸出端朝下垂直放置，在其斷面上墊上木板，將后端蓋套在后軸承上，用木錘敲打，完成后端蓋的安裝，如圖b所示。264265安裝電動機軸承和后端蓋a）安裝電動機軸承b）安裝后端蓋（2）安裝轉(zhuǎn)子。用手托住轉(zhuǎn)子，將其慢慢移入定子中，以免損傷轉(zhuǎn)子表面，如圖所示。安裝轉(zhuǎn)子（3）固定后端蓋。先用木錘均勻敲打后端蓋四周，然后用木錘小心敲打后端蓋的三個“耳朵”，使螺釘孔對準標記，并用螺釘固定后端蓋，如圖所示。266

固定后端蓋（4）安裝前端蓋。用木錘均勻敲擊前端蓋四周，并調(diào)整至對準標記（調(diào)整的方法與安裝后端蓋相同），然后用螺釘固定前端蓋，如圖所示。267

安裝前端蓋a）敲擊前端蓋b）固定前端蓋（5）安裝風扇和風罩。用木錘敲打風扇，用彈簧卡鉗安裝卡簧，然后將風罩上的螺栓孔與機座上的螺母對準并將螺栓擰緊即可，如圖所示。268安裝風扇和風罩a）用木錘敲打風扇b）安裝卡簧c）安裝風罩（6）安裝帶輪（聯(lián)軸器）。輕輕地用木錘敲打鍵楔，使其進入鍵槽，如圖a所示。然后將帶輪（聯(lián)軸器）的鍵楔對準鍵槽并用木錘敲擊進行安裝，如圖b所示。269安裝帶輪（聯(lián)軸器）a）裝配鍵楔b）裝配帶輪（聯(lián)軸器）4.接線根據(jù)電動機的銘牌進行接線。如果電動機是星形聯(lián)結(jié)，應(yīng)按下圖a和圖c所示的接線圖進行接線，即將接線盒中三相繞組尾端U2、V2、W2接線端短接，再將首端U1、V1、W1分別接三相電源的L1、L2、L3。若電動機是三角形聯(lián)結(jié)，應(yīng)按下圖b和圖d所示的接線圖進行接線，即將接線盒中三相繞組的U1與W2、V1與U2、W1與V2接線端短接，再將首端U1、V1、W1分別接三相電源的L1、L2、L3。270安裝風扇和風罩a）用木錘敲打風扇b）安裝卡簧c）安裝風罩5.測量與試車（1）測量空載電流。當交流電動機空載運行時，用鉗形電流表測量三相空載電流，如圖所示，以驗證其是否平衡。同時檢查電動機是否有雜音、振動及較大的噪聲，如果有應(yīng)立即停車，進行檢查。（2）測量電動機轉(zhuǎn)速。用轉(zhuǎn)速表測量電動機的轉(zhuǎn)速并與電動機的額定轉(zhuǎn)速進行比較。271測量電動機的空載電流任務(wù)2

三相異步電動機的檢測272學(xué)習目標1.掌握三相異步電動機的工作原理。2.掌握三相異步電動機轉(zhuǎn)差率的計算。3.了解三相異步電動機運行時的電磁關(guān)系。4.能正確完成三相異步電動機定子繞組直流電阻、絕緣電阻的測量和空載試驗。273任務(wù)引入前一任務(wù)進行了三相異步電動機的拆裝，拆裝后的電動機必須經(jīng)過檢查，確定其裝配質(zhì)量，繞組直流電阻、絕緣電阻、空載電流等各項性能指標均達到要求后方可使用。本任務(wù)的主要內(nèi)容是了解三相異步電動機的工作原理，根據(jù)其各項性能指標和要求，完成三相異步電動機的繞組直流電阻和絕緣電阻的檢測。274275相關(guān)知識一、三相異步電動機的工作原理

1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生當電動機定子繞組通以三相交流電流時，三相定子繞組中的電流都將產(chǎn)生各自的磁場。由于電流隨時間變化，其產(chǎn)生的磁場也將隨時間變化，而三相電流產(chǎn)生的總磁場（合成磁場）是在空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)的，故稱為旋轉(zhuǎn)磁場。在三相異步電動機的定子鐵芯中放置三相結(jié)構(gòu)完全相同的繞組U1U2、V1V2、W1W2，各相繞組在空間互差120°，如圖a所示；U1、V1、W1和U2、V2、W2分別代表三相定子繞組的首端和尾端。三相定子繞組的尾端接到一起，首端U1、V1、W1接在三相對稱交流電源上，如圖b所示；繞組內(nèi)便通入三相對稱交流電流

iU

、iV

、iW，如圖c所示；則在定子與轉(zhuǎn)子氣隙間產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場如圖d所示。276277三相定子繞組2極旋轉(zhuǎn)磁場的形成a）簡化的三相繞組分布圖b）星形聯(lián)結(jié)的三相繞組接通三相電源c）三相對稱電流波形圖d）2極繞組的旋轉(zhuǎn)磁場規(guī)定：三相交流電為正半周期時，電流由繞組的首端流入，由尾端流出；三相交流電為負半周期時，電流由繞組的尾端流入，由首端流出。（1）當

ωt=0時，iU=0，U相繞組中沒有電流，不產(chǎn)生磁場；iV

是負值，V相繞組中的電流由V2端流入，V1端流出；iW

是正值，W相繞組中的電流由W1端流入，W2端流出；用安培定則可以確定此瞬間的磁場方向，如上圖d①所示。（2）當

ωt=時，iV

和

iW

是負值，V相繞組中的電流由V2端流入，V1端流出；W相繞組中的電流由W2端流入，W1端流出；iU

是正值，U相繞組中的電流由U1端流入，U2端流出。此瞬間的磁場方向如上圖d②所示。278（3）當

ωt=π時，iU=0，U相繞組中沒有電流，不產(chǎn)生磁場；iV

是正值，V相繞組中的電流由V1端流入，V2端流出；iW

是負值，W相繞組中的電流由W2端流入，W1端流出；此瞬間的磁場方向如上圖d③所示。同理，可分析出當

ωt=、ωt=2π時的磁場方向，如上圖d④、⑤所示。由此可見，三相對稱繞組中通入三相對稱交流電后，會在定子與轉(zhuǎn)子的氣隙間產(chǎn)生一個隨時間旋轉(zhuǎn)的磁場。2792.旋轉(zhuǎn)磁場的方向如上圖所示，U相電源接U相繞組，V相電源接V相繞組，W相電源接W相繞組，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為順時針，與三相交流電的相序U→V→W一致。如圖所示，U相電源接U相繞組，V相電源接W相繞組，W相電源接V相繞組，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為逆時針，仍然與三相交流電的相序U→V→W一致。280因此，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向取決于通入三相定子繞組中三相交流電的相序，且與相序U→V→W一致。只要調(diào)換電動機任意兩相繞組所接電源的相序，旋轉(zhuǎn)磁場即可反轉(zhuǎn)。281

旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向的改變3.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速如圖所示，對于2極旋轉(zhuǎn)磁場，當三相交流電變化一周時，磁場在空間旋轉(zhuǎn)一周，若交流電的頻率為

f1，則旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速為

n1=60f1

。282三相定子繞組2極旋轉(zhuǎn)磁場的形成a）簡化的三相繞組分布圖b）星形聯(lián)結(jié)的三相繞組接通三相電源c）三相對稱電流波形圖d）2極繞組的旋轉(zhuǎn)磁場如圖所示，對于4極旋轉(zhuǎn)磁場，當三相交流電變化一周時，磁場在空間旋轉(zhuǎn)半周，若交流電的頻率為

f1，則旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速為

n1=。283三相定子繞組4極旋轉(zhuǎn)磁場的形成a）簡化的三相繞組分布圖b）星形聯(lián)結(jié)的三相繞組接通三相電源c）三相對稱電流波形圖d）4極繞組的旋轉(zhuǎn)磁場由此類推，具有

p

對磁極的電動機，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為：式中n1———旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，也稱為同步轉(zhuǎn)速，r/min；

f1———交流電源的頻率，Hz；

p———電動機定子繞組的磁極對數(shù)，磁極數(shù)為2p。若電源頻率為50Hz，電動機磁極對數(shù)與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速的關(guān)系見下表。284磁極對數(shù)與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速的關(guān)系（f1=50Hz）4.三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理三相異步電動機的三相定子繞組中通入三相交流電后，會在定子與轉(zhuǎn)子的氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，此時轉(zhuǎn)子為靜止狀態(tài)。所以轉(zhuǎn)子導(dǎo)體做切割磁力線的相對運動，在閉合的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流的方向可用右手定則判別：上部轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電流方向為流出紙面，下部轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電流方向為流入紙面，如圖所示。通有感應(yīng)電流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場中受到力的作用，電磁力

F

的方向可用左手定則判別，電磁力作用在轉(zhuǎn)子上將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。285286三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理圖二、三相異步電動機的轉(zhuǎn)差率1.轉(zhuǎn)差率的定義雖然轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩作用下與旋轉(zhuǎn)磁場同方向轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不可能與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相等，因為如果兩者相等，則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間便沒有相對運動，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線，不能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子就不會受到電磁轉(zhuǎn)矩的作用。所以，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速應(yīng)始終小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，這就是異步電動機名稱的由來。通常將旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速

n1

與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

n

之差稱為三相異步電動機的轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)速差與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速

n1

之比稱為轉(zhuǎn)差率，即：2872.三相異步電動機各運行狀態(tài)轉(zhuǎn)差率的特點（1）電動機啟動瞬間，n=0（轉(zhuǎn)子未動），s=1，轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流最大，反映在定子繞組上，三相異步電動機的啟動電流很大。（2）空載運行時，n≈n1，s

很小，轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢和電流很小。（3）額定轉(zhuǎn)速時，n=nN，s=sN，sN

一般在0.01~0.07之間，通常為0.05左右。288三、三相異步電動機運行時的電磁關(guān)系三相異步電動機的工作原理與變壓器的工作原理相似，它們都是利用電磁感應(yīng)原理制成的。因此，三相異步電動機的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組可以等效為變壓器的一次繞組和二次繞組。但是，三相異步電動機是旋轉(zhuǎn)的電氣設(shè)備，與變壓器相比又有不同之處，旋轉(zhuǎn)時三相異步電動機的電磁關(guān)系如圖所示。289旋轉(zhuǎn)時三相異步電動機的電磁關(guān)系1.當電源電壓不變時，定子繞組中的主磁通基本不變，即：U1≈E1=4.44K1

N1

f1

Φm式中U1———定子繞組中的相電壓，V；E1———定子繞組每相的感應(yīng)電動勢有效值，V；K1———定子繞組系數(shù)，K1

<1，約為0.9；N1———定子繞組每相的匝數(shù)；f1———定子中交流電的頻率，Hz；Φm———定子繞組中的主磁通的幅值，Wb。2902.轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電流的頻率與轉(zhuǎn)差率成正比，即：f2=sf1式中f2———轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電流的頻率，Hz；f1———定子中交流電的頻率，Hz；s———三相異步電動機的轉(zhuǎn)差率。2913.轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電流的大小與轉(zhuǎn)差率有關(guān)，即：式中I2———轉(zhuǎn)子中每相的感應(yīng)電流，A；E02———轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢，V；R2

———轉(zhuǎn)子的直流電阻，Ω；X02———轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子每相的漏電抗，Ω。2924.轉(zhuǎn)子功率因數(shù)也與轉(zhuǎn)差率有關(guān)，即：式中cosφ2———轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)。當

s=1，即電動機剛啟動或堵住不轉(zhuǎn)時，功率因數(shù)最低。2935.電磁轉(zhuǎn)矩的表達式為：式中T———電磁轉(zhuǎn)矩，N·m；CT———電動機轉(zhuǎn)矩常數(shù)，與電動機結(jié)構(gòu)有關(guān)；C———電動機結(jié)構(gòu)常數(shù)。即電磁轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，電壓的變化將顯著影響電動機的輸出轉(zhuǎn)矩。294任務(wù)3三相異步電動機的運行295學(xué)習目標1.掌握三相異步電動機的機械特性。2.掌握三相異步電動機的啟動方法。3.掌握三相異步電動機的調(diào)速方法。4.掌握三相異步電動機的反轉(zhuǎn)方法。5.掌握三相異步電動機的制動方法。6.掌握三相異步電動機的使用和維護方法。7.能正確完成三相異步電動機的啟動試驗和反轉(zhuǎn)試驗。296任務(wù)引入三相異步電機工作時，主要有三種運行狀態(tài)：當

n1>n>0，即0<s<1時為電動機運行；當n>n1

時為發(fā)電機運行；當

n<0即轉(zhuǎn)子逆著磁場方向旋轉(zhuǎn)時，為制動運行。三相異步電機絕大多數(shù)都是作為電動機運行的。本任務(wù)的主要內(nèi)容是學(xué)習三相異步電動機的機械特性，了解三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動和反轉(zhuǎn)的原理、方法及其應(yīng)用，并通過三相異步電動機的啟動和反轉(zhuǎn)試驗進一步掌握三相異步電動機的應(yīng)用與維護方法。297一、三相異步電動機的機械特性1.固有機械特性三相異步電動機的固有機械特性曲線通常是指三相異步電動機在額定電壓、額定頻率下，未接任何電阻或電抗時，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系曲線。電磁轉(zhuǎn)矩為：T=CT

ΦmI2cosφ2式中I2———轉(zhuǎn)子中每相的感應(yīng)電流，A；cosφ2———轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)。298相關(guān)知識（1）幾個關(guān)鍵點1）啟動點

n=0，s=1，啟動電流很大，功率因數(shù)較低，啟動轉(zhuǎn)矩

Tst

并不大。2）最大轉(zhuǎn)矩點

Tm，相應(yīng)的

sm=R2/X02，稱為臨界轉(zhuǎn)差率。3）額定工作點為

sN，額定轉(zhuǎn)矩為

TN

。4）同步點s=0，T=0。（2）結(jié)論1）當電動機處于穩(wěn)定運行區(qū)（0<s<sm）時，機械特性為硬特性。2）當電動機處于不穩(wěn)定運行區(qū)（sm<s<1）時，機械特性為軟特性。3）三相異步電動機的過載能力強。4）增大轉(zhuǎn)子電阻，使

sm=1，則

Tst=Tm

。2992.人為機械特性（1）降低電源電壓時的人為機械特性曲線如圖所示，這種人為機械特性對恒轉(zhuǎn)矩負載的調(diào)速作用很小，實用價值不大，但對風機型負載的調(diào)速效果顯著。300降低電源電壓的人為機械特性曲線（2）繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻時的人為機械特性曲線如圖所示，這種人為機械特性只適用于繞線式異步電動機調(diào)速，調(diào)速范圍大，但效率低，有能量損耗。301繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻時的人為機械特性曲線

（3）改變電源頻率時的人為機械特性曲線如圖所示，這種人為機械特性調(diào)速范圍大，調(diào)速平穩(wěn)，屬于無級調(diào)速，調(diào)速效果好。302改變電源頻率時的人為機械特性曲線二、三相異步電動機的啟動1.籠型異步電動機的直接啟動電動機直接啟動又稱為全壓啟動，啟動時加在電動機定子繞組上的電壓為額定電壓。電動機只需要滿足下述三個條件中的一個，就能直接啟動：（1）容量為10kW以下的三相異步電動機。（2）電動機啟動瞬間，造成電網(wǎng)電壓波動小于10%，不經(jīng)常啟動的電動機可放寬到15%。303（3）滿足下列經(jīng)驗公式：式中ST———公用變壓器容量，kV·A；

PN———電動機的額定功率，kW；

Ist———啟動電流，A。電動機直接啟動的優(yōu)點是啟動設(shè)備簡單可靠、成本低、啟動時間短。但直接啟動的啟動電流較大，只有滿足直接啟動條件時才可以采用。3042.籠型異步電動機的降壓啟動降壓啟動是指電動機啟動時降低加在電動機定子繞組上的電壓（小于額定電壓），啟動結(jié)束后使電動機恢復(fù)到額定電壓下運行。降壓啟動能減小電動機的啟動電流，但電動機的轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，所以也大大減小了電動機的啟動轉(zhuǎn)矩，故降壓啟動只適用于空載或輕載啟動。常用的啟動方法有自耦變壓器降壓啟動、Y-△降壓啟動和定子繞組串電阻降壓啟動。305三相籠型異步電動機各種降壓啟動方法的接線、特點與適用范圍見下表。306三相籠型異步電動機各種降壓啟動方法的比較307三相籠型異步電動機各種降壓啟動方法的比較3.繞線式異步電動機的啟動三相繞線式異步電動機有轉(zhuǎn)子串電阻及轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器兩種啟動方法，它們的接線方法、特點和適用范圍見下表。308

三相繞線式異步電動機啟動方法的比較309

三相繞線式異步電動機啟動方法的比較三、三相異步電動機的調(diào)速實際應(yīng)用中常常需要改變異步電動機的轉(zhuǎn)速，即調(diào)速。根據(jù)異步電動機的轉(zhuǎn)速公式（1-s）可知，異步電動機的調(diào)速有三種方法：1.改變定子繞組磁極對數(shù)

p———變極調(diào)速。2.改變電動機的轉(zhuǎn)差率

s———變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。3.改變電源的頻率f———變頻調(diào)速。310三相異步電動機調(diào)速方法的比較見下表。311三相異步電動機調(diào)速方法的比較312三相異步電動機調(diào)速方法的比較四、三相異步電動機的反轉(zhuǎn)電動機的轉(zhuǎn)向取決于旋轉(zhuǎn)磁場方向，而要改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，只需改變接入定子繞組的三相交流電電源相序，即將電動機任意兩相繞組與交流電源接線互相對調(diào)即可。常用的正反轉(zhuǎn)控制方法有倒順開關(guān)控制（見右圖）和按鈕接觸器雙重聯(lián)鎖控制（見下圖）。313倒順開關(guān)控制的三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路314按鈕接觸器聯(lián)鎖控制的三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路五、三相異步電動機的制動三相異步電動機與電源斷開之后，由于轉(zhuǎn)子有慣性，要經(jīng)過一段時間后才會停止運行。為了使電動機迅速、準確地停轉(zhuǎn)，必須對電動機實行制動，通常采用的制動方法有機械制動和電氣制動，電氣制動又分為反接制動、能耗制動和再生制動，三種電氣制動方法的比較見下表。315

三相異步電動機電氣制動方法的比較316

三相異步電動機電氣制動方法的比較六、三相異步電動機的使用和維護1.三相異步電動機使用前的檢查對于新安裝或久未運行的電動機，在通電使用之前必須先進行以下檢查工作，以驗證電動機能否通電運行。（1）檢查電動機是否清潔、內(nèi)部有無灰塵或污物等。（2）拆除電動機出線端上的所有外部接線，用兆歐表測量電動機各相繞組之間及各相繞組與地（機殼）之間的絕緣電阻，驗證是否符合要求。317（3）對照電動機銘牌數(shù)據(jù)，檢查電動機定子繞組的接法是否正確，電源電壓、頻率是否合適。（4）檢查電動機軸承的潤滑油是否正常，觀察是否有泄漏的跡象。轉(zhuǎn)動電動機轉(zhuǎn)軸，檢查轉(zhuǎn)動是否靈活，有無摩擦聲或其他異響。（5）檢查電動機接地裝置是否良好。（6）檢查電動機的啟動設(shè)備是否完好，運行是否正常；電動機所帶負載是否良好。3182.三相異步電動機啟動中的注意事項（1）電動機通電運行時，在場人員不要站在電動機及被拖動設(shè)備的兩側(cè)，以免旋轉(zhuǎn)物飛出造成事故。（2）接通電源之前就應(yīng)做好切斷電源的準備，若接通電源后電動機出現(xiàn)不正常的情況（如電動機無法啟動、啟動緩慢、出現(xiàn)異響等）應(yīng)能立即切斷電源。（3）籠型異步電動機采用全壓啟動時，啟動不宜過于頻繁，尤其是功率較大的電動機要隨時注意溫升情況。（4）繞線式電動機在接通電源前，應(yīng)確保啟動器的操作手柄置于零位，接通電源后再逐漸轉(zhuǎn)動手柄，隨著電動機轉(zhuǎn)速的提高而逐漸切除啟動電阻。3193.三相異步電動機運行中的監(jiān)視與維護（1）電動機在運行時，要通過聽、看、聞、摸等手段及時監(jiān)視電動機的運行狀況，若電動機出現(xiàn)異?，F(xiàn)象應(yīng)及時切斷電源，排除故障。具體項目如下：1）聽電動機運行時發(fā)出的聲音是否正常。2）查看電動機的振動情況，傳動裝置傳動應(yīng)流暢。3）注意電動機在運行中是否發(fā)出焦臭味，若有，說明電動機溫度過高，應(yīng)立即停機檢查。4）電動機停機以后，可用手觸摸電動機。若燙手，說明電動機過熱。320（2）通過多種渠道監(jiān)測電動機的溫度，檢查電動機的通風散熱是否良好。（3）要保持電動機的清潔，特別是接線端和繞組表面的清潔。（4）要定期測量電動機的絕緣電阻，特別是當電動機受潮時，若發(fā)現(xiàn)絕緣電阻過低，要及時進行干燥處理。（5）對于繞線式異步電動機，要經(jīng)常注意電刷與集電環(huán)間火花是否過大，若火花過大，要及時做好清潔工作并進行檢修。321任務(wù)4三相異步電動機的檢修322學(xué)習目標1.了解三相異步電動機的常見故障現(xiàn)象及故障原因。2.掌握三相異步電動機常見故障的維修方法。3.能正確完成三相異步電動機定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的故障檢修。323任務(wù)引入三相異步電動機在使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)各種故障，按照故障性質(zhì)可分為機械故障和電氣故障兩類。由于電動機的結(jié)構(gòu)形式、制造質(zhì)量、使用和維護情況不同，往往同一種故障可能有不同的故障現(xiàn)象，或同一故障現(xiàn)象是由不同的故障原因引起的。因此要正確判斷故障原因，必須先進行認真細致的研究、觀察和分析，然后進行檢查與測量，確定故障所在后采取相應(yīng)的措施予以排除。本任務(wù)的主要內(nèi)容是通過對電動機定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組常見故障的檢修，掌握三相異步電動機的檢修方法。324一、調(diào)查首先了解電動機的型號、規(guī)格、使用條件及使用年限，以及電動機在發(fā)生故障前的運行情況，如所帶負載的大小、溫升高低、有無異響、操作使用情況等，并認真聽取操作人員的反映。二、查看故障現(xiàn)象查看的方法要根據(jù)電動機故障情況靈活掌握，有時可以把電動機接上電源進行短時運轉(zhuǎn)，直接觀察故障情況，再進行分析研究。有時電動機不能接電源，需通過儀表測量或觀察進行分析判斷，然后再把電動機拆開，測量并仔細觀察其內(nèi)部情況，找出故障所在。325相關(guān)知識三、分析故障原因三相異步電動機常見故障現(xiàn)象及故障原因見下表。326三相異步電動機常見故障現(xiàn)象及故障原因327三相異步電動機常見故障現(xiàn)象及故障原因四、定子繞組的故障檢修1.定子繞組斷路故障的檢修（1）檢查方法1）將萬用