三项交流异步电机使用及维护

1、自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修唐山工业职业技术学院唐山工业职业技术学院使用课时：6 课时项目三交流电动机的使用保养及维修自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 电机概述电机概述v电机的定义电机的定义 电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，是电电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，是电动机和发电机的统称。将电能转换为机械能的电机称为动机和发电机的统称。将电能转换为机械能的电机称为电动机电动机；将机械能转换为电能的电机称为；将机械能转换为电能的电机称为发电机发电机。v工作原理工作原理 电磁感应定律、电磁力定律及电流的磁效应。电磁感应定律、电磁力定律及

2、电流的磁效应。v构造的一般原则构造的一般原则 用适当的导磁和导电材料构成能互相进行电磁感应用适当的导磁和导电材料构成能互相进行电磁感应的电路和磁路，以产生电磁功率和电磁转矩，达到能量的电路和磁路，以产生电磁功率和电磁转矩，达到能量转换的目的。转换的目的。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修自动化工程

3、系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修3.1三相交流电动机的认知与使用三相交流电动机的认知与使用 三相交流异步电动机三相交流异步电动机是机床运动的动是机床运动的动力来源，其运行方式直接决定了机床的运力来源，其运行方式直接决定了机床的运行方式。三相交流异步电动机的控制方式行方式。三相交流异步电动机的控制方式很复杂，但均是由多基本控制方式组成一很复杂，但均是由多基本控制方式组成一些典型控制方法，再由典型控制方式组成些典型控制方法，再由典型控制方式组成一台机床的综合控制方式。一台机床的综合控制方式。 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修一、三相交流异步电动机的结构与铭牌一

4、、三相交流异步电动机的结构与铭牌 三相交流异步电动机模型三相交流异步电动机模型 实际三相交流异步电动机实际三相交流异步电动机自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修绕线式异步电动机绕线式异步电动机自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构 笼型异步电动机的结构图笼型异步电动机的结构图自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修主要部件的拆分图。主要部件的拆分图。三相笼型感应电动机的外形图。三相笼型感应电动机的外形图。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机主要有三相交流异

5、步电动机主要有定子和转子定子和转子两大部分组成。两大部分组成。1.1.定子部分定子部分 三相交流异步电动机的定子是由三相交流异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕机座、定子铁心和定子绕组组三个部分组成的。三个部分组成的。（1 1）机座：）机座：主要起支撑保护作用。主要起支撑保护作用。（2 2）定子铁心：）定子铁心：是电动机磁路的一部分，装在机座里。为了是电动机磁路的一部分，装在机座里。为了降低定子铁心里的铁损耗，定子铁心用降低定子铁心里的铁损耗，定子铁心用0.5mm0.5mm厚的硅钢片叠压厚的硅钢片叠压而成的，在硅钢片的两面还应途上绝缘漆，以减小涡流损耗。而成的，在硅钢片的两面还应途上绝缘

6、漆，以减小涡流损耗。（3 3）定子绕组：）定子绕组：三相对称绕组嵌放在定子铁心内圆的槽内，三相对称绕组嵌放在定子铁心内圆的槽内，三相绕组在空间相差三相绕组在空间相差120120电角度，每相绕组的两端分别用电角度，每相绕组的两端分别用A-XA-X、B-YB-Y、C-ZC-Z（实际中也用（实际中也用U1-U2U1-U2、V1-V2V1-V2、W1-W2W1-W2）表示，根据需）表示，根据需要结成星形要结成星形Y Y或三角形。或三角形。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交

7、流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修2.2.转子部分转子部分 三相交流异步电动机的转子是由三相交流异步电动机的转子是由转子铁心、转子绕组和转子铁心、转子绕组和转轴转轴组成的组成的 。（1 1）转子铁心：）转子铁心：是电动机磁路的一部分，用来安放转子绕组，是电动机磁路的一部分，用来安放转子绕组，它用它用0.5mm0.5mm厚的硅钢片叠压而成。铁心固定在转轴或转子支架厚的硅钢片叠压而成。铁心固定在转轴或转子支架上，整个转子的外表呈圆柱形。上，整个转子的外表呈圆柱形。（2 2）转子绕组：）转子绕组：分为笼型和绕线型两类。分为笼型和绕线型两

8、类。1 1）绕线转子绕组：）绕线转子绕组：也是一个三相绕组，三相引出线分别接到也是一个三相绕组，三相引出线分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，通过电刷装置与外电转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，通过电刷装置与外电路相联，通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能。如下路相联，通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能。如下图所示。图所示。 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及

9、维修三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修2 2）笼型绕组：）笼型绕组：在转子铁心的每一个槽中插入一根铜条，在铜在转子铁心的每一个槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一个铜环（称为端环）把导条联结起来，称为铜条两端各用一个铜环（称为端环）把导条联结起来，称为铜排转子，如图所示。也可用铸铝的方法，把转子导条和端环、排转子，如图所示。也可用铸铝的方法，把转子导条和端环、风扇叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子，如图所示。风扇叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子，如图所示。100kW100kW以下的异步电动机一般采用铸铝转子。笼型绕组结构

10、简以下的异步电动机一般采用铸铝转子。笼型绕组结构简单，坚固，成本低。单，坚固，成本低。 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动

11、机的结构 定子和转子配合方式定子和转子配合方式自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的铭牌数据三相交流异步电动机的铭牌数据自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 磁极数磁极数( 极对数极对数 p = 2 )例如：例如： Y 132 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座长度代号机座中心高（机座中心高（mm）三相异步电动机三相异步电动机三相交流异步电动机的铭牌数据三相交流异步电动机的铭牌数据自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的铭牌数据三相交流异

12、步电动机的铭牌数据型号举例：型号举例：（1 1）Y132S-4Y132S-4：Y-Y-异步电动机；异步电动机；132-132-机座中心高度机座中心高度132mm132mmS-S-短铁心；短铁心；4-4-极数。极数。（2 2）Y112S-6Y112S-6：极数：极数6 6极；短机座；规格代号：中心高极；短机座；规格代号：中心高 112mm112mm产品代号：异步电动机产品代号：异步电动机自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修异步电动机产品名称代号异步电动机产品名称代号自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修接线盒接线盒。通常。通常联结联结电机容量电机容量Y3kW

13、 联联结结电电机机容容量量 kW4U2U1W2V1V2W1U1U2W2U2V2V1W1U1W1V1W2V2自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修例如：例如：380/220V、Y/ 是指线电压为是指线电压为 380V 时时 采用采用 Y联结联结；线电压为；线电压为 220V 时采用时采用 联结联结。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 表示星形表示星形联结联结下电机的线电流为下电机的线电流为 6.73A；三角形；三角形联结联结下线电下线电流为流为 11.64A。两种接法下相电流均为。两种接法下相电流均为 6.73A。12PP cos3NN1IUP 鼠笼电机鼠

14、笼电机 =7293电动机在额定运行时定子绕组的电动机在额定运行时定子绕组的额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率，它不等于从电源吸取的电功率 P1。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修PN 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为时约为 0.7 0.9。空载时功率因数很低，只有。空载时功率因数很低，只有 0.2 0.3。额定负载时，功率因数最高。额定负载时，功率因数最高。 电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。电机在额定电压、额定负载下运行

15、时的转速。P2cos O自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 0N0Nnnns 额额定定转转差差率率指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为为A、E、B、F、H五级，五级，A级最低级最低(105C)，H级最高级最高(180C)。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。容易因过载而损坏。（1） 对于连续运行的电动机，所选功率应等于或对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。略大于生产机械的功率。（2） 对于

16、短时工作的电动机，允许在运行中有短对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。械的功率。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。只有在一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场合才选用绕线式电需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场合才选用绕线式电动机。动机。 根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、防护式、封闭式电动机。式、防护式、封闭式电动机。 根据电动机的类型、功率以及

17、使用地点的电源电压来根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。决定。 Y系列鼠笼电动机的额定电压只有系列鼠笼电动机的额定电压只有380V一个等级。一个等级。大功率电动机才采用大功率电动机才采用3000V和和6000V。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修旋转磁场旋转磁场: :旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。从理论分析和实践证明，在对称三相绕组中流过旋转的磁场。从理论分析和实践证明，在对称三相绕组中流过对称三相交流电时会产生这种旋转磁场。对称三相交流电时会产生这种旋转磁场。所谓所谓三相对称绕组三相对

18、称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔端彼此互隔120120、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组，、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组，如图所示。如图所示。AYCBZ1n()电流出电流出( )电流入电流入XBiAXBYCZAiCi三、三、三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三、三、三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理1)1)三相对称定子绕组通上对称三相交三相对称定子绕组通上对称三相交流电流产生旋转磁场；流电流产生旋转磁场；2)2)转子导体切割

19、旋转磁场磁力转子导体切割旋转磁场磁力线，产生感应电流线，产生感应电流；3)3)转子电流与旋转磁场相互作转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩。用产生电磁转矩。 三相交流异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场和三相交流异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场和转子电流的相互作用。转子电流的相互作用。 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的旋转磁场三相交流异步电动机的旋转磁场对称三相电流的函数式表示为：对称三相电流的函数式表示为：240sin120sinsintIitIitIimCmBmA对称三相电流的波形表示为：对称三相电流的波形表示为：AiBiCimIt 为

20、便于考察对称三相电流产生的合成磁效应，我们通过几个为便于考察对称三相电流产生的合成磁效应，我们通过几个特定瞬间，选择特定瞬间，选择 t=60t=60, , t=120t=120, , t=180t=180三个瞬间，三个瞬间， 并规定：电流为正时，从每相线圈的首端（并规定：电流为正时，从每相线圈的首端（A A、B B、C C）流入，）流入，由线圈末端（由线圈末端（X X、Y Y、Z Z）流出；电流为负时，从每相线圈首端（）流出；电流为负时，从每相线圈首端（A A、B B、C C）流出，由线圈的末端（）流出，由线圈的末端（X X、Y Y、Z Z）流入。用）流入。用 表示流出，表示流出，用用 表示流

21、入。表示流入。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修CiBiAii tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 0n60 90t 600mIoSNSN自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的旋转磁场三相交流异步电动机的旋转磁场 由分析可知，当电流从由分析可知，当电流从 t=0t=0变化变化到到 t=180t=180时，旋转磁场在空间相应地时，旋转磁场在空间相应地转过转过180180，相应地，电流变化一个周期，相应地，电流变化一个周期，旋转磁场转过一周。旋转磁场转过一周。 60tAXYCBZSN1n60 0tXBZ1nAYCNS

22、A120tXYCBZ1nNS 180tXBZ1nAYCNS自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修AAXZBCYAAXZBCY0t 60t 任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)CiAXCZBYAiBi0mICiBiAi tiomINSNS自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修0t 即：即：1pCiBiAioimI tBiAXBYCZAiCiAXYCBZNS自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修CYABCXYZAXBZAiBiCiX A AXBYB Y CC ZZ 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修

23、极对数极对数2p旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关CYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ CZBYB Y A C SNBiCiAiimIt 0自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修分分）转转 /( 6010fn 工频：工频：Hz501 f分分）转转 /( 30000 np=1时时0mICiBiAi tiomIAXYCBZNSAXYCBZNSAXYCBZNS自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修0t60tp=2时时BiCiAiit mI0分分）转转/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB

24、 Y A C NSNS自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修)/( 6010分分转转pfn 2p180分）转/( 50011p360分）转/( 0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)f(Hz501 3p120分）转/( 00014p分分）转转/( 75090旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修AXYCBZ分分）转转/( 6010pfn BlvBliFvF0nNS自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流

25、异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理 三相交流异步电动机定子三三相交流异步电动机定子三相对称交流绕组通入三相对称交相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场，转子绕组的导体处生旋转磁场，转子绕组的导体处于旋转磁场中于旋转磁场中 ，转子导体切割，转子导体切割磁力线会产生感应电势，根据右磁力线会产生感应电势，根据右手定则可以判断感应电势方向手定则可以判断感应电势方向 ，又因为转子导体通过端环自成闭又因为转子导体通过端环自成闭路，所以转子导体中会通过感应路，所以转子导体中会通过感应电流。感应电流与旋转磁场相互电流。感应电流与旋转磁场相互

26、作用产生电磁力，根据左手定则作用产生电磁力，根据左手定则可以判断电磁力的方向。电磁力可以判断电磁力的方向。电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。并驱动转子旋转。 异步电动机的工作原理示意图异步电动机的工作原理示意图自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修0nn 如果如果:0nn 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修异步名称的由来：异步名称的由来： 只有当转子转速只有当转子转速n n低于旋转磁场转速低于旋转磁场转速n n0 0，即，即n nn n0 0时，转子导体与旋转磁场之间才有相对运动，转子时，转子导体与旋转磁场之间

27、才有相对运动，转子导体才会感应电动势和电流，产生电磁力和电磁转导体才会感应电动势和电流，产生电磁力和电磁转矩，使电机转子继续旋转。由此可见，矩，使电机转子继续旋转。由此可见，nnnn0 0，且，且n nn n0 0，异步电动机才能正常工作。，异步电动机才能正常工作。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修%s)91( 转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得0)(1nns %10000 nnns 例例1 1：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 n= =975 r/min，电源频率，电源频率 f1 1= =50 Hz。试求电动机的。试求电动机的极

28、对数和额定负载下的转差率。极对数和额定负载下的转差率。解：解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：速的关系可知：n0=1000 r/min , 2.5%100%10009751000%10000 nnns自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的三种运行状态三相交流异步电动机的三种运行状态nnnn0 0电动机状态0s10sn0发电机状态s0n0n1s1自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修变压器：变压器： 变化变化 eU1 E1= 4.44 f N1 E2= 4.44 f N2 11 44

29、4Nf.U i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修异步电动机：异步电动机：旋转磁场切割导体旋转磁场切割导体 e， U1 E1= 4.44 f 1N1 每极磁通每极磁通111444Nf.U 1U 旋转磁场与定子导体间的相对速度为旋转磁场与定子导体间的相对速度为 n0 ，所以，所以16001pnf 感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关f 1= 电源频率电源频率 f自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子定子导体与旋转磁场间的相对速度固

30、定，而转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化变化 定子感应电势频率定子感应电势频率 f 1 转子感应电势频率转子感应电势频率 f 2 1000026060fspnnnnpnnf 旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 E20= 4.44 f 1N2 即即E2= s E20 2122222LfsLfX X20= 2 f1L 2即即X2= sX20 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修222222XREI 2202220)(

31、sXRsE )(0002nnIs 2202220max21XREIs 220222222222)( cossXRRXRR 202SXRs 很很小小时时1cos2 202XRss 较较大大时时s1cos2 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修2202220222222)( XREXREIss 2202222)(cosXRRs 变变化化曲曲线线随随、SI cos22 )(2 Isn)cos(2 sn 结论：结论：转子转动时，转转子转动时，转 子电路中的各量均与转子电路中的各量均与转 差率差率 s有关，即与转速有关，即与转速 n有关。有关。I2cos 2s1I2,2cos O自动

32、化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修22Tcos IKT 常数，与电常数，与电机结构有关机结构有关旋转磁场旋转磁场每极磁通每极磁通转子电流转子电流转子电路的转子电路的功率因数功率因数ilBF 22cos, , IT 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修21220222)(UsXRsRKT 22 cos IKTT 22022202)( XREIss 2202222)(cosXRRs mNfU11144.4 由前面分析知：由前面分析知：自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修21220222)(UsXRsRKT 21U自动化工程系机电一体化教研室

33、交流电动机的使用、保养及维修maxTmSNSOTS曲曲线线)(sfT 曲曲线线)(Tfn 根据转矩公式根据转矩公式22022212)(sXRUsRKT 得特性曲线：得特性曲线：NnmaxTstTOnTNT0nstT1NT自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修NnNT)/()(9550NNN分分转转千千瓦瓦nPT OnT0n(N m) 如某普通机床的主轴电机如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型型) 的额定功的额定功率为率为7.5kw, 额定转速为额定转速为1440r/min, 则额定转矩为则额定转矩为nPnPT9550602 m.N7 .4914405 .795509550

34、NNN nPT自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修21220222UsXRsRKT)(2021max2XUKT 0dd ST令：令：求得求得202mXRss 临界转差率临界转差率On0nTmax将将sm代入转矩公式，可得代入转矩公式，可得自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 max121max, )1(TUUT2021max2 XUKT NmaxTT 一般三相异步电动机的过载系数为一般三相异步电动机的过载系数为2 .28 .1 12 II(2) sm与与 R2 有关，有关， R2 sm n 。绕线式电。绕线式电机改变转子附加电阻机改变转子附加电阻R 2

35、可实现调速。可实现调速。 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修22022212)(sXRUsRKT 22022212stXRURKT 电动机起动时的转矩。电动机起动时的转矩。起动时起动时n= 0 时时，s =1 st121st, ) 1 (TUUT(2) Tst与与 R2 有关，有关， 适当使适当使 R2 Tst 。对绕线式。对绕线式 电机改变转子附加电阻电机改变转子附加电阻 R 2 , 可使可使Tst =Tmax 。体现了电动机带体现了电动机带载起动的能力。载起动的能力。 0nOnTNststTTK 起动能力起动能力自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修

36、三相交流异步电动机的三相交流异步电动机的机械特性械特性TABn2TNTmTstDOCn1nN三相交流异步三相交流异步机械特性曲线如图机械特性曲线如图所示所示 启动转矩启动转矩 TstTst： 电动机加电动机加额定电压启动时对应的电磁转矩；额定电压启动时对应的电磁转矩； 额定转矩额定转矩 TN ：为电动机带：为电动机带动额定负载时的电磁转矩；动额定负载时的电磁转矩； 最大转矩最大转矩 Tm Tm ：是电动机在是电动机在运行中具有的最大转矩。运行中具有的最大转矩。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修转矩与功率的关系转矩与功率的关系2229550nPT 电动机载额定状态下运行NN

37、N9550nPT 电动机负载运行中若带动负载转动的转矩为电动机负载运行中若带动负载转动的转矩为T T2 2, ,轴上输出的机械功率为轴上输出的机械功率为P P2 2 , ,转子转速为转子转速为n n2 2自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修电磁转矩与电源电压的关系电磁转矩与电源电压的关系 电磁转矩与电动机定子绕电磁转矩与电动机定子绕组上所加电压组上所加电压U U的平方成正比的平方成正比U1U2U30T2n2UT 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修六、三相交流绕组的基本要求和分类六、三相交流绕组的基本要求和分类（5 5）绕组用铜量少，性能可靠，制造和检修

38、要方便。）绕组用铜量少，性能可靠，制造和检修要方便。 （一）对三相交流绕组的基本要求（一）对三相交流绕组的基本要求（1 1）每相绕组的阻抗要求相等，即每相绕组的匝数、形状都是）每相绕组的阻抗要求相等，即每相绕组的匝数、形状都是相同的。相同的。（2 2）在一定的导体数下，有合理的最大绕组合成电动势和磁动）在一定的导体数下，有合理的最大绕组合成电动势和磁动势。势。（3 3）各相的相电动势和相磁动势波形力求接近正弦波，即要求）各相的相电动势和相磁动势波形力求接近正弦波，即要求尽量减少它们的高次谐波分量。尽量减少它们的高次谐波分量。（4 4）对基波而言，三相电动势和磁动势必须对称。）对基波而言，三相电

39、动势和磁动势必须对称。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修（二）三相交流绕组的分类（二）三相交流绕组的分类 按槽内元件边的层数，分为单层和双层绕组。单层绕组又按槽内元件边的层数，分为单层和双层绕组。单层绕组又可分为等元件、链式、交叉式和同心式绕组；双层绕组则分为可分为等元件、链式、交叉式和同心式绕组；双层绕组则分为双层叠绕组和波绕组。单层绕组与双层绕组比较，电气性能稍双层叠绕组和波绕组。单层绕组与双层绕组比较，电气性能稍差，但槽利用率高，制造工时少，因此差，但槽利用率高，制造工时少，因此, ,小容量的电动机中（小容量的电动机中（P PN N 10kW10kW），一般都采用单

40、层绕组。），一般都采用单层绕组。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修（三）关于交流绕组的一些基本量（三）关于交流绕组的一些基本量1 1、极距、极距 两个相邻磁极轴线之间沿定子铁心内表面的距离。若定子的两个相邻磁极轴线之间沿定子铁心内表面的距离。若定子的槽数为槽数为Z Z，磁极对数为，磁极对数为p p，则极距：，则极距：Z=2 p2 2、线圈节距、线圈节距y一个线圈的两个有效边之间所跨的距离称为线圈的节距。一个线圈的两个有效边之间所跨的距离称为线圈的节距。.y的的绕绕组组为为整整距距绕绕组组 3 3、电角度、电角度p电电角角度度机机械械角角度度.y的的绕绕组组为为短短距距绕绕

41、组组 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修4 4、槽距角、槽距角a相邻两个槽之间的电角度相邻两个槽之间的电角度：0360p=Z6 6、相带、相带 每个极面下的导体平均分给各相，则每一相绕组在每个极每个极面下的导体平均分给各相，则每一相绕组在每个极面下所占的范围，用电角度表示称为相带。面下所占的范围，用电角度表示称为相带。 每一个极面下每相所占的槽数为每一个极面下每相所占的槽数为5 5、每极每相槽数、每极每相槽数q2Zq =pm自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修如图示为：如图示为：60600 0相带。相带。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保

42、养及维修（四）三相单层绕组（四）三相单层绕组 单层绕组的每个槽内只放一个线圈边，电机的线圈总数等于单层绕组的每个槽内只放一个线圈边，电机的线圈总数等于定子槽数的一半。单层绕组分为链式、交叉式和同心式绕组。定子槽数的一半。单层绕组分为链式、交叉式和同心式绕组。1、单层链式绕组、单层链式绕组 单层链式绕组由形状、几何尺寸和节距相同的线圈连接而单层链式绕组由形状、几何尺寸和节距相同的线圈连接而成，整个外形如长链。成，整个外形如长链。 链式绕组的每个线链式绕组的每个线圈节距相等并且制造方圈节距相等并且制造方便；线圈端部连线较短便；线圈端部连线较短并且省铜。主要用于并且省铜。主要用于q=2q=2的的4

43、4、6 6、8 8极小型三极小型三相异步电动机。相异步电动机。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修2、单层交叉式绕组、单层交叉式绕组 单层交叉式绕组由线圈数和节距不相同的两种线圈组构成，单层交叉式绕组由线圈数和节距不相同的两种线圈组构成，同一组线圈的形状、几何尺寸和节距均相同，各线圈组的端部互同一组线圈的形状、几何尺寸和节距均相同，各线圈组的端部互相交叉。相交叉。 交叉式绕组由交叉式绕组由两大一小线圈交叉两大一小线圈交叉布置。线圈端部连布置。线圈端部连线较短，有利于节线较短，有利于节省材料，并且省铜。省材料，并且省铜。广泛用于广泛用于q1q1的且为的且为奇数的小型三相异奇数

44、的小型三相异步电动机步电动机。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修3、单层同心式绕组、单层同心式绕组 同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心形状的线圈组构成。形状的线圈组构成。 同心式绕组端同心式绕组端部连线较长，适用部连线较长，适用于于q=4q=4、6 6、8 8等偶等偶数的数的2 2极小型三相极小型三相异步电动机。异步电动机。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修优点优点不适宜于大中型电机元件少，结构简元件少，结构简单，嵌线方便，单，嵌线方便，槽内无层间绝缘槽内无层间绝缘广泛应用于广泛应用于10

45、kW10kW以下的以下的异步电动机定子绕组异步电动机定子绕组单层绕组为单层绕组为整距绕组整距绕组缺点电动势和磁动电动势和磁动势波形较差势波形较差铁损和噪铁损和噪声较大声较大起动性能较差三相单层绕组的优缺点自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修（五）三相双层绕组（五）三相双层绕组 双层绕组每个槽内放上、下两层线圈的有效边，线圈的每双层绕组每个槽内放上、下两层线圈的有效边，线圈的每一个有效边放在某一槽的上层，另一个有效边则放置在相隔为一个有效边放在某一槽的上层，另一个有效边则放置在相隔为y y 的另一槽的下层。的另一槽的下层。双层绕组分双层叠绕组（如图双层绕组分双层叠绕组（如图2

46、a=12a=1）和双层波绕组（略）和双层波绕组（略）。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 双层绕组的特点：双层绕组的特点：1 1）线圈数等于槽数；）线圈数等于槽数；2 2）线圈数组数等于极数，也等于最大并联支路数）线圈数组数等于极数，也等于最大并联支路数；3 3）每相绕组的电动势等于每条支路的电动势。）每相绕组的电动势等于每条支路的电动势。优点可以选择最有利的节可以选择最有利的节距，使电动势和磁动距，使电动势和磁动势波形更接近正弦波势波形更接近正弦波所有线圈的形状所有线圈的形状和尺寸相同，便和尺寸相同，便于实现机械化于实现机械化端部排列整齐端部排列整齐机械强度高机械强度高

47、可组成较可组成较多的并联多的并联支路支路缺点嵌线困难用铜用铜量大量大自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 定子三相绕组的六个出线端都引至接线盒上，首端分定子三相绕组的六个出线端都引至接线盒上，首端分别标为别标为U1, V1, W1 U1, V1, W1 ，末端分别标为，末端分别标为U2, V2, W2 U2, V2, W2 。七、三相交流异步电动机绕组的测试七、三相交流异步电动机绕组的测试 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修1 1、绕组绝缘电阻的测定、绕组绝缘电阻的测定 用兆欧表测定相与地、相与相间的绝缘电阻。用兆欧表测定相与地、相与相间的绝缘电阻。1

48、）额定电压）额定电压500V以下的电动机，绝缘电阻不得低于以下的电动机，绝缘电阻不得低于0.5兆兆欧，对于新电机或绕组已更新的电机不得低于欧，对于新电机或绕组已更新的电机不得低于5兆欧。兆欧。2）对于大型电机可用兆欧表测绝缘电阻）对于大型电机可用兆欧表测绝缘电阻R15和和R60 并算并算出吸收系数出吸收系数K，K应不小于应不小于1.36015RRK自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修2 2、直流电阻的测定、直流电阻的测定 工程实际中常用电桥测定三相绕组冷态直流电阻，工程实际中常用电桥测定三相绕组冷态直流电阻，各相绕组直流电阻之差与平均值之比不得大于各相绕组直流电阻之差与平均

49、值之比不得大于5%5%5%100平均最小最大RRR式中：3CBARRRR平均自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修3 3、定子、定子绕组绕组首尾的测定首尾的测定 1 1）绕组串联法）绕组串联法 2 2）万用表法）万用表法 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的单相运行三相交流异步电动机的单相运行UVWv一相断线运行情况（缺相）一相断线运行情况（缺相）(1)(1)星形联接星形联接 若三相交流异步电动机为星形联接，若三相交流异步电动机为星形联接，一相断线后，另两相绕组串联成单一电路接一相断线后，另两相绕组串联成单一电路接入线电压。入线电压。

50、(1)(1)若原来静止，则无起动转矩，不能若原来静止，则无起动转矩，不能起动起动( (起动瞬间起动瞬间n=0n=0，相当于短路，时间一长，相当于短路，时间一长电机烧坏）电机烧坏）； (2)(2)若在旋转中缺相，仍可旋转，但电若在旋转中缺相，仍可旋转，但电机定子电流剧增，转速降低，损耗增加，很机定子电流剧增，转速降低，损耗增加，很易过热，如不及时排除，将使电机绝缘因温易过热，如不及时排除，将使电机绝缘因温升过高而损坏。升过高而损坏。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的单相运行三相交流异步电动机的单相运行 (2) (2)三角形联接。三角形联接。 缺相后，电机

51、绕组有两相串联成单缺相后，电机绕组有两相串联成单一电路与另外一相绕组并联而接入电源电一电路与另外一相绕组并联而接入电源电压。压。 (1)(1)当绕组参数完全对称时，两条电当绕组参数完全对称时，两条电路的电流相位相同，但幅值不等，其合成路的电流相位相同，但幅值不等，其合成磁势仍是单相脉动磁势，无起动转矩。磁势仍是单相脉动磁势，无起动转矩。 (2)(2)当三相绕组不完全对称时，将使当三相绕组不完全对称时，将使两条支路电流的相位不同，电机中形成正、两条支路电流的相位不同，电机中形成正、反向幅值不相等的旋转磁场。虽然两个磁反向幅值不相等的旋转磁场。虽然两个磁场幅值上的差异不大，但产生的起动转矩场幅值上

52、的差异不大，但产生的起动转矩仍可使空载时的电机自行起动。仍可使空载时的电机自行起动。UVWII自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修三相交流异步电动机的单相运行三相交流异步电动机的单相运行v由以上分析可知，三相交流异步电动机应该在二相由以上分析可知，三相交流异步电动机应该在二相以上电流中设有过电流保护。以上电流中设有过电流保护。v三相交流异步电动机单相运行的方法三相交流异步电动机单相运行的方法 将三相电机中任意两相绕组反向串起来作为工将三相电机中任意两相绕组反向串起来作为工作绕组，另一相串以适当电容作为起动绕组，接在作绕组，另一相串以适当电容作为起动绕组，接在单相电源上就成为

53、一台分相电动机了。单相电源上就成为一台分相电动机了。v三相交流异步电动机单相运行的性能三相交流异步电动机单相运行的性能v 输出功率约等于三相额定功率的输出功率约等于三相额定功率的70%70%v 运行性能较差运行性能较差 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 电磁调速异步（感应）电动机电磁调速异步（感应）电动机 电磁调速异步电动机也称为滑差电动机，从电磁调速异步电动机也称为滑差电动机，从原理上看，它就是一台带有电磁滑差离合器的普原理上看，它就是一台带有电磁滑差离合器的普通笼型异步电动机。通笼型异步电动机。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 电磁滑差离合器

54、由电枢和磁极两部分组成，他们之间无机械电磁滑差离合器由电枢和磁极两部分组成，他们之间无机械联系，各自能独立旋转。电枢由异步（感应）电动机带动旋转，联系，各自能独立旋转。电枢由异步（感应）电动机带动旋转，称为主动部分。磁极由直流励磁，与生产机械联接，称为从动称为主动部分。磁极由直流励磁，与生产机械联接，称为从动部分。部分。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 单相异步电动机是利用单相交流电源供电的一种小容量单相异步电动机是利用单相交流电源供电的一种小容量交流电动机，功率约在交流电动机，功率约在8W8W750W750W之间。单相异步电动机之间。单相异步电动机具有所需电源方便、结

55、构简单具有所需电源方便、结构简单, ,成本低廉成本低廉, ,维修方便等特维修方便等特点，被广泛应用于如冰箱、电扇、洗衣机等家用电器及点，被广泛应用于如冰箱、电扇、洗衣机等家用电器及医疗器械中。但与同容量的三相异步电动机相比，单相医疗器械中。但与同容量的三相异步电动机相比，单相异步电动机的体积较大、运行性能较差、效率较低。异步电动机的体积较大、运行性能较差、效率较低。 单相异步电动机有多种类型，目前应用较多的有电容分单相异步电动机有多种类型，目前应用较多的有电容分相式单相异步电动机和罩极式电动机。相式单相异步电动机和罩极式电动机。3.2单相交流电动机的认知与使用单相交流电动机的认知与使用自动化工

56、程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修转子一转子一般用鼠笼式般用鼠笼式定子定子定子定子绕组绕组转子转子AA NS自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 定子绕组产生的脉动磁场定子绕组产生的脉动磁场 ，可用，可用正、反两个正、反两个旋转磁场合成来等效。即旋转磁场合成来等效。即- + -= + -=m21 mt O自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 + - + - - +自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修02 s121 ss合成转矩合成转矩s01 s22 s21 s1T起动转矩起动转矩为零为零2T正正转转转转反反自动化工程系机

57、电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 .F鼠笼式转子鼠笼式转子导条及电流导条及电流AA自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修iAABBA iBtIi sinAmA )90sin(BmB tIi 正弦波形如图所示。正弦波形如图所示。iBiAmIit O自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 45t 0 t ABBAo0 t ABBA 90t 0 t ABBA两相旋转磁场两相旋转磁场450900iBiAmIit O自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修ABBiAiBA 12 将开关将

58、开关S S合在位置合在位置1 1，电容，电容C C与与B B绕组串联，电流绕组串联，电流 i iB B较较i iA A超前近超前近9090 ；当；当将将S S切换到位置切换到位置2 2，电容，电容C C与与A A绕组串联，电流绕组串联，电流i iA A 较较i iB B 超超前近前近9090 。这样就改变了旋转磁。这样就改变了旋转磁场的转向，从而实现电动机的场的转向，从而实现电动机的反转。反转。自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修i 1 2定子绕组定子绕组鼠笼式转子鼠笼式转子短路环短路环极掌极掌(极靴极靴)自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 当电流当电

59、流i 流过定子绕组时，产生了一部分磁流过定子绕组时，产生了一部分磁通通 1 ，同时产生的另一部分磁通与短路环作用，同时产生的另一部分磁通与短路环作用生成了磁通生成了磁通 2 。由于短路环中感应电流的阻碍。由于短路环中感应电流的阻碍作用，使得作用，使得 2在相位上滞后在相位上滞后 1 ，从而在电动机，从而在电动机定子极掌上形成一个向短路环方向移动的磁场，定子极掌上形成一个向短路环方向移动的磁场，使转子获得所需的起动转矩。使转子获得所需的起动转矩。 自动化工程系机电一体化教研室交流电动机的使用、保养及维修 罩极式单相异步电动机的起动方法罩极式单相异步电动机的起动方法 当工作绕组接入单相交流电源后，

60、磁极内即当工作绕组接入单相交流电源后，磁极内即产生一脉振磁场。脉振磁场的交变，使短路环产产生一脉振磁场。脉振磁场的交变，使短路环产生感应电势和感应电流，根据楞次定律可知，环生感应电势和感应电流，根据楞次定律可知，环内将出现一个阻碍原来磁场变化的新磁场，从而内将出现一个阻碍原来磁场变化的新磁场，从而使短路环内的合磁场变化总是在相位上使短路环内的合磁场变化总是在相位上落后落后于环于环外脉振磁场的变化。可以把环内、环外的磁场设外脉振磁场的变化。可以把环内、环外的磁场设想为两相有相位差的电流所形成，这样分相的结想为两相有相位差的电流所形成，这样分相的结果，使气隙中出现椭圆形旋转磁场。果，使气隙中出现椭