中職電工與電子技術(shù)第四章教學(xué)課件

1、正版可修改PPT課件(中職）電工與電子技術(shù)第四章教學(xué)課件第四章 異步電動機(jī)第一節(jié) 單相異步電動機(jī)第二節(jié) 三相異步電動機(jī)返回第一節(jié) 單相異步電動機(jī) 一、單相異步電動機(jī)的用途和特點(diǎn) 單相異步電動機(jī)(single一phase asynchronous motor)是靠220V單相交流電源供電的一類電動機(jī)，它適用于只有單相電源( single一phase power)的小型工業(yè)設(shè)備和家用電器中。 由單相電源供電的異步電動機(jī)稱為單相異步電動機(jī)。由于其取用電源方便，所以在家庭、辦公室等只需小功率動力輸出設(shè)備的場合中，廣泛采用單相電動機(jī)拖動。例如電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、吸塵器、洗衣機(jī)、手電鉆等。 從結(jié)構(gòu)上看

2、，單相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子多是采用籠型的。定子上的繞組是單相繞組。當(dāng)繞組接通單相電源后，則在定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯和空氣隙中產(chǎn)生脈動磁場，如圖4一1所示。這個磁場方向總是垂直向上或是垂直向下，它的軸線在空間保持固定位置，軸線位置上的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時間作正弦變化。下一頁返回第一節(jié) 單相異步電動機(jī) 由于磁場只是脈動，而不旋轉(zhuǎn)，因此，單相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與磁場之間沒有相對運(yùn)行，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就沒有電磁力作用，沒有啟動轉(zhuǎn)矩，即不能自行啟動，這是單相異步電動機(jī)的缺點(diǎn)，如果我們?nèi)軇右幌罗D(zhuǎn)子，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割脈動磁場，而產(chǎn)生感應(yīng)電流，在電磁力的作用下，轉(zhuǎn)子將順著撥動的方向轉(zhuǎn)動起來。 為了使單相異步電動機(jī)

3、具有實(shí)用意義，必須解決啟動問題。單相異步電動機(jī)常用的啟動方法有電容分相式和罩極式兩種。上一頁下一頁返回第一節(jié) 單相異步電動機(jī)二、電容分相式單相異步電動機(jī) 電容分相式電動機(jī)的定子上安放兩個繞組:一個是工作繞組A1,A2;另一個是輔助繞組B1,B2。這兩個繞組:在空間相隔90，如圖4一2(a)所示。輔助繞組B與電容器C串聯(lián)后再與工作繞組A并聯(lián)于單相交流電源上。由于電容器的接入，使得通過輔助繞組B上的電流如超前于通過工作繞組A上的電流i，接近90，這就是電容分相的作用，如圖4一2(b)所示。這樣，在空間相隔90的兩個繞組中，分別通入相位差為90 的兩相電流，也能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。上一頁下一頁返回第一節(jié)

4、單相異步電動機(jī)由圖4-3可見，IB和IA產(chǎn)生的磁場，如同三相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場一樣，按順時針方向旋轉(zhuǎn)。在這個旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，籠型轉(zhuǎn)子就會沿磁場旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)動起來。如果將電容器C與A繞組串聯(lián)后再與B繞組并聯(lián)，接于單相交流電源上，則有IA超前IB接近90，那么旋轉(zhuǎn)磁場按逆時針方向轉(zhuǎn)動起來。因此，要改變電容分相式電動機(jī)的轉(zhuǎn)向，只要調(diào)換一個繞組與電容器C相串聯(lián)。如圖4 -4就是單相電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)電路，當(dāng)開關(guān)S向上扳時，電容器C就與B繞組串聯(lián)，電動機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)開關(guān)S向下扳時，電容器C與A繞組串聯(lián)，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。洗衣機(jī)就是利用這個原理進(jìn)行工作的，洗衣機(jī)中的開關(guān)是靠定時器自動轉(zhuǎn)換的，使電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向周期

5、性地改變。上一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī)異步電動機(jī)(asynchronous motor)又稱感應(yīng)電動機(jī)，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電機(jī)。異步電動機(jī)按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為兩種形式:有鼠籠式(鼠籠式異步電機(jī))、繞線式異步電動機(jī)。 做電動機(jī)運(yùn)行的異步電機(jī)。因其轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，又稱感應(yīng)電動機(jī)。異步電動機(jī)是各類電動機(jī)中應(yīng)用最廣、需要量最大的一種。各國的以電為動力的機(jī)械中，約有90%左右為異步電動機(jī)，其中小型異步電動機(jī)約占70%以上。在電力系統(tǒng)的總負(fù)荷中，異步電動機(jī)的用電量占相當(dāng)大的比重。在中國，異步電動機(jī)的用電量約占總負(fù)荷的6

6、0%多。 異步電動機(jī)的基本特點(diǎn)是，轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源相連，其定子電流直接取自交流電力系統(tǒng);與其他電機(jī)相比，異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)下一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī)簡單，制造、使用、維護(hù)方便，運(yùn)行可靠性高，重量輕，成本低。以三相異步電動機(jī)為例，與同功率、同轉(zhuǎn)速的直流電動機(jī)相比，前者重量只及后者的1/2，成本僅為1/3。異步電動機(jī)還容易按不同環(huán)境條件的要求，派生出各種系列產(chǎn)品。它還具有接近恒速的負(fù)載特性，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械拖動的要求。其局限性是，它的轉(zhuǎn)速與其旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速有固定的轉(zhuǎn)差率(見異步電機(jī))，因而調(diào)速性能較差，在要求有較寬廣的平滑調(diào)速范圍的使用場合(如傳動軋機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、大型機(jī)床等)

7、，不如直流電動機(jī)經(jīng)濟(jì)、方便。因此，在大功率、低轉(zhuǎn)速場合(如拖動球磨機(jī)、壓縮機(jī)等)不如用同步電動機(jī)合理。 由于異步電動機(jī)生產(chǎn)量大，使用面廣，要求其必須有繁多的品種、規(guī)格與各種機(jī)械配套。因此，異步電動機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)特別要注意標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。在各類系列產(chǎn)品中，以產(chǎn)量最大、使用最廣的三相異步電動機(jī)系列為基本系列;此外還有若干派生系列(在基本系列基礎(chǔ)上作部分改變導(dǎo)出的系列)、專用系列(為特殊需要設(shè)計(jì)的具有特殊結(jié)構(gòu)的系列)。上一頁下一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī) 一、三相異步電動機(jī)原理 作電動機(jī)運(yùn)行的三相異步電機(jī)。三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場間存在著相對運(yùn)動而感生電

8、動勢和電流，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量變換。與單相異步電動機(jī)相比，三相異步電動機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機(jī)可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動機(jī)的啟動性能和調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 當(dāng)向三相定子繞組中通入對稱的三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間做順時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體

9、上一頁下一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī)將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢(感應(yīng)電動勢的方向用右手定則判定)。由于導(dǎo)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場中受到電磁力的作用(力的方向用左手定則判定)。電磁力對轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。通過上述分析可以總結(jié)出電動機(jī)工作原理為:當(dāng)電動機(jī)的三相定子繞組(各相差120電角度)，通入三相交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流(轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路)，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)

10、軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。上一頁下一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī)二、三相異步電動機(jī)的故障分析和處理方法 繞組是電動機(jī)的組成部分，老化，受潮、受熱、受侵蝕、異物侵入、外力的沖擊都會造成對繞組的傷害，電機(jī)過載、欠電壓、過電壓，缺相運(yùn)行也能引起繞組故障。繞組故障一般分為繞組接地、短路、開路、接線錯誤?，F(xiàn)在分別說明故障現(xiàn)象、產(chǎn)生的原因及檢查方法。 1.繞組接地 指繞組與貼心或與機(jī)殼絕緣破壞而造成的接地。 (1)故障現(xiàn)象機(jī)殼帶電、控制線路失控、繞組短路發(fā)熱，致使電動機(jī)無法正常運(yùn)行。 (2)產(chǎn)生原因繞組受潮使絕緣電阻下降;電動機(jī)長期過載運(yùn)行;有害氣體腐蝕;金屬異

11、物侵入繞組內(nèi)部損壞絕緣;重繞定子繞組時絕緣損壞碰鐵芯;繞組端部碰端蓋機(jī)座;定、轉(zhuǎn)子摩擦引起絕緣灼傷;引出線絕緣損壞與殼體相碰;過電壓(如雷擊)使絕緣擊穿。上一頁下一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī)(3)檢查方法觀察法通過目測繞組端部及線槽內(nèi)絕緣物觀察有無損傷和焦黑的痕跡，如有就是接地點(diǎn)。萬用表檢查法用萬用表低隊(duì)檔檢查，讀數(shù)矛良小，則為接地。兆歐表法根據(jù)不同的等級選用不同的兆歐表測量每組電隊(duì)的絕緣電隊(duì)，若讀數(shù)為0則表示該項(xiàng)繞組接地，但對電機(jī)絕緣受潮或因事故而擊穿，需依據(jù)經(jīng)驗(yàn)判定，一般說來指針在“0”處搖擺不定時，可認(rèn)為其具有一定的電隊(duì)值。試燈法如果試燈亮，說明繞組接地，若發(fā)現(xiàn)某處伴有火花或冒煙，則該

12、處為繞組接地故障點(diǎn)。若燈微亮則絕緣有接地?fù)舸?。若燈不亮，但測試棒接地時也出現(xiàn)火花，說明繞組尚未擊穿，只是嚴(yán)重受潮。也可用硬木在外殼的止口邊緣輕敲，敲到某一處等一滅一亮?xí)r，說明電流時通時斷，則該處就是接地點(diǎn)。上一頁下一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī)電流穿燒法用一臺調(diào)壓變壓器，接上電源后，接地點(diǎn)很快發(fā)熱，絕緣物冒煙處即為接地點(diǎn)。應(yīng)特別注意小型電機(jī)不得超過額定電流的兩倍，時間不超過半分鐘;大電機(jī)為額定電流的20%50%或逐步增大電流，到接地點(diǎn)剛冒煙時立即斷電。分組淘汰法對于接地點(diǎn)在鐵芯里面且燒灼比較厲害，燒損的銅線與鐵芯熔在一起。采用的方法是把接地的一相繞組分成兩半，依此類推，最后找出接地點(diǎn)。 此外，

13、還有高壓試驗(yàn)法、磁針探索法、工頻振動法等，此處不一一介紹。上一頁下一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī)(4)處理方法繞組受潮引起接地的應(yīng)先進(jìn)行烘干，當(dāng)冷卻到60C 70時，澆上絕緣漆后再烘干;繞組端部絕緣損壞時，在接地處重新進(jìn)行絕緣處理，涂漆，再烘干;繞組接地點(diǎn)在槽內(nèi)時，應(yīng)重繞繞組或更換部分繞組元件。最后應(yīng)用不同的兆歐表進(jìn)行測量，滿足技術(shù)要求即可。 2.繞組短路 由于電動機(jī)電流過大、電源電壓變動過大、單相運(yùn)行、機(jī)械碰傷、制造不良等造成絕緣損壞所致，分繞組匝間短路、繞組間短路、繞組極間短路和繞組相間短路。 (1)故障現(xiàn)象離子的磁場分布不均，三相電流不平衡而使電動機(jī)運(yùn)行時振動和噪聲加劇，嚴(yán)重時電動機(jī)不能

14、啟動，而在短路線圈中產(chǎn)生很大的短路電流，導(dǎo)致線圈迅速發(fā)熱而燒毀。上一頁下一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī) (2)產(chǎn)生原因電動機(jī)長期過載，使絕緣老化失去絕緣作用;嵌線時造成絕緣損壞;繞組受潮使絕緣電阻下降造成絕緣擊穿;端部和層間絕緣材料沒墊好或整形時損壞;端部連接線絕緣損壞;過電壓或遭雷擊使絕緣擊穿;轉(zhuǎn)子與定子繞組端部相互摩擦造成絕緣損壞;金屬異物落人電動機(jī)內(nèi)部或油污過多。(3)檢查方法外部觀察法觀察接線盒、繞組端部有無燒焦，繞組過熱后留下深褐色，并有臭味。探溫檢查法空載運(yùn)行20min發(fā)現(xiàn)異常時應(yīng)馬上停止)，用手背摸繞組各部分是否超過正常溫度。通電實(shí)驗(yàn)法用電流表測量，若某相電流過大，說明該相有短路

15、處。電橋檢查測量各繞組直流電隊(duì)，一般相差不應(yīng)超過5%以上，如超過，則電隊(duì)小的一相有短路故障。上一頁下一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī)短路偵察器法被測繞組有短路，則鋼片就會產(chǎn)生振動。萬用表或兆歐表法測任意兩相繞組相間的絕緣電隊(duì)，若讀數(shù)極小或?yàn)?，說明該二相繞組相間有短路。電壓降法把三繞組串聯(lián)后通入低壓安全交流電，測得讀數(shù)小的一組有短路故障。電流法電機(jī)空載運(yùn)行，先測量三相電流，在調(diào)換兩相測量并對比，若不隨電源調(diào)換而改變，較大電流的一相繞組有短路。(4)短路處理方法短路點(diǎn)在端部，可用絕緣材料將短路點(diǎn)隔開，也可重包絕緣線，再上漆重烘干。短路在線槽內(nèi)，將其軟化后，找出短路點(diǎn)修復(fù)，重新放入線槽后，再上漆烘干

16、。上一頁下一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī)對短路線匝少于1/12的每相繞組，串聯(lián)匝數(shù)時切斷全部短路線，將導(dǎo)通部分連接，形成閉合回路，供應(yīng)急使用。繞組短路點(diǎn)匝數(shù)超過1/12時，要全部拆除重繞。 3.繞組短路 由于焊接不良或使用腐蝕性焊劑，焊接后又未清除干凈，就可能造成壺焊或松脫;受機(jī)械應(yīng)力或碰撞時線圈短路、短路與接地故障也可使導(dǎo)線燒毀，在并燒的幾根導(dǎo)線中有一根或幾根導(dǎo)線短路時，另幾根導(dǎo)線由于電流的增加而溫度上升，引起繞組發(fā)熱而斷路。一般分為一相繞組端部斷線、匝間短路、并聯(lián)支路處斷路、多根導(dǎo)線并燒中一根斷路、轉(zhuǎn)子斷籠。 (1)故障現(xiàn)象電動機(jī)不能啟動，三相電流不平衡，有異常噪聲或振動大，溫升超過允許值

17、或冒煙。上一頁下一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī)(2)產(chǎn)生原因在檢修和維護(hù)保養(yǎng)時碰斷或制造質(zhì)量問題;繞組各元件、極組和繞組與引接線等接線頭焊接不良，長期運(yùn)行過熱脫焊;受機(jī)械力和電磁場力使繞組損傷或拉斷;匝間或相間短路及接地造成繞組嚴(yán)重?zé)够蛉蹟嗟取?3)檢查方法觀察法斷點(diǎn)大多數(shù)發(fā)生在繞組端部，看有無碰折、接頭出有無脫焊。萬用表法利用電隊(duì)檔，對“Y”形接法的將一根表棒接在“Y”形的中心點(diǎn)上，另一根依次接在三相繞組的首端，無窮大的一相為斷點(diǎn);“”形接法的短開連接后，分別測每組繞組，無窮大的則為斷路點(diǎn)。上一頁下一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī)試燈法方法同前，燈不亮的一相為斷路。兆歐表法隊(duì)值趨向無窮大(即

18、不為零值)的一相為斷路點(diǎn)。電流表法電機(jī)在運(yùn)行時，用電流表測三相電流，若三相電流不平衡、又無短路現(xiàn)象，則電流較小的一相繞組有部分短斷路故障。電橋法當(dāng)電機(jī)某一相電隊(duì)比其他兩相電隊(duì)大時，說明該相繞組有部分?jǐn)嗦饭收?電流平衡法對于“Y，形接法的，可將三相繞組并聯(lián)后，通入低電壓大電流的交流電，如果三相繞組中的電流相差大于10%時，電流小的一端為斷路;對于“”形接法的，先將定子繞組的一個接點(diǎn)拆開，再逐相通入低壓大電流，其中電流小的一相為斷路。斷籠偵察器檢查法檢查時，如果轉(zhuǎn)子斷籠，則毫伏表的讀數(shù)應(yīng)減小。上一頁下一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī)4.斷路處理方法斷路在端部時，連接好后焊牢，包上絕緣材料，套上絕緣管，綁扎好，再烘干;繞組由于匝間、相間短路和接地等原因而造成繞組嚴(yán)重?zé)沟模话銘?yīng)更換新繞組;對斷路點(diǎn)在槽內(nèi)的，屬少量斷點(diǎn)的做應(yīng)急處理，采用分組淘汰法找出斷點(diǎn)，并在繞組斷部將其連接好并絕緣合格后使用;對籠形轉(zhuǎn)子斷籠的可采用焊接法、冷接法或換條法修復(fù)。4.繞組接錯 繞組接錯造成不完整的旋轉(zhuǎn)磁場，致使啟動困難、三相電流不平衡、噪聲大等癥狀，嚴(yán)重時若不及時處理會燒壞繞組。主要有下列幾種情況:某極相中一只或幾只線圈嵌反或頭尾接錯;極(相)組接反;某相繞組接反;多路并聯(lián)繞組支路接錯;“”、“y”接法錯誤。上一頁下一頁返回第二節(jié) 三相異步電動機(jī) (1)故障現(xiàn)象電動機(jī)不能啟動、空載電流過大或不平衡過大，