电动机部分讲义

1、 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

2、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

3、 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 

4、; ：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0S1，当S0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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、、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

10、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

11、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：保险丝熔断。起动器掉闸。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：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。定子与转子之间的空气间隙不正常，使定子与转子相碰。轴承损坏。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：定子线圈一相反接。定子线圈短路或接地。轴承损坏。传动皮带太紧。被带动机械卡住。起动时误操作。（4）故障现象：电动机起动后转速较低。原因：电源电压过低。将三角形接线的电

12、动机接成星形。定子线圈短路。转子的短路环、笼条断裂或开焊。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：环境温度过高。电动机通风道堵塞。电动机油泥、灰尘太多影响散热。 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：线圈暂时接地。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

13、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

14、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。电泵电动机参数见下表：表项 目单 位设 备 名 称汽动给水泵前置泵启动50%（备用）给水泵型号YKK355-4YKS5100-4额定功率kW2005100额定电压kV66同步转速r/min15

15、001500频率Hz5050主要特性效率%97功率因次0.89增转转矩（倍）0.6堵转电流（倍）4.84最大转矩（倍）1.97绝缘等级F重量kg18500冷却方式空-空空水冷旋转方向顺时针(从电机向泵看)顺时针(从主轴伸端向电机看)凝结泵电动机基本参数2.4.1电动机型式 ： 立式 2.4.2 额定功率/额定电流 ：900KW/116.2 A2.4.3 额定电压 ： 6 kV2.4.4 最高运行电压 ： 6.6 kV2.4.5 额定工频耐受试验电压： 13 kV2.4.6 额定频率 ： 50 Hz2.4.7 额定转速 ： 1489 r/min2.4.8 转动惯量 ： 38 kg.m22.4.9

16、 工作定额 ： 连续 2.5 技术性能要求2.5.1 电动机的设计应符合本技术协议书和被驱动设备制造厂商提出的特定使用要求。当运行在设计条件下时，电动机的铭牌出力对凝结水泵应不小于被驱动设备所买功率的120%。2.5.2电动机应为异步电动机。电动机应能在电源电压变化为额定电压的±10%内，或频率变化为额定频率的±5%内，或电压、频率同时改变，但变化之和的绝对值在10%内时连续满载运行。2.5.3电动机应为直接起动式，能按被驱动设备的转速-转矩曲线所示的载荷进行成功的起动。当电源电压降低到额定电压的80%时，电动机应能实现自动起动和正常起动。2.5.4电动机的起动电流，应达到

17、与满足其应用要求的良好性能与经济设计一致的最低电流值。除非得到买方的书面认可，否则，在额定电压条件下，电动机的最大起动电流不得超过其额定电流的650%。2.5.5在规定的起动电压的极限值范围之内（6KV±10%），电动机转子允许起动时间不得小于10秒，具体时间技术协议签订后两周内提供。2.5.6电动机在冷态下起动2次，每次的起动循环周期不小于5分钟；热态允许起动1 次。2.5.7在额定功率下运行时，电动机应能承受电源切换过程中的电源中断而不损坏，并且假定电机切换前是满载运行的。在切换过程中,电机的残压可能是额定电压的50%, 与另一电源的相差可能是180度。电动机的破坏扭矩不小于满载

18、扭矩的180%。 2.5.8电动机应具有F级绝缘，但其温升按B级绝缘考核。电动机绕组应经真空压力浸渍处理和环氧树脂密封绝缘。绝缘应能承受周围环境的影响，并应按海拔高度进行修正，作防电晕处理。电动机的连接导线与绕组的绝缘应具有相同的绝缘等级。2.5.9 电动机应能承受规定的过电压要求。2.5. 10电动机的结构应能耐受标准规定的正反转的超速值，而不造成设备损坏。2.5. 11电动机的振动幅度不应超过标准所规定的数值。2.5. 12电动机的最高噪音水平应符合所列规范和标准的要求。距外壳1米远处，电动机的平均声压级小于85dB（A声级）。2.5. 13电动机内部接线与外部电缆进行连接的连接器应由卖方

19、负责提供。2.5. 14在现场和规定的环境中完全符合规范运行条件下，电动机的设计应能保证其使用寿命不低于30年。2.6设计与结构要求2.6.1 外壳的通风与保护2.6.1.1电动机应采用 空-空 式冷却结构，其外壳防护等级应不低于IP 54 级。电动机颜色（出厂前业主确定）。电动机的设计应达到凝结水泵所买要的任何特殊负载转矩（M-S曲线）和轴功率要求。2.6.2接地 每台电动机应装设有电动机机座接地的装置，两个接地装置应位于电动机完全相反的两侧。凝结水泵高压电动机规范和数量序号型式型号额定功率 （kW ）额定电压 （kV）额定转速 （r/min）单位数量备注1立式YLKK500-49006KV

20、1489台4循环泵工程条件系统概况2.3.1.1系统额定电压： 6 kV2.3.1.2系统最高电压： 6.6 kV2.3.1.3系统额定频率：50Hz2.3.1.4系统中性点接地方式：中阻接地2.3.2安装地点： 循环水泵房2.4 电动机基本参数2.4.1电动机型式：立式 (按附录要求)2.4.2 额定功率： 1600 kW2.4.3 额定电压： 6 kV2.4.4 最高运行电压： 6.6 kV2.4.5 额定耐受试验电压： 13.00 kV2.4.6 额定频率： 50 Hz2.4.7 额定转速： 496 r/min2.4.8 转动惯量： 945 kgm22.5 技术性能要求2.5.1 电动机

21、的设计符合本技术规范书和循环水泵设备制造厂商提出的特定使用要求。当运行在设计条件下时，电动机的铭牌出力不小于被驱动设备所需功率的115%。2.5.2电动机为异步电动机。电动机能在电源电压变化为额定电压的±10%内，或频率变化为额定频率的±5%内，或电压和频率同时改变，但变化之和的绝对值在10%内时连续满载运行。2.5.3电动机为直接起动式，能按被驱动设备的转速转矩曲线所示的载荷进行成功的起动。当电源电压降低到额定电压的70%时，电动机能实现自动起动。2.5.4电动机的起动电流，达到与满足其应用要求的良好性能与经济设计一致的最低电流值。除非得到买方的书面认可，否则，在额定电压

22、条件下，电动机的最大起动电流不得超过其额定电流的600%。2.5.5在规定的起动电压的极限值范围之内，电动机转子允许起动时间不得低于其加速时间。2.5.6电动机在冷态下起动不少于2次，每次的起动循环周期不大于5分钟；热态起动不少于1 次。如果起动时间不超过23秒，电动机能够多次起动。2.5.7在额定功率下运行时，电动机能承受电源快速切换过程中的电源中断而不损坏。假定原有电源与新通电源在切换之前是同步的。2.5.8电动机具有F级绝缘，但其温升不超过B级绝缘规定的温升值。电动机绕组经真空压力浸渍处理和环氧树脂密封绝缘。绝缘能承受周围环境的影响。电动机的连接导线与绕组的绝缘具有相同的绝缘等级。 2.

23、5.9删除2.5.10如果电动机采用真空开关进行供电，电动机能承受规定的过电压要求。如果另外采取保护措施，卖方以书面方式提出，并由买方认可。2.5.11电动机的结构能耐受标准规定的正反转的超速值，而不造成设备损坏。2.5.12电动机的振动幅度不超过标准所规定的数值（0.076mm）。卖方采取一切合理的预防措施，将电动机的振动保持在允许限度内，并加装轴承振动在线监测装置。2.5.13电动机的最高噪音水平符合所列规范和标准的要求。距外壳1米远处，电动机的平均声压级不得大于85dB（A声级）。如果预计设备的最大音级超过规定的容许极限，卖方采取措施降低噪音，以满足规范和标准的要求。具体采取的措施经买方

24、审查认可。2.5.14电动机内部接线与外部电缆进行连接的连接器由卖方负责提供。2.5.15在现场和规定的环境中完全符合规范地运行条件下，电动机的设计能保证其使用寿命不低于30年。2.6设计与结构要求2.6.1外壳的通风与保护2.6.1.1电动机采用立式结构，其外壳防护等级不低于IP44级。电动机的设计达到这类设备所需要的任何特殊转矩要求。2.6.1.2删除。2.6.1.3当电动机采用全封闭水对空气冷却结构时，冷却器的设计能使所有管路易于定期清扫和插入，并采用可拆卸水室和可单独清扫的管路，冷却器散热管采用白铜管B30材质。电动机外壳的结构保证在管道泄漏时，漏出的水能避开一切电气元件，而直接流向电

25、动机的底部，从排放口无害地排出。 2.6.2接地每台电动机应装设有电动机机座接地的装置，两个接地装置应位于电动机完全相反的两侧。对于立式电动机，一个接地装置位于电源电缆穿线盒的下方，另一个接地装置位于与第一个接地装置相差180度的位置。电动机规范表序号名 称买方要求值卖方提供值1被驱动设备名称 按工艺专业循环水泵2电动机型式/型号 按附录要求YKSL1600-12/1730-13安装方式/地点 按工艺专业立式/循环泵房4铭牌功率 （kW） 按工艺专业1600 KW5额定电压/相数/频率 （kV/ /Hz）10kV/3相/50HZ6kV/3相/50HZ6额定耐受试验电压 （kV） 13KV13

26、KV7额定转速 （r/min） 按工艺专业496 rpm8起动电压/电流 （kV/A） 70%/6Ie70%/6Ie9绝缘等级/绝缘处理方式 F/F/VIP10运行系数 1.01.011满载运行时的温升（电阻法测量） （K）8012外壳/通风方式 空-水冷13外壳防护等级 按附录要求IP4414管道通风式电动机： 外接管道最大压力 （MPa） 外接管道最大允许压降 （MPa）0.3 MPa 最大空气量 （Nm3/s） 最大入口管道尺寸 （mm）15水对空气冷却式电动机： 外接冷却水管路最大允许压力（MPa） 外接冷却水管路最大允许压降（MPa） 最大冷却水水量 （Nm3/s） 冷却水入水管最大

27、尺寸 （mm）16传动轴型式圆柱型轴伸17联轴器型式18外置轴承型号19内置轴承型号20导向轴承型号21推力轴承型号22轴承润滑油流量 （m3/s）23CT变比/准确级（2000kW及以上电动机） 待定24旋转方向 按工艺要求25电缆/电缆穿线管尺寸 （mm2/mm）26接线盒尺寸 （mm） 按附录要求27滤网隔栅型号规格28过滤器型号29加热器电压/功率/数量 （V/W）30额定电压/最低起动电压下允许的惰转时间 （s）16/8031额定电压/最低起动电压下的加速时间（s）201/1306.532满载电流/堵转电流 （A）0.733额定电压/最低起动电压下的起动转矩（%）34额定电压/最低起

28、动电压下的制动转矩（%）35额定电压/最低起动电压下的工作转矩（%）36效率/功率因数： 满载93.4%/0.82 3/4负载 1/2负载37推荐的润滑油型号规格38转子材料铜排/硅钢片39定子RTD型式/型号Pt100(双支)40轴承RTD型式/型号Pt100(双支)41声压级（电动机外壳1米远处） dB（A）42制造厂机座型号/编号43外形尺寸/图号 （mm）44重量 （kg）45制造厂名称真空泵4.1 电动机参数(由卖方填)（电机功率在200KW以上时必须选用6KV电机）(1) 电动机额定功率：132KW(2) 电动机额定电压：380V(3) 电动机额定转速：590rpm(4) 电机转动

29、惯量：8.11kgm2(5) 电机运行方式: 连续(6) 电动机旋转方向,由电动机侧向水泵侧看为 顺 时针。4.2 电动机的电气性能（保证值-由卖方填）(1) 效率：93.5(2) COS：0.78 (3) 最大转矩倍数：2.00 (4) 转转矩倍数：1.2 (5) 在额定电压下，电动机的最大起动电流倍数6.54.3 当电动机运行在设计条件下时，电动机的铭牌出力应不小于拖动设备的120%。4.4 交流电动机的额定频率为50赫，交流电动机能够在额定电压的±10%以内时，电机应能带额定功率无故障。频率变化在额定频率的±5%以内时，电动机应能带额定功率无故障。4.5 电机端电压在70%额定电压，电动机允许全电压转动。电动机能够在电机端电压降低到60