电动机的工作原理

1、Facility (yangzhou) Chip BUOne Team One Vision One Standard电动机的工作原理厂务部厂务部Facility .Dept.Facility .Dept.Facility (yangzhou) Chip BUOne Team One Vision One Standard2 27.17.1 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造 电动机电动机的分类的分类异步（感应）电动机：应用广泛。异步（感应）电动机：应用广泛。同步电动机同步电动机：用于功率较大，不需要：用于功率较大，不需要 调速，长期工作的机械。调速，长期工作的机械。交流交流直流直流：他

2、励，并励，串励，复励。：他励，并励，串励，复励。电动机电动机Facility (yangzhou) Chip BUOne Team One Vision One Standard20222022年年3 3月月1 1日星期二日星期二3 3三相异步机的结构三相异步机的结构Y YB BZ ZX XA AC C转子转子定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）机机 座座转子：在旋转磁场作用下，转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或产生感应电动势或 电流。电流。三相定子绕组：产生旋转三相定子绕组：产生旋转 磁场。磁场。线绕式线绕式鼠笼式鼠笼式鼠笼转子鼠笼转子 Facility (yangzhou) C

3、hip BUOne Team One Vision One Standard4 4异步电机的工作原理异步电机的工作原理定子绕组通入三相交流电定子绕组通入三相交流电 旋转磁场旋转磁场 切割转子绕组切割转子绕组 转子绕组产生感应电动势转子绕组产生感应电动势 运转运转 产生产生电磁电磁转矩转矩 转子转子电流与磁场电流与磁场作用作用 转子转子中产生中产生感应电流感应电流 旋转磁场的产生旋转磁场的产生 三相对称绕组互差三相对称绕组互差120120度空间电角度度空间电角度 三相对称电源互差三相对称电源互差120120度时间电角度度时间电角度 旋转磁场的方向旋转磁场的方向 旋转磁场的方向是由相序决定的，改变

4、三相异步电动机的电源相序，就改变了电机的转动方旋转磁场的方向是由相序决定的，改变三相异步电动机的电源相序，就改变了电机的转动方向。向。 Facility (yangzhou) Chip BUOne Team One Vision One Standard20222022年年3 3月月1 1日星期二日星期二5 5旋转磁场旋转磁场的产生的产生A AY YC CB BZ ZAiBiCimIt0n()电流出电流出( )电流入电流入X XFacility (yangzhou) Chip BUOne Team One Vision One Standard三相异步电动机发生缺相的危害和现象三相异步电动机发

5、生缺相的危害和现象1 1电机缺相故障原因电机缺相故障原因 对于对于三相异步电动机，正常运行的情况应该是三相对称的交流电流通入三相对称的定子绕组中产生圆形的旋转磁场，当三相三相异步电动机，正常运行的情况应该是三相对称的交流电流通入三相对称的定子绕组中产生圆形的旋转磁场，当三相电流缺掉一相后电机将会出现不正常的运行现象，电动机造成缺相故障的原因主要有以下几种情况。电流缺掉一相后电机将会出现不正常的运行现象，电动机造成缺相故障的原因主要有以下几种情况。 1 11 1电源缺相电源缺相 三相三相电源接入交流电动机之前。该电源已少一相或两相电源接入交流电动机之前。该电源已少一相或两相( (电源已经出现问题

6、，三相熔断器中的一相熔体被烧断电源已经出现问题，三相熔断器中的一相熔体被烧断) )，它可造成电机，它可造成电机无法启动或启动运转异常。无法启动或启动运转异常。 1 12 2控制回路造成缺相控制回路造成缺相 控制回路控制回路中的接触器、继电器长期使用，触点可能存在一定程度的氧化。引起接触不良，或元件动作机构长期磨损。这些电气中的接触器、继电器长期使用，触点可能存在一定程度的氧化。引起接触不良，或元件动作机构长期磨损。这些电气元器件，当受到电动机启动电流元器件，当受到电动机启动电流( (一般为额定电流的一般为额定电流的5757倍倍) )的冲击，或受到机电设备的震动或运动机构卡住失灵等而误动作，定的

7、冲击，或受到机电设备的震动或运动机构卡住失灵等而误动作，定子绕组由此而缺相。子绕组由此而缺相。 1 13 3电动机接线盒中接线柱松脱电动机接线盒中接线柱松脱 电机电机定子三相绕组中一相绕组断开。从而造成电机运行缺相。定子三相绕组中一相绕组断开。从而造成电机运行缺相。 1 14 4连结头虚接或分断连结头虚接或分断 供电供电线路中的连结头出现虚接或可能受到外力而分断，也会使得电动机缺相。线路中的连结头出现虚接或可能受到外力而分断，也会使得电动机缺相。 1 15 5绝缘老化绝缘老化 电动机电动机在运行相当一段时间后，定子绕组的绝缘可能出现老化在运行相当一段时间后，定子绕组的绝缘可能出现老化( (电动

8、机运行的环境温度长期过高。供电电压偏高或者是负载过电动机运行的环境温度长期过高。供电电压偏高或者是负载过大时大时) )，造成电动机定子绕组相间或匝间短路，电动机定子绕组也会出现一相或多，造成电动机定子绕组相间或匝间短路，电动机定子绕组也会出现一相或多相相 断开。断开。 2 2缺相保护电路缺相保护电路 电动机电动机处于缺相时无启动转矩，电机不能转动，容易被发现而当电动机在运行中发生缺相时。常常不易被发现，以致产生处于缺相时无启动转矩，电机不能转动，容易被发现而当电动机在运行中发生缺相时。常常不易被发现，以致产生过流将电机烧坏，因而研制一种高可靠的电动机运行缺相保护装置非常必要。一台三相异步电动机

9、，其定子绕组是过流将电机烧坏，因而研制一种高可靠的电动机运行缺相保护装置非常必要。一台三相异步电动机，其定子绕组是Y Y或连接。或连接。不论是电动机启动前还是启动后产生单相运行故障，三相定子绕组中流过的电流均比正常三相运转时大不论是电动机启动前还是启动后产生单相运行故障，三相定子绕组中流过的电流均比正常三相运转时大( (一般均超过电动机一般均超过电动机额定电额定电流流2 2倍倍) )。利用这一特点，将增大的电流信号检测出来，经执行元件。把电动机从电源上切除或报警。利用这一特点，将增大的电流信号检测出来，经执行元件。把电动机从电源上切除或报警。 2 21 1热继电器兼作过载和热继电器兼作过载和单

10、相运行保护单相运行保护 热继电器热继电器就是利用电流热效应原理，将电动机单相运行时绕组电流增大信号检测出来并作用于执行元件，切断电动机电源。就是利用电流热效应原理，将电动机单相运行时绕组电流增大信号检测出来并作用于执行元件，切断电动机电源。其方法是把热继电器的加热元件串联到被保护电动机的主回路上。当单相运行发生时，电动机绕组电流增大，加热元件温度上升，其方法是把热继电器的加热元件串联到被保护电动机的主回路上。当单相运行发生时，电动机绕组电流增大，加热元件温度上升，使热继电器中双金属片受热弯曲而推动导板，使推动导板上动、使热继电器中双金属片受热弯曲而推动导板，使推动导板上动、静触点动作静触点动作

11、，切断电动机控制回路中接触器线圈电源，从而使电，切断电动机控制回路中接触器线圈电源，从而使电动机主回路电源切断。动机主回路电源切断。Facility (yangzhou) Chip BUOne Team One Vision One Standard 2 22 2欠电流或过电流继电器欠电流或过电流继电器保护保护 欠电流方法就是断线一路的线电流趋于欠电流方法就是断线一路的线电流趋于0 0，相应的欠电流继电器动作，切断主回路接触器以达到保护目的。，相应的欠电流继电器动作，切断主回路接触器以达到保护目的。 过电流方法。就是利用断相一路的相电流大于额定值，相应的过电流继电器动作切断主回路接触器，达到保

12、护目的。一般也是过电流方法。就是利用断相一路的相电流大于额定值，相应的过电流继电器动作切断主回路接触器，达到保护目的。一般也是用三线圈的电流继电器以增加保护的可靠性。用三线圈的电流继电器以增加保护的可靠性。 2 23 3利用三相电流不平衡产生的零序电流进行单相利用三相电流不平衡产生的零序电流进行单相保护保护 三只电流互感器三只电流互感器LHLH或一只穿心式电流互感器，其一次侧接入主回路，二次侧接一只电流继电器。三相运行时。三只电流互感器或一只穿心式电流互感器，其一次侧接入主回路，二次侧接一只电流继电器。三相运行时。三只电流互感器合成电势为合成电势为O O。二次回路中电流也为。二次回路中电流也为

13、0 0，电流继电器不动作；单相运行时，三相电流不平衡，三只电流互感器的合成电势不为，电流继电器不动作；单相运行时，三相电流不平衡，三只电流互感器的合成电势不为0 0，二次回路电流也不为二次回路电流也不为0 0，电流继电器动作。切断主回路接触器。达到保护的目的，电流继电器动作。切断主回路接触器。达到保护的目的。 2 24 4电动机启动运行缺相双重电动机启动运行缺相双重保护电路保护电路左图是工厂左图是工厂电气控制技术课中经常讲到的一种电动机启动运行缺相双重保护电路电气控制技术课中经常讲到的一种电动机启动运行缺相双重保护电路。保护电路动作的原理：保护电路动作的原理： 按下启动按钮按下启动按钮SB1S

14、B1， 中间继电器中间继电器KAlKAl通电，其常开触点接通中间继电器通电，其常开触点接通中间继电器KA2KA2的线圈，的线圈，KA2KA2常开触点接通接触器常开触点接通接触器KMKM线圈，线圈，KMKM主触点闭合，电机正常运行，同时主触点闭合，电机正常运行，同时KMKM辅助辅助常开接通中间继电器常开接通中间继电器KA3KA3的线圈，的线圈， KA3KA3常开闭合，使得启动按钮常开闭合，使得启动按钮SB1SB1在松开时，接触器在松开时，接触器KMKM能够能够自保。自保。 当按下当按下SB2SB2时时,KM,KM线圈掉电。辅助常开断开线圈掉电。辅助常开断开KA3KA3线圈，使得线圈，使得SB2S

15、B2恢复后恢复后,KM,KM也不会得电，也不会得电，电机停止运转。电机停止运转。 当电机启动时当电机启动时, ,发生缺相故障，假设发生缺相故障，假设L1L1或或L2L2缺相，显然缺相，显然KA1KA1不会得电，不会得电，KA2KA2和和KMKM均不能通电，电机不会运行。如果缺均不能通电，电机不会运行。如果缺L3L3相，相，KA1KA1能够得电，但能够得电，但KA2KA2不会通电，电机也不会运不会通电，电机也不会运行行, ,从而实现了电机的缺相保护。从而实现了电机的缺相保护。 当电机在运行过程时，若主电路缺相，电动机将自动停机。因当电机在运行过程时，若主电路缺相，电动机将自动停机。因为，电路中所

16、有中间继电器和接触器线圈额定工作电压为为，电路中所有中间继电器和接触器线圈额定工作电压为380V380V才能吸合，图中才能吸合，图中KMKM线圈的电源是线圈的电源是通过通过SB2SB2、 KA3KA3触点取自触点取自U U和和V V端子，而端子，而KA3KA3线圈电源又是通过线圈电源又是通过KMKM辅助触点取自辅助触点取自V V和和WW端子。所端子。所以，无论是缺哪一相，电动机都将自动停止运行，有效地保护了电动机以，无论是缺哪一相，电动机都将自动停止运行，有效地保护了电动机, ,使得电机不致在缺相故使得电机不致在缺相故障状态下运行而烧毁绕组。另外，熔断器障状态下运行而烧毁绕组。另外，熔断器FU

17、2FU2短路也能使电动机自动停转，从而实现永不缺相短路也能使电动机自动停转，从而实现永不缺相运行。运行。 缺缺相运行带来的直接危害就是电机一相或两相绕组过热甚至烧坏。在各行业中，因缺相运行而烧毁的电动机所占比重也是最相运行带来的直接危害就是电机一相或两相绕组过热甚至烧坏。在各行业中，因缺相运行而烧毁的电动机所占比重也是最大的。无论电动机是在静态还是动态，由于动力电缆的过流运行加速了绝缘老化，特别是在静态时，缺相会在电机绕组中产生几大的。无论电动机是在静态还是动态，由于动力电缆的过流运行加速了绝缘老化，特别是在静态时，缺相会在电机绕组中产生几倍于额定电流的堵转电流，其绕组烧坏的速度比运行中突然缺

18、相更快、更严重。因此，对电动机进行缺相保护是至关重要的。为倍于额定电流的堵转电流，其绕组烧坏的速度比运行中突然缺相更快、更严重。因此，对电动机进行缺相保护是至关重要的。为了预防电动机出现缺相运行，除了正确选用和安装低压电器外，还应严格执行有关规范，增设保护电路、敷设馈电线路，同时要了预防电动机出现缺相运行，除了正确选用和安装低压电器外，还应严格执行有关规范，增设保护电路、敷设馈电线路，同时要加强定期检查和维护。加强定期检查和维护。Facility (yangzhou) Chip BUOne Team One Vision One Standard单相电机的工作原理单相电机的工作原理单相电机的结

19、构单相电机的结构 单相单相异步电动机中，专用电机占有很大比例，它们的结构各有特点，形式繁多。但就其共性异步电动机中，专用电机占有很大比例，它们的结构各有特点，形式繁多。但就其共性而言，电动机的结构都由固定部分而言，电动机的结构都由固定部分-定子、转动部分定子、转动部分-转子、支撑部分转子、支撑部分-端盖和轴承等三端盖和轴承等三大部分组成。大部分组成。单相电机的工作原理单相电机的工作原理 在在交流电机中，当定子绕组通过交流电流时，建立了电枢磁通势，它对电机能量交流电机中，当定子绕组通过交流电流时，建立了电枢磁通势，它对电机能量 转换和运行转换和运行性能都有很大影响。性能都有很大影响。 所以单相交

20、流绕组通入单相交流产生脉振磁通势。所以单相交流绕组通入单相交流产生脉振磁通势。Facility (yangzhou) Chip BUOne Team One Vision One Standard启动方式启动方式1 1罩极式单相电机的工作原理罩极式单相电机的工作原理 定子定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，

21、使转子转起来起来. .其结构图为：其结构图为： 左图左图中电机的转动方向：中电机的转动方向：瞬时针旋转。因为没有短瞬时针旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路路环部分的磁通比有短路环部分的磁通环部分的磁通领先领先。Facility (yangzhou) Chip BUOne Team One Vision One Standard2 2电容分相式起动工作原理电容分相式起动工作原理 220V交流单相电机起动方式大概分一下几种： 第一种，分相起动式,如图1所示,启动时，两绕组电流相位差约为90，从而产生旋转磁场，系由辅助起动绕组来辅助启动，其起动转矩不大。运转速率大致保持定值。主要应用于电风扇，空

22、调风扇电动机，洗衣机等电机。Facility (yangzhou) Chip BUOne Team One Vision One Standard 第二第二种种，如图，如图2 2所示，电机所示，电机静止时离心开关是接通的，给电后起动电容参与起动工作，当转静止时离心开关是接通的，给电后起动电容参与起动工作，当转子转速达到额定值的子转速达到额定值的70%70%至至80%80%时离心开关便会自动跳开，起动电容完成任务，并被断开。起动时离心开关便会自动跳开，起动电容完成任务，并被断开。起动绕组不参与运行工作，而电动机以运行绕组线圈继续绕组不参与运行工作，而电动机以运行绕组线圈继续动作动作。 第三第三种