电动机培训教案

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欢迎下载6电动机部分6.1电动机的基本结构与工作原理6.1.1相异步电动机的基本结构。三相异步电动机由定子和转子两个基本部分组成。图2.6-1电机的基本结构1.接线盒2.定子铁心3.定子绕转轴5.子6.风扇7.罩壳轴9.机座、端盖11.承盖6.1.1.1定子定子是电动机固定部分，其作用是用来产生旋转磁场。它主要由定子铁芯、定子绕组和机座等组成。定子铁芯。定子铁芯由互相绝缘的硅钢片叠成圆筒形状，内圆周表面有均匀分布的槽，用来安放三相绕组。定子绕组。定子绕组由许多线圈连接而成。线圈由带有绝缘的铜导线或铝导线绕制而成相定子绕组的三个首端和三个末端分别接在电动机出线盒的6接线柱上。(3)机座。6.1.1.2转子是电动机转动部分由转子铁芯子绕组和转轴等部件组成。其作用是在旋转磁场作用下获得转动力矩按照构造的不同转子分为鼠笼式和绕线式两种。(1)笼式转子。这种转子用铜条安装在转子铁芯槽内，两端用端环焊接，形状像鼠笼。对于中、小功率的电动机(100kW以下)目前大部分采用铸铝方式。学习必备

欢迎下载鼠笼式异步电动机结构简单作可靠用维护方便因而得到广泛应用。(2)绕线式转子。绕线式转子的绕组和定子绕组相似，三相绕组连接成星形，三根端线连接到装在转轴上的三个铜滑环上，通过一组电刷与外电路相连接。图3－5绕式转子(a)外形(b)接线圈绕线式电动机的特点是：可以通过滑环和电刷，将附加电阻接入转子电路，从而改善起动性能和调节转速。6.1.2三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的三相定子绕组U-U、V-V、W-W以Y联接方式与三相电源相接，便有电流流入。三相绕组通三相电流，这三相电流振幅相同，周期相同，但是相位不同。学习必备

欢迎下载图3－绕组联结成型电波(a)相对称绕组型结(b)三相对称电流的波形根据右手定则，手心朝北极N极，大拇指代表相对运动方向，电流方向用四指代表。这是感应电动式和感应电流的方向。左手定则为电动，如果导线里有电流，那么电流的受力方面应该用左手面向N极，四指代表电流方向，大拇指就为力的方向。既然F代表受力的方向，那就是说上面的导线向右的作用力，下面导线向左的作用力这相两个力的合成就使得鼠笼顺中项转动起来顺中项的结果就是和处面的磁场方向一致鼠笼转的会越来越快但是不能等于旋转磁场的速度因为如果等于旋转磁场的速度那就没有相对运动也就不再切割磁力线也就不能产生感应电动式和感应电流，于是电磁力也就没有。所以只能越转越快，但不能同步于磁场的速度。学习必备

欢迎下载图3－三电流产生旋转磁场示意图三相定子绕阻绕阻不动定子也不动但是在不动的绕组中通三相交流电后，彼此之间相位相互差120°，结果形成一个空间旋转磁场，这个空间旋转磁场转的还很快。比如说电在一秒中变了50个周期，那么一分钟为3000次，当然这也和磁极对数有关。由上述可知入定子绕组的三相电流共同产生的合成磁场随着电流的交变而在空间不断地旋转故称旋转磁场旋转磁场切割转子铁芯槽中的导体在闭合的导体中产生电流子导体电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩而使转子旋转。若要使电动机转子反相转动需将接于三相电源的三相绕组中的任意两对调位置，使旋转磁场反向旋转即可。旋转磁场的旋转方向与电流的相序一致转磁场的速度正比于电源频率而与旋转磁场的磁极对数P成反比。当转速以每分钟计算时，旋转磁场的转速可表示为：(3-6)式中：电频率；P--极对数。电动机的转子转速与旋转磁场的转速并不相等是因为转子的转速和旋转磁场的转速相等则转子导体与旋转磁场间没有相对运动导体内产生不了电动势和电流因而也就没有电磁力所以电动机转速与旋转磁场的差异是保证电动机旋转的必要条件。三相异步电动机转子的转速n小于旋转磁场的转速，其相差的程度常用转差率S示，即学习必备

欢迎下载(3-7)通常在额定负载下的转差约为0.010.06。例：一台三相异步电动机，已知其磁极对数2电源频率为如果其转差率S=4%该电动机的转速是多少？解：电动机旋转磁场的转速为因为：所以n=n1(1-S)=1500(1-0.04)=1440(r/min)转差率是分析异步电动机运行情况的一个重要参数电动机通电而转子未转动时(如在起动最初瞬间或电动机严重过载而堵转时)，n=0，则S=1当转子空载运行时，其转速非常接近旋转磁场转速，S≈0因此，异步电动机的转差率在01围内变化，即<S<1，通常在额定负载下的转差率约为0.010.06。6.1.3直流电动机的工作原理6.1.3.1直流由定子和转子组成。定子的作用是在励磁绕组中通入直流电流励磁而产生磁场子的作用是通电后产生电磁转矩。直流电源通电导线在磁场中会受到电磁力作用，其方向由左手定则确定。学习必备

欢迎下载实际直流电机的电枢是根据实际应用情况需要有多个线圈圈分布于电枢铁心表面的不同位置上并按照一定的规律连接起来构成电机的电枢绕组磁极N、S也是根据需要交替放置多对。6.1.3.2直流电动机的构造直流电动机主要由静止的定子和旋转的转子组成。定子的作用是产生磁场，由主磁极换向极电刷装置和机座等组成转子的作用是产生感应电动势和电磁转矩，由转子铁芯、转子绕组、换向器、轴和风扇等组成。学习必备

欢迎下载(1)定子直流电动机的定子如图所示。主磁极：主磁极的作用是产生主磁场。机座机座又称为磁轭是作为各磁极间磁的通路同时也作为电机的机械支架。换向极个相邻磁极间的小磁极叫做换向极用是用来产生附加磁场，学习必备

欢迎下载用以减弱换向片与电刷之间的火花，避免烧蚀。(2)转子转子铁芯。转子铁芯有两个作用，一是用来安放转子绕组，二是作为电动机磁路的一部分。转子绕组。转子绕组的主要作用是产生感应电动势并通过电流，使电动机实现机、电能量转换。换向器。在转子轴的一端装有换向器，换向器由许多铜片组成，片与片之间用云母绝缘。6.1.3.4直流电动机的励磁方式(1)直流他励电动机在这种电动机中励磁绕组与转子绕组没有电的联系励磁电流是由另外的直流电源(如蓄电池组)供给的。(2)直流并励电动机在这种电动机中励磁绕组与转子绕组并联并励绕组两端电压就是转子绕组两端电压，其值较高，但励磁绕组用细导线绕成，其匝数绕得很多，因此具有较大的电阻，使通过它的励磁电流较小。(3)直流串励电动机在这种电动机中励磁绕组与转子绕阻串联为使励磁绕组不引起大的损耗和电压降励磁绕组的电阻越小越好所以串励绕组通常用较粗的导线绕成其匝数也较少。(4)直流复励电动机在这种电动机中有两个励磁绕组一个与转子绕组并联称为并励绕另一个与转子绕组串联称为串励绕组电动机中的磁通由这两个绕组内的励磁电流共同产生。6.1.4三相电动机接线盒内的接线方法三相电动机的三相定子绕组每相绕组都有两个引出线头。一头叫做首端，学习必备

欢迎下载另一头叫末端。规定第一相绕组首端用D1示，末端用D4表示；第二相绕组首端用D2表示，末端用表示；第三相绕组首末端分别用和来表示。这六个引出线头引入接线盒的接线柱上，接线柱相应地标出D1—D6的标记，见图(1)。三相定子绕组的六根端头可将三相定子绕组接成星形或三角形，星形接法是将三相绕组的末端并联起来，即将D4、D5D6三个接线柱用铜片连结在一起，而将三相绕组首端分别接入三相交流电源，即将、D2、D3别接入ABC相电源，如所示。而三角形接法则是将第一相绕组的首端D1与第三相绕组的末端D6连接再接入一相电源第二相绕组的首端与第一相绕组的末端D4连接再接入第二相电源三相绕组的首端与第二相绕组的末端D5相连接接入第三相电源接线板上将接线柱D1和D6、D2和D4D3和D5别用铜片连接起来再分别接入三相电源如图3)所示。一台电动机是接成星形还是接成三角形，应视厂家规定而进行，可以从电动机铭牌上查到相定子绕组的末端是生产厂家事先设定好的不可任意颠倒，但可将三相绕组的首末端一起颠倒，例如将三相绕组的末端D4、D5、倒过来作为首端，而将D1、D2D3作为末端，但绝不可单独将一相绕组的首末端颠倒否则将产生接线错误果接线盒中发生接线错误或者绕组首末端弄错，轻则电动机不能正常起动长时间通电造成启动电流过大电动机发热严重影响寿命重则烧毁电动机绕组或造成电源短路一般电动机每相绕组都有两个引出线头o头叫做首瑞，而另一头叫做末端,一相绕组的首端用D1表示，末端用D4表示；第二相绕组的首端和末端分别用D2和D5表示；第三相绕组的首端和末端分别用D3和D6表示。这六个引出线头引入接线盒的接线柱上接线方法如图所示：学习必备

欢迎下载6.2电动机的运行方式6.2.1电动机可在额定冷却空气温度下按铭牌出力长期运行。学习必备

欢迎下载6.2.2电动机线圈和铁芯的最高监视温度，应根据制造厂铭牌规定运行，任何运行方式下均不应超出此温度，无铭牌者可按下表16规定运行境温度按35计算)：表16电动机各部分允许温度和温升部位A级t△

绝E级t△

缘t

B级eq\o\ac(△,t)

等

级F级t△t

H级△

测量方法定子绕组10065转子绕组10065定子铁芯10065滚动轴承

115801208514010516511580120851401051651158012085140105165t=100△=65

130130130

电阻法电阻法温度计法温度计法滑动轴承

t=80

eq\o\ac(△,t)eq\o\ac(△,)=45

温度计法备注运行中实际控制温度，高压电动机指铁芯表皮温度，低压电动机指外壳温度因测量方法及测量部位不同，所以最高允许温度和实际控制温度有区别。6.2.3电动机一般可以在额定电压的5%+10%围内运行定出力不变6kV电机压范围是5.7KV至6.6kV380电机电压范围是361V至417V，不包括直流电动机。6.2.4电动机在额定出力运行时，相间电压的不平衡率不得超过5%，三相电流最大与最小相电流之差不得超过额定值的10%，任一相电流不得超过额定值。6.2.5电动机运行时个轴承测得的振动不应超过表2中所规定的数值：表2电机各部振动允许值额定转速(r/min)振动值(倍振)

以下电动机运行时的轴向串动值，滑动轴承不超过2mm—4mm滚动轴承不超过0.05mm。6.3电动机的操作6.3.1绝缘电阻有关规定6.3.1.16kV电动机应使用1000V—摇表测量绝缘电阻，测绝缘前停电用验电器在开关下口分别三相验电确无电压再测绝缘测三相相间绝缘值为零，证明电动机线圈无断路。测相对地绝缘，在常温下10—30℃，其值不学习必备

欢迎下载低于6MΩ。注意测绝缘时戴线手套，防止人身感电，测完绝缘后要对地放电。备注摇表又叫兆欧表是用来测量被测设备的绝缘电阻和高值电阻的仪表，它由一个手摇发电机、表头和三个接线(即l：线路端、e：接地端g屏蔽端)组成手动摇表每分钟120转其输出电压为直流由于手动转数不规则，产生脉动现象。电动兆欧表电压是稳定的直流。手动兆欧表一般电压为500伏、1000伏2500，电动兆欧表有5001000伏25005000伏10000伏的。也有0~10000伏电压连续可调输出的。读出的数据是：兆欧或Ω或GΩ)。6.3.1.2380V及以下低压交、直流电动机和绕线式电动机转子应使用500V摇表测量绝缘电阻测绝缘前停电用验电笔在接触器下口分别三相验电确无电压，再测绝缘。测三相相间绝缘值为零，证明电动机线圈无断路。测相对地绝缘其值不小于0.5M。注意测绝缘时戴线手套，防止人身感电，测完绝缘后要对地放电。6.3.1.3容量为500KW以上的高压电动机(送风机、磨煤机、给水泵、循环水泵、凝结水泵，应测量吸收比R60"/R15"1.3(收比——摇测60s绝缘电阻值与15s时的绝缘电阻值之比称为吸收比。测量吸收比的目的是发现绝缘受潮。吸收比除反映绝缘受潮情况外，还能反映整体和局部缺陷。变压器、大型电动机大修后在进行的电气试验项目之一就是测量绕组的绝缘电阻和吸收比，所测电阻值与前次同样温度下比较应不低于前次值1/2，否则查找原因，汇报值长和有关领导。电动机绝缘不合格，不得送电启动。6.3.1.4电动机停用不超过两周，且未经检修者，则在环境干燥地面无积水的情况下送电和启动前可不测绝缘但发现电动机被淋水进汽受潮或有怀疑时，则送电或启动前必须测定绝缘电阻。6.3.1.5大修后的大型电机轴承垫绝缘用摇表测量不低于Ω。在轴承上找接触性良好的一点，再找一点接地。测轴承对地绝缘。6.3.1.6备用电动机每两周测定一次绝缘，对周围环境湿度大的电动机，应缩短测定周期，并加强定期试转(时间不小于2时)。学习必备

欢迎下载6.3.1.7测变频调速器电机(煤机、低加疏水泵等绝缘电阻时，应将操作箱内的电机电源刀闸拉开刀闸下口测电机绝缘(详见380V电机测绝缘规定。测电源电缆绝缘时应拉开变频器操作箱内的三联空气开关后，再测电缆绝缘(见电缆测绝缘规定)，严禁对变频器外加电压。6.4电动机的启动6.4.1机械值班人员在没有得到电气值班人员送电完毕的通知之前严禁进行启动操作必须得到电气值班员的明确通知不可以信号变化来判断是否送完电。6.4.2厂用电动机的停送电联系，由所属设备岗位负责人运行班)进行，并在操作票上签名。6.4.3电动机的启动、停止由所在单位值班人员进行，高压电动机、调速油泵直流油泵启动必须事先通知电气值班员各单位机械值班员应将电动机停送电、启动停止时间和原因详细记录。6.4.4鼠笼式转子电动机在正常冷状态下(芯温度50℃以)许启动二次每次间隔时间不得少于5分钟在热状态下允许启动一次只有在处理事故时及启动时间不超过2秒—的电动机，可多启动一次。做动平衡试验，起动的间隔时间为：500KW以上电动机不应低于时。200KW以下电动机不应低于小时。200KW—500KW动机不应低于时。6.4.5对远方操作的电动机由负责电动机所带机械的运行人员进行外部检查后，通知远方操作人并停留在电动机旁，直到转速升到额定正常运行为止。6.4.6启动电动机时，机械单位运行人员应监视电流表。起动结束后应检查电动机的电流表指示是否超过额定值发生疑问时应对电动机本体进行复查并通知电气值班员。启动电动机检查项目：6.4.6.1电流正常，红灯应亮，在DCS显示电动转动符号变红色。6.4.6.2到就地检查电动无异音、无焦味，转速正常。学习必备

欢迎下载6.4.6.3振动及串动不超过规定值。6.4.6.4轴承润滑油应正常，温度无明显升高。6.4.6.5直流及绕线式电动机，整流子滑环电刷无冒火，无大的跳动及发热现象。6.4.7正常情况下电动机不允许带负荷启动。6.4.8绕线式电动机的启动。6.4.8.1短路手柄在“启动”断开)位。6.4.8.2合上电动机电源开关，电动机电流表指针摆到最大后返回正常值。6.4.8.3当电动机转速达到额定值后，将短路手柄从“启动”位置扳到“运转”位置。6.4.9三相异步电动机的起动6.4.9.1直接起动电动机开始工作时转子总是从静止状态开始转动起来这种从静止到正常运转的加速过程叫做起动。由于起动瞬间电动机转速为0，转差率S=1，也就是说旋转磁场和静止转子间的相对速度很大因此转子中感应电动势很大转子电流也就很大定子电流随着转子电流的增大而增大起动时的定子电流称为起动电流。电动机在额定电压下起动称为直接起动。直接起动的电流约为额定电流的7。起动电流大对电动机本身没有太大影响，且随着电动机转速的迅速升高，电流很快减小。第一过大的起动电流将会使供电线路产生较大的电压降造成电网电压显著下降，从而影响在同一电网上的其他用电设备的正常工作。第二，对于正在起动的电动机本身，也会因电压下降过大，起动转矩减少，延长起动时间，甚至不能起动。因此，在供电变压器容量较大，电动机容量较小的前提下，三相异步电动机才可以直接起动。一般地说，额定功率在7.5kW以下的小容量异步电动机可直接起动则异步电动机起动时应采用适当的起动方法。(1)直接起动控制线路所用电器学习必备

欢迎下载a合开关。小容量异步电动机的起动和停止、正反转控制常用组合开关，组合开头也常用作电源引入开关。转动转轴就可以将三个触头(此相差一定角度)同时接通或断开。三相交流电同时接通或同时断开。没有组合开关，这个要求就很难满足。b钮。原来就接通的触头称为常闭触头；原来断开的触头称为常开触头。原来就接通的触头称为常闭触头；原来断开的触头称为常开触头。c交流接触器。交流接触器常用来接通或断开电动机或其他设备的主电路。学习必备

欢迎下载接触器主要由电磁铁和触头两部分组成当线圈通电时吸引山字形动铁芯上铁芯)而使常开触闭合。中间继电器。热继电器继电器主要用来保护电动机之避免因长时间过载而损坏。热继电器是利用电流的热效应工作的。1.热元件2.双属片3.扣4.弹簧常闭节点6.复位按钮f熔断器。熔断器是一种简便有效的短路保护电器。熔断器中的熔片或熔丝用电阻率较高的易熔合金制成线路在正常工作情况下熔断器不应熔断一旦学习必备发生短路或严重过载，熔断器立即熔断。

欢迎下载图3－16熔器(a)臂式熔断器(b)插式熔断器(c)旋式熔断器由于存在热惯性当发生短路事故时热继电器不能立即断开因此它不能用作短路保护正是由于热继电器的热惯性才使得它在电动机起动或短时过载时不会动作，从而避免了电动机的不必要的停车。在单台电动机的起动电路中，为了防止电动机起动时较大的电流烧断熔丝，熔丝不能按电动机的额定电流来选择，而应按下式计算：如果电动机起动频繁，则为如果几台电动机合用一个熔断器，则熔丝额定电流按下式计算：(2)直接起动控制线路中、小容量三相异步电动机的直接起动控制线路，其中用了组合开关QC、交流接触器KM按钮SB热继电器KR及熔断器等几种电器先将组合开学习必备

欢迎下载关QC闭合为电动机起动作好准备当按下起动按钮时交流接触器的线圈通电，动铁芯被吸合，使三个主触头闭合，电动机M起。当松开SB1时，它本应在弹簧作用下恢复其断开位置由于与起动按钮并联的辅助触头和主触头同时闭合，因此接触器线圈的电路仍然接通而使接触器触头保持在闭合位置。这个辅助触头称为自锁触头。如将停止按钮SB2按下，则将线圈的电路切断，动铁芯和触头恢复到断开的位置。上述控制电路可实现短路保护作用、过载保护作用和零电压保护等多重保护。熔断器FU起短路保护作用。一旦发生短路事故，熔丝立即熔断，电动机立即停车。热继电器KR起过载保护作用。过载时，它的热元件发热，常闭触头断开，使接触器线圈断电，主触头断开，电动机也就停下来。为了可靠地保护电动机，应至少用两个热元件分别串接在任意两相中这样不仅在电动机过载时起保护作用，而且当任意一相的熔丝熔断后作单相运行时，仍有一个或两个热元件中通有电流而使电动机得到保护。零电压保护就是当电源暂时停电时电动机即自动从电源切除因为这时接学习必备

欢迎下载触器线圈中的电流消失动铁芯释放而使主触头断开当电源电压恢复后若不重新按起动按钮则电动机不能自行起动因为自锁触头已经断开如果不是采用继电接触器控制而是直接用刀开关或组合开关进行手动控制那么停电时未及时拉开开关，当电源电压恢复时，电动机即自行起动而可能造成事故。以上的控制电路分为主电路和控制电路两部分。主电路是：三相电源-QC-FU-KM(主触头)-KR(热元件-M控制电路是：必须学会由直接启动的控制线路图绘制相应的原理图绘制原理图时需要注意：将控制线路和主电路分开。各种电器使用统一的符号。同一电器的各个部件是分散的，但使用同一文字符号表示。所有电器的触头均以起始位置表示谓起始位置即在没有通电或没有发生机械动作时的位置如对于按钮是在未按下时的位置在起始情况下如果触头是断开的，则称为常开触头或动合触头因为一动就合)；如果触头是闭合的，则称为常闭触头或动断触头(因为一动就断)。学习必备

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欢迎下载如果将图中自锁触头KM除么就可对电动机实现点动是下起动按钮SB1，电动机就转动，一松手就停止。6.4.9.2鼠笼式异步电动机的降压起动当鼠笼式异步电动机容量较大，而电源容量不够大时，为了限制起动电流，学习必备

欢迎下载避免电网电压显著下降一般采用降压起动降压起动是利用起动设备在起动时降低加在定子绕组上的电压；待起动过程结束，再给定子绕组加上全电压(常工作的额定电压)。由于电磁转矩正比于定子绕组电压的平方，所以电动机在起动时，起动转矩也大大降低了。因此，降压起动只适合于空载或轻载起动，负载不大的情况择起动方法时同时校核起动电流和起动转矩是否满足要求。下面讨论降压起动方式中经常采用的两种方式，即星形-三角形动和自耦变压器降压起动。(1)星形-三角形起动如果电动机在工作时其定子绕组是联接成三角形的那么在起动时可把它联成星形等到转速接近额定值时再换接成三角形这就是Y-△起动。如图：33学习必备

欢迎下载下图表示定子绕组的两种联接法，为起动时每相的等效阻抗。I1Y、I1△分别为星形、三角形接法的相电流。U1线电压。当定子绕组接成星形即降压起动时相电流与线电流电等每相绕相电压等于线电压1/，因此，3333学习必备

欢迎下载当定子绕组联成三角形，即进入正常运转时，线电流等于相电流的倍，线电压与相电压相等，因此，由此可知：即Y--降压起动时，起动时的线电流为正常运转时的线电流的。另外，起动时定子每相绕组上的电压降到正常运转电压的1/。由于转矩与电压的平方成正比，所以起动转矩也减小到正常运转转矩的。可见，这种起动方法只适用于空载或轻载情况下起动。在Y-△起动过程中，Y联接需要持续一定时间才能换接成△联接，这就得用时间继电器来控制。在交流电路中常采用的空气式时间继电器它是利用空气阻尼作用来实现动作延时的时时间即为自电磁铁吸引线圈通电时刻起至微动开关动作时为止的这段时间。通过调节螺钉，调节进气孔的大小就可调节延时时间，如图：学习必备

欢迎下载上图所示的时间继电器为通电延时时间继电器也可以做也断电延时实际上只要把铁芯倒装就可以把通电延时变成断电延时时间断电器。a间继电器功能：用来反映时间间隔的自动控制电器。分类：从工作原理上可分为：电磁式，空气阻尼式，电子式和钟摆式。从控制方式上分为：通电延时和断电延时两类