電動(dòng)機(jī)培訓(xùn)教材

1、電動(dòng)機(jī)培訓(xùn)教材第一節(jié)異步電動(dòng)機(jī)原理一、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)在發(fā)電廠中，除了發(fā)電機(jī)之外，還運(yùn)行著大量的電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)種類(lèi)很多，本章主要講述異步電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)由 兩個(gè)基本部分組成，即定子和轉(zhuǎn)子。定子是由機(jī)座、端蓋、 鐵芯、三相繞組等組成，轉(zhuǎn)子固定在軸上、裝在定子膛孔中， 它們不相接觸，彼此間保持一定的氣隙，定子和轉(zhuǎn)子鐵芯都 是硅鋼片疊壓而成的，定子鐵芯內(nèi)圓周上有均勻分布的槽， 用來(lái)安裝定子繞組。定子繞組由絕緣銅線或鋁線繞成三相對(duì) 稱(chēng)繞組，繞組的首末端分別引到電動(dòng)機(jī)出線盒的接線柱上， 使用時(shí)從接線盒接入三相電源。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組有兩種形式：一種是鼠籠 式，另一種是繞線式。鼠籠式轉(zhuǎn)子的結(jié)

2、構(gòu)，它由安放在轉(zhuǎn)子 鐵芯槽里的銅條組成，銅條的兩端各用一個(gè)銅環(huán)焊接起來(lái)， 形成一個(gè)圓柱形籠子。繞線式轉(zhuǎn)子的繞組和定子繞組相似， 也是由絕緣導(dǎo)線做成繞組元件，放在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)，然后連 接成對(duì)稱(chēng)的三相繞組。轉(zhuǎn)子三相繞組通常連接成星形，星形 繞組的三根端線，接到裝在轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)滑環(huán)上，通過(guò)一組 電刷引出來(lái)與外電路變阻器相連接，以便起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。繞線 式轉(zhuǎn)子軸上裝有三個(gè)滑環(huán)，故又叫做滑環(huán)式轉(zhuǎn)子，繞線式電 動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，用于起重和需要大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的 設(shè)備上，以及某些對(duì)調(diào)速要求不高但容量又較大的場(chǎng)合。二、異步機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理異步電動(dòng)機(jī)工作原理：三相交流電通入定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這時(shí)靜止的轉(zhuǎn)子內(nèi)導(dǎo)體被

3、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線所切割，而感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)E，電動(dòng)勢(shì)的方向可用右手定則來(lái)確定，如圖10-1 :圖10-1電動(dòng)機(jī)的工作原理在感應(yīng)電勢(shì)作用下，閉合的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中就有電流，轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生電磁力 F，力的方向由左手 定則決定。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生電磁力矩 M使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。電 磁力矩的方向是與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向一致的。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速（n2）是永遠(yuǎn)小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 （nJ 的。如果n2 =n 1，則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn) 子導(dǎo)體就不再切割磁力線，因而轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì)、電流隨即消逝，也就不會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，不再會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。而且實(shí) 際上，轉(zhuǎn)子上總是要受到一些風(fēng)阻和摩擦的，轉(zhuǎn)子速度必將 要慢下來(lái)

4、，因此總是低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子總是緊跟著 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n2 ?ni的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的，所以這種電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)為異 步電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗霓D(zhuǎn)子電流是由電磁感應(yīng)產(chǎn) 生的，故又稱(chēng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速ni相差的程度，用轉(zhuǎn)差率 S表示：S= (n i -n 2 )/n iX 100% 轉(zhuǎn) 差率通常用百分?jǐn)?shù)表示。轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要參 數(shù)，在分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性時(shí)極為重要。異步電動(dòng)機(jī)的工作原理有許多地方與變壓器相似。在變 壓器中，原、副繞組是與同一主磁通相交鏈，在異步電動(dòng)機(jī) 中，定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組則與同一旋轉(zhuǎn)磁通相交鏈，定子和 轉(zhuǎn)子繞組分別相當(dāng)于變壓器的原、副繞組，旋轉(zhuǎn)磁通相

5、當(dāng)于 變壓器中的主磁通，在變壓器中原邊電流的大小是由副邊電 流來(lái)定的；同樣，異步電動(dòng)機(jī)中定子繞組的電流是由轉(zhuǎn)子電 流來(lái)決定的。異步電動(dòng)機(jī)與變壓器也有其不同之處，變壓器是靜止 的，而異步電動(dòng)機(jī)是旋轉(zhuǎn)的，在變壓器的磁路中的空氣隙是 極小的，而在異步電動(dòng)機(jī)的磁路中卻有兩個(gè)較大的空氣隙(定子與轉(zhuǎn)子之間)，所以變壓器的空載電流極小，而異步 電動(dòng)機(jī)在空載時(shí)，其定子繞組中通過(guò)的電流Io較大，約為定子繞組額定電流Io的20%-40%三、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流1. 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，定子繞組加上電源以后，其 周?chē)鷮⒂行D(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，因轉(zhuǎn)子靜止，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將以全速切 割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，所以，定子電流很大，通常為電動(dòng)機(jī)的額定電

6、 流47倍。2. 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升以后，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的相對(duì)速 度降低，故起動(dòng)電流隨轉(zhuǎn)速升高而逐漸減小，直到轉(zhuǎn)速達(dá)額 定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子電流將為額定電流。3. 因電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流很大，所以在起動(dòng)時(shí)，為了避免 擾動(dòng)電網(wǎng)，必須對(duì)起動(dòng)電流進(jìn)行限制。限制的方法主要是降 低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的端電壓。4. 雖然電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流很大，但起動(dòng)功率因數(shù)很低， 所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不與起動(dòng)電流成正比增加，所以電動(dòng)機(jī)起動(dòng) 轉(zhuǎn)矩并不是很大的，一般為額定轉(zhuǎn)矩的 22.5倍。第二節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、磁力起動(dòng)器起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的原理磁力起動(dòng)器是由交流接觸器和熱繼電器組成的組合電 器，供遠(yuǎn)距離直接控制三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止和正反 轉(zhuǎn)

7、之用。它對(duì)電動(dòng)機(jī)具有過(guò)載和低電壓保護(hù)作用，若與熔斷 器配合，還能對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行短路保護(hù)。用磁力起動(dòng)器起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理，如圖10-2所示。按下起動(dòng)按鈕，電磁鐵線圈通電，吸引磁鐵。開(kāi) 關(guān)主觸點(diǎn)1、2、3將電動(dòng)機(jī)和三相電源接通，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn) 動(dòng)。輔助觸點(diǎn)4實(shí)現(xiàn)自鎖，即起動(dòng)按鈕恢復(fù)時(shí)電磁鐵線圈仍 然通電。按下停止按鈕，斷開(kāi)電磁鐵線圈的電源， 銜鐵釋放， 主、輔觸點(diǎn)1、2、3都斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)失電停轉(zhuǎn)。當(dāng)電壓降低 時(shí)，也會(huì)使電磁線圈失去吸持銜鐵的能力，可自行斷開(kāi)電動(dòng) 機(jī)的電源，使磁力起動(dòng)器具有失壓保護(hù)作用。二、星一三角起動(dòng)器較大容量的三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組多是三角形連接。 當(dāng)它有六個(gè)出線端子時(shí)，就

8、可用星一三角起動(dòng)器作為它的減 壓起動(dòng)設(shè)備。在起動(dòng)時(shí)，將定子繞組接成星形，以減小起動(dòng) 電流正常運(yùn)行時(shí)接成三角形。圖10-3星一三角起動(dòng)器原理接線圖自動(dòng)Y起動(dòng)器是由三只接觸器、一只熱繼電器和一只時(shí)間繼電器組成的，其原理接線見(jiàn)圖10-3，當(dāng)觸頭1、6、4、3、7閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞組接為星形；當(dāng)觸頭5、1、2、6、8 4閉合，觸頭3、7斷開(kāi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞組接為 三角形。第三節(jié)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)二期工程廠用電動(dòng)機(jī)，其中大容量的電機(jī)采用10KV系統(tǒng)供電，小容量的電機(jī)采用400V系統(tǒng)供電，直流電機(jī)采用直流220V系統(tǒng)供電（直流潤(rùn)滑、直流密封油泵）。電動(dòng)機(jī)的 主要技術(shù)參數(shù)，反映電動(dòng)機(jī)的工作能力及其起動(dòng)特性，

9、起動(dòng) 特性的優(yōu)劣主要表現(xiàn)在起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等方面。一、允許溫度與允許升溫電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程損壞，大多數(shù)是由于過(guò)熱引起的。因?yàn)?電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，各種能量損耗都要產(chǎn)生熱量，主要的 能量損耗可分為可變損耗和不變損耗兩部分，可變損耗中包 括定子繞組中有電阻的銅損，因?yàn)槔@組中有電阻，所以當(dāng)電 流通過(guò)電阻時(shí)，便產(chǎn)生 i2r的功率損耗，它隨負(fù)荷的變化而 變化，且隨電流的平方正比例地增加。不變損耗中包括機(jī)械 損耗和鐵芯損耗，機(jī)械損耗是由軸承的摩擦和風(fēng)扇與空氣之 間的阻力形成的，其大小由轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。而在運(yùn)行過(guò)程中，異 步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本不變，因此機(jī)械損耗的大小也基本不 變。鐵芯損耗是由鐵芯中磁通交變而產(chǎn)生的，其

10、大小決定于 鐵芯中的磁通密度及磁通變化的快慢，鐵芯損耗與電源電壓 的平方成正比，而在運(yùn)行中由于電源電壓幾乎不變，因此鐵 芯損耗也基本不變。在電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，上述各種損耗最后都轉(zhuǎn)化為熱 能，使電動(dòng)機(jī)的繞組和鐵芯發(fā)熱，為了防止電動(dòng)機(jī)的燒壞， 所以電動(dòng)機(jī)有規(guī)定的允許溫度和允許溫升，以便監(jiān)視電動(dòng)機(jī) 運(yùn)行中的各部分溫度，保證電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。二、冷卻空氣溫度對(duì)電動(dòng)機(jī)出力的影響由于電動(dòng)機(jī)的連續(xù)工作容量主要取決與定子繞組、轉(zhuǎn)子 組和定子鐵芯的溫度，而這些溫度受電動(dòng)機(jī)周?chē)睦鋮s空氣 的影響很大，所以應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)的冷卻空氣溫度與負(fù)荷的關(guān) 系。當(dāng)冷卻空氣為額定溫度（一般35C）時(shí)，電動(dòng)機(jī)可以在頻 率電壓正常的

11、情況下帶滿負(fù)荷長(zhǎng)期運(yùn)行。當(dāng)冷卻空氣溫度高 于額定溫度時(shí)，電動(dòng)機(jī)的出力就應(yīng)該降低，而當(dāng)冷卻空氣溫度低于額定溫度時(shí)，其出力可以升高三、當(dāng)頻率、電壓與額定值偏差時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，常常發(fā)生電壓和頻率長(zhǎng)期與額定值有 偏差的情況，當(dāng)頻率在額定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)可以在額定電壓 -5 +5%的范圍內(nèi)運(yùn)行，其額定出力不變，而當(dāng)電壓在額定 值時(shí)，電動(dòng)機(jī)可以在額定頻率變動(dòng)土0.5HZ的范圍下運(yùn)行，其額定出力不變。1. 在額定頻率下電壓變化時(shí)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行(1) 在恒定負(fù)荷下，當(dāng)加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓 降低很多時(shí)，由于轉(zhuǎn)子電流的增加，必然使定子電流增大， 以抵消因轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁通對(duì)定子旋轉(zhuǎn)磁通的影響，這 樣便會(huì)使電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱增大，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)㈦妱?dòng)機(jī)燒壞。 所以我們?cè)谑褂秒妱?dòng)機(jī)時(shí)，為了保證電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行而不 損壞，必須盡可能使電壓保持為額定值。(2) 在恒定負(fù)荷下，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的外加