電機(jī)運(yùn)行維護(hù)與故障處理第3章

任務(wù)一三相異步電動機(jī)的認(rèn)識

任務(wù)二三相異步電動機(jī)的啟動

任務(wù)三三相異步電動機(jī)的調(diào)速

任務(wù)四三相異步電動機(jī)的制動

任務(wù)五三相異步電動機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與故障處理

項(xiàng)目三三相異步電動機(jī)

活動1三相異步電動機(jī)的工作原理

一、活動目標(biāo)

(1)熟悉三相交流電旋轉(zhuǎn)磁場的特點(diǎn)。

(2)熟悉三相異步電動機(jī)的工作原理。任務(wù)一三相異步電動機(jī)的認(rèn)識二、活動內(nèi)容

1.三相交流電旋轉(zhuǎn)磁場的特點(diǎn)

三相交流電的旋轉(zhuǎn)磁場是在三相對稱繞組中通以三相對稱交流電流而產(chǎn)生的。三相對稱繞組是指每相繞組的匝數(shù)、線徑、連接規(guī)律等相同且在空間布置上各相軸線互差120°?空間電角度的繞組。

三相基波合成磁場具有如下特點(diǎn)：

(1)三相基波合成磁場在空間是正弦分布，其軸線在空間是旋轉(zhuǎn)的，故稱旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場矢量頂點(diǎn)的軌跡為一圓形，所以又稱為圓形旋轉(zhuǎn)磁場。

(2)在三相繞組空間排序不變的條件下，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向由所通交流電流的相序決定，若要改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，只需將三相電源進(jìn)線中的任意兩相對調(diào)即可。(3)旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，以兩極(p?=?1)電機(jī)為例：若定子繞組是兩極的三相對稱繞組，則兩極的每個線圈在空間的跨距是1/2圓周。這樣，當(dāng)電流在時間上變化了360°電角時，即電流變化一周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間也轉(zhuǎn)過360°電角度。當(dāng)電流每秒變化f周期時，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1(r/min)為每秒f轉(zhuǎn)或每分鐘60f轉(zhuǎn)，即

n1?=?60f

并由此可推斷，對于p對極三相交流電機(jī)來說，因?yàn)殡娊嵌仁菣C(jī)械角度的p倍，即

電角度?=?p?×

機(jī)械角度

所以其旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速的一般表達(dá)式為：

(3-1)

2.三相異步電動機(jī)的基本工作原理

當(dāng)三相異步電動機(jī)的三相對稱定子繞組接上三相對稱電源時，便有三相對稱交流電流流過三相對稱定子繞組，該三相電流激勵定子鐵芯在電動機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn)生一個以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場。由于轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)條被旋轉(zhuǎn)磁場切割，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。若旋轉(zhuǎn)磁場按順時針方向旋轉(zhuǎn)，如圖3-1所示，由于轉(zhuǎn)子繞組自身是閉合的，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，在不考慮電動勢與電流的相位差的情況下，電流方向與電動勢的方向一致，該電流再與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，便在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電磁力，而轉(zhuǎn)子繞組中均勻分布的每一導(dǎo)體上的電磁力對轉(zhuǎn)軸的總力矩即為電磁轉(zhuǎn)矩，該電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)。圖3-1三相異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)原理圖一般情況下，三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n總是略小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1。異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子之所以受到電磁轉(zhuǎn)矩的作用而轉(zhuǎn)動，關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁場之間存在一種相對運(yùn)動，才會產(chǎn)生電磁感應(yīng)作用。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n等于同步轉(zhuǎn)速n1，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁場之間就不會有相對運(yùn)動，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條內(nèi)就不可能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，也就不會產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩。所以異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速總是低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，這就是異步電動機(jī)“異步”的含義。n1與n之差稱為“轉(zhuǎn)差”，轉(zhuǎn)差的存在是異步電動機(jī)運(yùn)行的必要條件。通常將轉(zhuǎn)差n－n1與同步轉(zhuǎn)速n1的百分比值稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即

(3-2)轉(zhuǎn)差率是異步電動機(jī)的一個基本參數(shù)，它對電動機(jī)的運(yùn)行有著極大的影響。它的大小同樣也能反映轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，即

由于三相異步電動機(jī)工作在電動狀態(tài)時，其轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速方向一致但大小低于同步轉(zhuǎn)速，因此，當(dāng)三相異步電動機(jī)工作在“電動”狀態(tài)時，其轉(zhuǎn)差率的變化范圍是0≤s≤1。其中s?=?0是理想空載狀態(tài)，s?=?1是啟動瞬間。

在制造電機(jī)時，對普通的三相異步電動機(jī)，為了使額定運(yùn)行時的效率較高，通常設(shè)計(jì)成使它的額定轉(zhuǎn)速nN略低于但很接近于對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速n1，通常額定轉(zhuǎn)差率sN為1.5%～5%。三、活動小結(jié)

三相異步電動機(jī)的工作原理是，對稱三相定子繞組中通以對稱三相交流電時激勵定子鐵芯在定子與轉(zhuǎn)子的氣隙中產(chǎn)生圓形的旋轉(zhuǎn)磁通勢及旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n1=?(60f1)/p，其轉(zhuǎn)向取決于三相繞組的空間排序和三相電流的相序。這種旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速n1切割轉(zhuǎn)子繞組，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電動勢及電流，轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

因?yàn)橹挥性谵D(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場有相對運(yùn)動時，才能在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電動勢及電流，所以異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n1之間總存在著轉(zhuǎn)差n－n1，這是三相異步電動機(jī)運(yùn)行的必要條件。通常把轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率，用s來表示，它是異步電動機(jī)的一個基本參數(shù)。一般情況下，三相異步電動機(jī)處于電動運(yùn)行狀態(tài)時，0≤s≤1。四、活動回顧與拓展

(1)三相異步電動機(jī)的定子旋轉(zhuǎn)磁場是怎樣產(chǎn)生的？

(2)定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向是由什么決定的？

(3)為什么把三相異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速又稱為同步轉(zhuǎn)速？

(4)三相異步電動機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速是由什么決定的？工頻下2、4、6極的異步電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速各是多少？

(5)試述三相異步電動機(jī)的工作原理，并解釋“異步”的含義。

(6)什么是三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率?如何根據(jù)轉(zhuǎn)差率來判斷三相異步電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)？

(7)試探討三相異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的具體過程?；顒?三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

一、活動目標(biāo)

(1)掌握三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及其各部件的主要功能。

(2)熟悉三相異步電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù)的含義。

(3)理解三相異步電動機(jī)主要系列的含義。二、活動內(nèi)容

1.三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

三相異步電動機(jī)的種類很多，若按轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)分類有籠型異步電動機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)兩類，若按機(jī)殼的防護(hù)形式分類有防護(hù)式、封閉式和開啟式三類，也可按電動機(jī)的容量大小、冷卻方式等進(jìn)行分類。

盡管三相異步電動機(jī)的種類很多，但它們的基本結(jié)構(gòu)是相同的，都是由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成的，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。圖3-2是一臺封閉式三相籠型異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。下面介紹三相異步電動機(jī)主要零部件的結(jié)構(gòu)及主要功能。圖3-2封閉式三相籠型異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖1)定子

三相異步電動機(jī)的定子主要由定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座構(gòu)成。

(1)定子鐵芯。定子鐵芯是電動機(jī)主磁路的一部分，用來放置定子繞組。為了使導(dǎo)磁性能良好并減少交變磁場在鐵芯中的鐵芯損耗，鐵芯采用片間絕緣的0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。定子鐵芯及沖片的示意圖如圖3-3所示。為了放置定子繞組，在鐵芯內(nèi)圓開有槽，槽的形狀有半閉口槽、半開口槽和開口槽等，如圖3-4所示。它們分別對應(yīng)放置小型、中型和大型三相異步電動機(jī)的定子繞組。圖3-3定子鐵芯及沖片示意圖圖3-4定子鐵芯槽型和繞組分布示意圖(2)定子繞組。定子繞組是三相異步電動機(jī)定子的電路部分，它將通過電流建立旋轉(zhuǎn)磁場，并感應(yīng)電動勢以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。三相定子繞組的每一相由許多銅線圈或鋁線圈按一定的規(guī)律嵌放在鐵芯槽內(nèi)。繞組可以是單層的，如圖3-4(a)所示；也可以是雙層的，如圖3-4(b)、(c)所示。繞組的線圈邊與鐵芯槽之間必須要有槽絕緣，若是雙層繞組，層間還需用層間絕緣。另外，槽口的繞組線圈邊還需用槽楔加以固定。

三相定子繞組的六個出線端都引至接線盒上，首端分別為U1、V1、W1，尾端分別為U2、V2、W2。通常，三相定子繞組的這六個出線端根據(jù)需要可連成星形或三角形，在接線板上的排列如圖3-5所示。圖3-5定子繞組的連接(3)機(jī)座。機(jī)座是三相異步電動機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成部分，其主要作用是固定和支撐定子鐵芯以及固定端蓋，同時機(jī)座還要支撐電動機(jī)的轉(zhuǎn)子部分，因此要求機(jī)座必須具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。在中小型三相異步電動機(jī)中，端蓋兼有軸承的作用，一般采用鑄鐵機(jī)座，而大容量的異步電動機(jī)采用鋼板焊接機(jī)座。對于封閉式中小型異步電動機(jī)其機(jī)座表面有散熱筋片，以增加散熱面積，使緊貼在機(jī)座內(nèi)壁上的定子鐵芯中的定子鐵耗產(chǎn)生的熱量，通過機(jī)座表面迅速散發(fā)到周圍空氣中，以免電動機(jī)過熱，為此，散熱筋片間要經(jīng)常保持清潔，切勿堆積泥土、雜物。對大型異步電動機(jī)，機(jī)座內(nèi)壁與定子之間隔開一定距離而作為冷卻空氣的通道，因而不需散熱筋片。2)轉(zhuǎn)子

三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等構(gòu)成。

(1)轉(zhuǎn)子鐵芯。轉(zhuǎn)子鐵芯也是三相異步電動機(jī)主磁路的一部分，用來放置轉(zhuǎn)子繞組。它也采用0.5mm厚的沖有轉(zhuǎn)子槽形的硅鋼片疊壓而成。中小型三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯一般都直接固定在轉(zhuǎn)軸上，而大型三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯則套在轉(zhuǎn)子支架上，然后將支架固定在轉(zhuǎn)軸上。

(2)轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組是轉(zhuǎn)子的電路部分，它的作用是切割旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子繞組按結(jié)構(gòu)形式可分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線轉(zhuǎn)子兩種。①籠型轉(zhuǎn)子繞組。在轉(zhuǎn)子鐵芯的每個槽內(nèi)放一根導(dǎo)條，在伸出鐵芯槽的兩端分別用兩個導(dǎo)電端環(huán)將所有的導(dǎo)條連接起來，形成一個自行閉合的短路繞組。如果去掉鐵芯，剩下來的繞組形狀就像一個松鼠籠，如圖3-6所示，所以稱之為籠型繞組。對于大容量的三相異步電動機(jī)，通常將銅條焊接在兩個銅端環(huán)上，此即銅條籠型繞組，如圖3-6(a)所示；而對于中小型三相異步電動機(jī)，籠型轉(zhuǎn)子繞組一般采用鑄鋁，同時將導(dǎo)條、端環(huán)和風(fēng)葉一次鑄成，如圖3-6(b)所示。而在生產(chǎn)實(shí)際中籠型轉(zhuǎn)子鐵芯槽沿軸向是傾斜的，由此導(dǎo)致導(dǎo)條也是傾斜的，這樣制作的目的主要是為了削弱由于定子、轉(zhuǎn)子開槽引起的齒諧波，以改善三相籠型異步電動機(jī)的啟動性能。圖3-6籠型轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)示意圖②繞線轉(zhuǎn)子繞組。繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖3-7(a)所示。轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，也是一個由銅線繞制而成的三相對稱繞組，該三相繞組連接成Y形后，三根引出線分別接到軸上的三個滑環(huán)或集電環(huán)上，再經(jīng)電刷引出而與外部的電路接通，如圖3-7(b)所示。可以通過滑環(huán)與電刷在轉(zhuǎn)子回路中串入外接的附加可變電阻或其它控制裝置，以便改善三相異步電動機(jī)的啟動性能及調(diào)速性能。為了減少電動機(jī)在運(yùn)行時的電刷磨損和摩擦損耗，繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)還裝有提刷短路裝置，電動機(jī)啟動完畢而又不需調(diào)速時，可操作手柄將電刷提起以切除全部電阻，同時使三只滑環(huán)短路。圖3-7三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)子串可變電阻示意圖(3)轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸是支撐轉(zhuǎn)子鐵芯和輸出轉(zhuǎn)矩的部件，它必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度。轉(zhuǎn)軸一般用中碳鋼車削加工而成，軸伸端銑有鍵槽，用來固定帶輪或聯(lián)軸器。

3)氣隙

三相異步電動機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙比同容量直流電動機(jī)的氣隙要小得多，中、小型三相異步電動機(jī)一般僅為0.2mm～1.5mm。氣隙的大小對三相異步電動機(jī)的運(yùn)行性能有極大的影響。氣隙大，則磁阻大，由電網(wǎng)提供的勵磁電流(滯后的無功電流)大，使電動機(jī)的功率因數(shù)降低；氣隙過小時，將使三相異步電動機(jī)裝配困難，運(yùn)行不可靠，高次諧波磁場增強(qiáng)，進(jìn)而使附加損耗增加，啟動性能變差。

2.三相異步電動機(jī)的銘牌

電動機(jī)制造廠家在每一臺電動機(jī)接線盒的上方均裝設(shè)有一個銘牌，銘牌上標(biāo)注有型號、額定值等數(shù)據(jù)，如表3-1所示。表3-1三相異步電動機(jī)的銘牌1)型號

三相異步電動機(jī)型號的表示方法與直流電動機(jī)的一樣，一般采用漢語拼音的大寫字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成，可以表示電動機(jī)的種類、規(guī)格和用途等。

例如：Y90S—4的“Y”為產(chǎn)品代號，代表Y系列異步電動機(jī)；“90”代表機(jī)座中心高為90mm；“S”為機(jī)座長度代號(S、M、L分別表示短、中、長機(jī)座)；“4”代表磁極數(shù)為4，即四個磁極，表明該電動機(jī)是4極電動機(jī)。

一般情況下，中心高越大，電動機(jī)容量越大，因此三相異步電動機(jī)按容量大小分類與中心高有關(guān)，中心高63mm～315mm為小型，315mm～630mm為中型，630mm以上為大型；在同樣的中心高下，機(jī)座越長即鐵芯越長，則容量越大。2)額定值

額定值規(guī)定了電動機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)和條件，它是選用、運(yùn)行和維修三相異步電動機(jī)時的依據(jù)。三相異步電動機(jī)銘牌上標(biāo)注的主要額定值有：

(1)額定功率PN：指電動機(jī)額定運(yùn)行時，軸上輸出的機(jī)械功率，單位為kW。

(2)額定電壓UN：指電動機(jī)額定運(yùn)行時，加在定子繞組出線端的線電壓，單位為V。

(3)額定電流IN：指電動機(jī)在額定電壓下使用，軸上輸出額定功率時，定子繞組中的線電流，單位為A。對三相異步電動機(jī)，額定功率與其它額定數(shù)據(jù)之間有如下關(guān)系式：

式中：表示額定功率因數(shù)；表示額定效率。

(4)額定頻率fN：表示三相異步電動機(jī)所接的交流電源的頻率，我國電網(wǎng)的頻率(即工頻)規(guī)定為50Hz。

(5)額定轉(zhuǎn)速nN：指電動機(jī)在額定電壓、額定頻率及額定功率下轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。

3.三相異步電動機(jī)的主要系列

電動機(jī)產(chǎn)品系列化的目的是便于對產(chǎn)品進(jìn)行管理、設(shè)計(jì)、制造和使用。同一系列的三相異步電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)、形狀基本相似，零部件通用性很高，而且隨功率按一定的比例遞增。

Y系列產(chǎn)品具有效率較高、節(jié)能、啟動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動小的優(yōu)點(diǎn)，其性能指標(biāo)、規(guī)格參數(shù)和安裝尺寸等完全符合國際電工委員會(IEC)標(biāo)準(zhǔn)，便于與國際產(chǎn)品接軌以及產(chǎn)品的配套出口。常用的Y系列三相異步電動機(jī)的型號、名稱、使用特點(diǎn)和場合如表3-2所示。表3-2常用的Y系列三相異步電動機(jī)的型號、名稱、使用特點(diǎn)和場合三、活動小結(jié)

三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)比直流電動機(jī)的簡單，由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。其中，定子和轉(zhuǎn)子的鐵芯均由0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。三相定子繞組按一定規(guī)律對稱放置在定子鐵芯槽內(nèi)，再根據(jù)電動機(jī)的額定電壓和電源的額定電壓連接成Y形或△形。轉(zhuǎn)子繞組有籠型和繞線型兩種結(jié)構(gòu)形式?；\型轉(zhuǎn)子鐵芯槽中的導(dǎo)條與槽外的端環(huán)自成閉合回路；繞線轉(zhuǎn)子鐵芯中對稱放置三相繞組，連接成Y形后，可經(jīng)集電環(huán)和電刷引至外電路的變阻器上，有助于啟動和調(diào)速。四、活動回顧與拓展

(1)簡述三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和各部分的主要功能。

(2)為什么三相異步電動機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子鐵芯要用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片制成，而且氣隙必須做得很??？

(3)目前哪種防護(hù)等級的三相異步電動機(jī)應(yīng)用最廣泛？為什么？活動3三相異步電動機(jī)主要部件的常見故障與處理

一、活動目標(biāo)

(1)掌握定子繞組的常見故障與處理方法。

(2)掌握籠型轉(zhuǎn)子、繞線轉(zhuǎn)子的常見故障與處理方法。

(3)掌握滑環(huán)、電刷、轉(zhuǎn)軸的常見故障與處理方法。二、活動內(nèi)容

1.定子繞組的常見故障與處理

1)斷路故障

(1)故障的可能原因：

①繞組受外力的作用而斷裂；

②接線頭焊接不良而松脫；

③繞組短路或電流過大、過熱而燒斷；

④中等容量電動機(jī)繞組大多是用多根導(dǎo)線并繞或多支路并聯(lián)，其中有若干根斷掉或一路斷開。(2)故障的檢查方法：可用萬用表、校驗(yàn)燈來檢查。對于星形接法的電動機(jī)，將三相繞組并聯(lián)，通入低壓大電流，若三相電流值相差大于5%，則電流小的一相為斷路。對于三角形接法的電動機(jī)，先將三角形接頭拆開一個，然后通入低壓大電流，用電流表逐相測量每相繞組的電流，其中電流小的一相為斷路相。用電橋測量三相繞組的電阻，若三相電阻值相差大于5%，則電阻較大的一相為斷路相。

(3)故障的處理方法：如果斷路是引出線和引出線接頭沒有焊牢或扭斷而引起的，則找出后重新焊接包扎即可。如果斷路處在槽內(nèi)，可用穿繞修補(bǔ)法更換個別線圈。2)絕緣不良

(1)故障的可能原因：

①電動機(jī)長期擱置不用，周圍環(huán)境潮濕；

②電動機(jī)受日曬雨淋；

③長期過載運(yùn)行；

④灰塵油污、鹽霧、化學(xué)腐蝕性氣體等侵入，都可能使繞組的絕緣電阻下降。(2)故障的檢查方法：

①測量相與相的絕緣電阻。將接線盒內(nèi)三相繞組的連接片拆開，用兆歐表測量每兩相間的絕緣電阻，如果測出的絕緣電阻在0.5MΩ以下，則說明該電動機(jī)已受潮或絕緣不合要求。如果絕緣電阻為零，說明該兩相出現(xiàn)相間短路。

②測量相對機(jī)座(即地)的絕緣電阻。將兆歐表的“L”端接在電動機(jī)繞組的引出端上(可分相測量，也可以三相并在一起測量)，將“E”端接在電動機(jī)的機(jī)座上測量絕緣電阻。如果測出的絕緣電阻在0.5MΩ以下，則說明該電動機(jī)已受潮或絕緣不合要求。如果絕緣電阻為零，說明該相繞組接地。(3)故障的處理方法：繞組受潮的電動機(jī)，需要進(jìn)行烘干處理后才能使用，這時絕緣電阻很低，不宜用通電烘干法，應(yīng)將電動機(jī)兩端蓋拆下，用燈泡、電爐板烘干或放在烘箱中烘干，烘到絕緣電阻達(dá)到要求時，加澆一層絕緣漆，以防止回潮。3)短路故障

(1)故障的可能原因：

①電動機(jī)電流過大、電壓過高、機(jī)械損傷、重新嵌繞時絕緣損傷、絕緣老化脆裂、受潮等。

②匝間短路。三相異步電動機(jī)同一相繞組中相互靠著的兩匝或多匝線圈因絕緣層破損，使導(dǎo)電裸露部分直接接觸，稱為匝間短路。

③相間短路。以星形接法的三相異步電動機(jī)為例，三相繞組除了三個尾端V2、U2、W2連成星點(diǎn)之外，其他各處都要相互絕緣，即用相間絕緣材料隔開，這些絕緣材料就叫相間絕緣。如果相間絕緣由于過熱或機(jī)械碰傷而被損壞，就會使不同相的線圈中的導(dǎo)線裸露部分直接接觸，這稱為相間短路。(2)故障的檢查方法：

①外部檢查。使電動機(jī)空載運(yùn)行20min，然后拆卸兩邊端蓋，用手摸線圈端部，如果有一個或一組線圈比其它的熱，這部分線圈很可能短路；也可以觀察線圈有無焦脆現(xiàn)象，如果有，則該線圈可能短路。

②用短路偵探器檢查繞組匝間短路。短路偵探器的結(jié)構(gòu)和檢查方法如圖3-8所示。短路偵探器是利用變壓器原理來檢查繞組匝間短路的。測試時，將短路偵探器勵磁繞組接36V低壓交流電源，沿槽口逐槽移動，當(dāng)經(jīng)過短路繞組時，相當(dāng)于變壓器二次側(cè)短路，電流表的讀數(shù)會明顯增大，即可查處出短路線圈。短路偵探器具有一個不閉合的鐵芯磁路，上面繞有勵磁繞組，相當(dāng)于變壓器一次側(cè)繞組。當(dāng)繞組短路偵探器接通電源后，放在三相電動機(jī)定子鐵芯槽口，沿著每個槽口逐槽移動。當(dāng)經(jīng)過一個短路線圈時，這個短路線圈就成了測試器的變壓器二次側(cè)繞組。如果在短路偵探器繞組中串聯(lián)一只電流表，此時電流表指示出較大的電流(而平時電流較小)；如果不用電流表，也可以用一片厚0.5mm的鋼片或舊鋸條安放在被測線圈的另一邊所在槽口上面，如圖3-8(b)所示，如果被測線圈短路，則此鋼片或鋸條就會產(chǎn)生振動。(對于多支路繞組的三相異步電動機(jī)，必須把各支路拆開，才能用短路偵探器測試，否則繞組支路有環(huán)流，無法分辨哪個槽的線圈是短路的。)圖3-8繞組短路偵探器③對于發(fā)生在兩相繞組首端的嚴(yán)重相間短路，由于會造成很大的短路電流，在短路點(diǎn)產(chǎn)生高溫，容易引起電弧，能將附近的導(dǎo)線燒斷。此時，當(dāng)拆下三相異步電動機(jī)的接地線，給三相異步電動機(jī)送電后并用試電筆測量機(jī)殼，就會發(fā)現(xiàn)三相異步電動機(jī)外殼帶電；斷開三相異步電動機(jī)開關(guān)，用手摸機(jī)殼，會感到局部地方燙手。

④用萬用表檢查相間短路。要判定相間是否短路，通常是將三相電動機(jī)接線盒中的三相繞組的接線端子上的連接線—電源引線及Y或△連片拆開，然后用兆歐表測量相間絕緣電阻值，正常情況下不小于0.5MΩ。若絕緣電阻值為0，則可確定為相間短路。為了證實(shí)，可用萬用表的R?×?1?Ω擋測定相間的阻值。若電阻值仍為0，則確屬相間短路；若有數(shù)千歐，則可能是絕緣受潮。(3)故障的處理方法：繞組短路通常發(fā)生在同極同相的兩個相鄰的線圈間、上下層線圈間及線圈的槽外部分。

①如能明顯看出短路點(diǎn)，可將竹楔插入兩個線圈間，將短路部分分開，墊上絕緣。

②如果短路點(diǎn)發(fā)生在槽內(nèi)，先將該繞組加熱軟化后，翻出受損繞組，換上新的槽絕緣，將導(dǎo)線損壞部位用薄的絕緣帶包好，重新嵌入槽內(nèi)，再進(jìn)行絕緣處理。

③整個極相組短路的修補(bǔ)。出現(xiàn)這種情況的主要原因是極相組間連接線絕緣套管沒有套到線圈的槽部，或絕緣套管被壓破。有繞組間短路時，可將繞組加熱軟化，用劃線板撬開引出線處，將絕緣套管重新套到接近槽部，或用絕緣紙墊好。

④如果個別線圈短路，可用穿繞修補(bǔ)法調(diào)換個別線圈。

⑤對于發(fā)生在線圈端部的短路，可墊絕緣紙修復(fù)。4)接地故障

繞組接地又稱繞組碰殼。在三相異步電動機(jī)的三相繞組中，有任何一點(diǎn)或幾點(diǎn)與鐵芯或機(jī)座相通，則被認(rèn)為繞阻接地，俗稱“碰殼”或“搭鐵”。三相異步電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，如果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速很慢，一相電流顯著增加，而且一相熔斷器的熔絲經(jīng)常燒斷，就可初步判斷有一相線圈碰殼接地。如果兩相繞組同時碰殼，則兩相電流顯著增加，熔絲更容易燒毀，甚至?xí)l(fā)生相間短路、燒毀線圈等事故。(1)故障的可能原因：電動機(jī)長期過載運(yùn)行，致使絕緣老化，或?qū)Ь€松動，硅鋼片未壓緊，有尖刺等原因，在震動情況下擦傷絕緣；因轉(zhuǎn)子與定子相擦使鐵芯過熱，燒傷槽模和槽絕緣；因金屬異物掉進(jìn)繞組內(nèi)部而損壞絕緣；有時在重繞定子繞組時損傷絕緣，下線時定子槽底有毛刺未除盡，絕緣漆包線被毛刺刮破；下線整形時，槽絕緣端部有裂口或槽絕緣未墊好；繞線模具過大，造成下線后的線圈端部伸出鐵芯兩端過長，與端蓋內(nèi)壁相碰；三相異步電動機(jī)長期過熱，引起絕緣老化；線圈絕緣受潮；雷電造成過電壓擊穿三相異步電動機(jī)繞阻絕緣層；引出線套管受傷，使導(dǎo)線與機(jī)殼相碰或使鐵芯與導(dǎo)線相碰；等等。繞組接地后，會造成繞組過電流發(fā)熱，繼而造成匝間短路、相間短路及電動機(jī)外殼帶電。(2)故障的檢查方法：

①用500V兆歐表測量每相繞組對地絕緣電阻，兆歐表讀數(shù)為零時，表示該相繞組接地。當(dāng)指針搖擺不定時，說明絕緣已被擊穿。

②檢查繞組是否接地，可以用萬用表的低阻擋或用燈泡法檢查，如圖3-9所示。將燈泡的一根引出線接地(即接三相電動機(jī)外殼)，另一根引線接到繞組的引出線頭上，逐相檢查。電源可用220V，燈HL可用40W以下的。若絕緣受潮，則燈泡就可能是暗紅的。也可采取用500V兆歐表測量各相繞組對外殼的絕緣電阻值的方法來判斷。但受潮嚴(yán)重的三相異步電動機(jī)不宜采用此法。圖3-9繞組接地?zé)襞輽z查法③引線與端部接地，可重新包上絕緣。繞組中絕緣線在鐵芯槽內(nèi)接地，要取出線圈修理或更換。

④如果繞組受潮，應(yīng)進(jìn)行烘干處理。烘干后，用兆歐表測量絕緣電阻，一般大于0.5MΩ才允許使用該電動機(jī)。

⑤拆開電動機(jī)端蓋，將接地相線圈的連接片拆開，然后逐一測定是哪一個線圈接地。

(3)故障的處理方法：如果接地點(diǎn)在槽口或槽底線圈出口處，可用絕緣紙或竹片墊入線圈的接地處，然后再用上述方法復(fù)試。如果發(fā)生在端部，可用絕緣帶包扎，復(fù)試后，涂上自干絕緣漆；如果發(fā)生在槽內(nèi)，則必須更換繞組或用穿繞修補(bǔ)法修復(fù)。5)繞組接反或嵌反

一相繞組接反實(shí)際是繞組接錯，一般情況是繞組外部接線錯誤；在繞組內(nèi)部，也有個別線圈嵌反或極相接錯的情況。一相繞組接反或某個線圈嵌反之后，會造成繞組中流過的電流方向改變，使得三相電流嚴(yán)重不平衡，振動噪音加大，三相異步電動機(jī)過熱，轉(zhuǎn)速降低，甚至無法啟動，燒斷熔絲。(1)一相繞組接反。故障的可能原因：三相繞組在端部連接時，如果有一相繞組的頭尾互換，便形成了一相反接，如圖3-10所示。一相反接時，相當(dāng)于給定子繞組加上了極不對稱的三相電壓。這時，三相電流明顯不等，而且比正常值大許多，啟動轉(zhuǎn)矩嚴(yán)重下降，只要稍加負(fù)載或電壓降低，三相電動機(jī)就不能達(dá)到正常轉(zhuǎn)矩。造成機(jī)身嚴(yán)重振動，并且有明顯的電磁噪音，即使是空載運(yùn)行，機(jī)內(nèi)也發(fā)熱嚴(yán)重。遇到這種情況，要立即停車檢查。這種故障多發(fā)生在繞組重繞修理之后，或者是新購的電動機(jī)。圖3-10一相反接故障檢查方法如下：

①萬用表測試法。此法可分為兩種：

第一種方法是三相一起檢查，如圖3-11所示。操作時，將三相繞組按頭尾標(biāo)志接好，轉(zhuǎn)動三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子，若萬用表(mA擋)指針不動，如圖3-11(a)所示，則表明繞組頭尾連接是正確的；如果指針像圖3-11(b)所示那樣指出某個讀數(shù)，說明有一相繞組的頭尾連接是錯誤的。應(yīng)調(diào)換頭尾后再試，直接轉(zhuǎn)動三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子，至萬用表指針不動為止。圖3-11萬用表測試反接的繞組第二種方法是逐相檢查。先按如圖3-12所示連接一相，當(dāng)開關(guān)S閉合的瞬間，萬用表(mA擋)指針擺向大于零的一邊，則規(guī)定電池G的正極所接線頭與萬用表的正端所接的線頭同為繞組“頭”。用同樣的方法把其余兩相的“頭”都找出來。然后按要求將繞組接成Y形或△形。圖3-12用電池和萬用表配合查反接繞組②燈泡查頭尾法。如圖3-13所示，先用萬用表的R×1Ω擋檢查出屬于同一相的兩個頭尾，再把任意的兩相串聯(lián)，余下的一相接6V白熾燈泡HL。在串聯(lián)的兩相繞組中加入36V交流電壓，如果燈泡HL亮，表明串接兩相繞組是“頭”、“尾”相接，如圖3-13(a)所示；如果燈泡HL不亮，表示串接兩相繞組是“頭”與“頭”或“尾”與“尾”相接，如圖3-13(b)所示，然后調(diào)換接線再試。圖3-13用白熾燈泡查繞組頭尾(2)?Y形與△形接法有誤。銘牌上標(biāo)有“220?V/380?V、△/Y”的三相異步電動機(jī)，當(dāng)電源線電壓為380V時，應(yīng)接成Y形。倘若對銘牌含義不理解，見有△符號就把三相異步電動機(jī)接成△形，使每相電壓增到額定值的倍，導(dǎo)致鐵芯嚴(yán)重過熱，使定子繞組電流過大而燒毀。反之，對于JD2、Y系列的三相異步電動機(jī)(銘牌上標(biāo)有“380V、△”)，不看銘牌而憑經(jīng)驗(yàn)接成Y形，使每相繞組所受的電壓只有額定電壓的1/，致使轉(zhuǎn)矩嚴(yán)重下降。此時如果滿載或重載運(yùn)行，轉(zhuǎn)子電流與定子電流都會急劇增加，同樣會燒毀三相繞組，嚴(yán)重時會燒焦，發(fā)出難聞的糊味。(3)繞組內(nèi)部個別線圈接錯或嵌反。一相繞組由幾個線圈組成，每個線圈的頭尾連接都不能接錯，如有一個或幾個線圈頭尾接錯，就造成了相內(nèi)反接。這時，三相異步電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況表現(xiàn)為：啟動轉(zhuǎn)矩下降，三相空載電流明顯不等，而且比正常值大，但沒有一相反接時那么嚴(yán)重，有時能聽到電磁噪音，滿載運(yùn)行容易過熱。

故障的檢查方法：可以逐個線圈檢查頭尾接線，用指南針來判斷。具體做法是，將直流低壓電(用蓄電池)通入某一相繞組，用指南針沿著定子鐵芯槽口上逐槽檢查。如果指南針在每一極相組位置方向是交替變化的，表明接線是正確的；如果鄰近的極相組指南針的指向是相同的，則表明極相組接錯了。如果在極相組內(nèi)有個別線圈嵌反了，則在本極組內(nèi)指南針的指向不是交替變化的。

故障的處理方法：把繞組接錯或嵌反的線圈改正后，再繼續(xù)進(jìn)行檢查。如果指南針指示的方向不太清楚，可適當(dāng)提高直流低壓電(或并聯(lián)幾只蓄電池)。

2.籠型轉(zhuǎn)子的故障檢查與處理

目前三相籠型異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子一般都采用鑄鋁。因鑄鋁質(zhì)量不好，鑄鋁轉(zhuǎn)子常出現(xiàn)斷條故障?；\型條有時是一根或幾根斷裂(鑄鋁中氣泡很多，會受振動而裂斷)，有時是端環(huán)中有一處或多處斷裂。輕度斷裂時(如1根或2根斷裂)，暫無明顯影響；斷條比較嚴(yán)重時，啟動轉(zhuǎn)矩降低，可能帶不動負(fù)載，滿載運(yùn)行時，轉(zhuǎn)速比正常值低，轉(zhuǎn)子過熱，導(dǎo)致整個三相電動機(jī)溫度增高，但定子電流并無顯著增加。此時，拆開三相異步電動機(jī)會發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子斷條處有燒黑的痕跡。(1)故障的可能原因：

①鋁料不純。熔鋁槽內(nèi)雜質(zhì)多，混入鋁液中鑄入轉(zhuǎn)子，在雜質(zhì)多的地方容易形成斷條。

②鑄鋁工藝不當(dāng)造成斷條。比如鑄鋁時鐵芯預(yù)熱溫度不夠，或者是手工鑄鋁不是一次澆鑄完畢，中間出現(xiàn)過停頓，使先后澆鑄的鋁液之間結(jié)合不好，在結(jié)合處最易斷條。

③鑄鋁前鐵芯壓裝過緊，鑄鋁后轉(zhuǎn)子鐵芯漲開，使鋁條承受過大的拉力而斷條。(2)故障的檢查方法：可采用鐵粉法和斷路偵探器兩種方法來檢查。

①鐵粉法。當(dāng)籠型轉(zhuǎn)子斷條不嚴(yán)重時，轉(zhuǎn)子外表完好，但三相異步電動機(jī)滿載運(yùn)行時，機(jī)身會劇烈振動，并伴有較大的“嗡嗡”噪音，三相電流表的指針會出現(xiàn)周期性的擺動。對于這種情況的轉(zhuǎn)子斷條可以用如圖3-14所示的鐵粉法進(jìn)行檢查。圖中，F(xiàn)e為鐵粉；QS為單相刀閘；FU為熔斷器；T1為0～250V調(diào)壓器；T2為升流器(電壓為220V/1.5V，次級電流為300A～500A)。

具體的檢查方法是：將開關(guān)QS合上，調(diào)整調(diào)壓器從零點(diǎn)升高，升壓器T2的電流逐漸增大，在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生磁場。將鐵粉Fe撒在轉(zhuǎn)子上，鐵粉將整齊地一行一行排列在轉(zhuǎn)子的籠條方向上。調(diào)整T1，使T2的輸出電流以升到鐵粉能排列清楚為止。若轉(zhuǎn)子M有斷條，該處就撒不上鐵粉，這樣就能很容易地找出斷條部位。轉(zhuǎn)子斷條故障也可用短路探測器來進(jìn)行檢查，用短路探測器檢查轉(zhuǎn)子斷條的電路圖如圖3-15所示。圖3-14用鐵粉法檢查轉(zhuǎn)子斷條圖3-15用短路探測器檢查籠型轉(zhuǎn)子斷條電路圖②斷路偵探器。轉(zhuǎn)子斷條故障還可以用斷路偵探器來檢查，方法如圖3-16所示。將被測轉(zhuǎn)子放在鐵芯Ⅰ上并接通電源，用鐵芯Ⅱ逐槽檢查。如果轉(zhuǎn)子斷條，則毫伏表mV的讀數(shù)將增大。

斷路偵探器可以自制。圖3-16中的鐵芯Ⅰ、鐵芯Ⅱ采用0.35mm～0.50mm硅鋼片疊成。鐵芯Ⅰ上繞兩只線圈，頭尾串聯(lián)，接220V交流電源，漆包線直徑為1.0mm，每只線圈繞600匝，如圖3-16(b)所示；鐵芯Ⅱ上繞一只線圈，沿軸向繞于15mm寬處，線圈的漆包線直徑為0.19mm，繞2500匝，如圖3-16(c)所示。圖3-16用斷路偵探器檢查籠型轉(zhuǎn)子斷條(3)故障的處理方法：

①端環(huán)斷裂補(bǔ)焊。轉(zhuǎn)子端環(huán)斷裂可補(bǔ)焊修理。首先用噴燈加熱籠型端環(huán)(短路環(huán))到400℃～500℃，再用自制的焊條補(bǔ)焊。在焊接前應(yīng)先清除污物和油污，然后用尖鑿剔斷裂縫形成坡形口，以便將自制的焊條熔化后注入裂縫，填滿缺口處，待冷卻后，再用銼刀修整即可。

②個別導(dǎo)條斷裂的修理。如果轉(zhuǎn)子較短，而且斷裂的導(dǎo)條只是個別的，則可以用電鉆鉆斷導(dǎo)條，在清除殘存的鑄鋁以后，再用相近的鋁條代替原導(dǎo)條插入槽中，然后再焊接導(dǎo)條與端環(huán)相交處。其焊接方法與端環(huán)斷裂補(bǔ)焊方法相同。如果電動機(jī)導(dǎo)條較長，無法鉆透，則可以在斷裂處用鉆垂直于導(dǎo)條鉆孔，到露出槽底面時，再進(jìn)行補(bǔ)焊。

3.繞線轉(zhuǎn)子的故障檢查與處理

由于繞線轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)、嵌繞等都與定子繞組相同，所以其故障現(xiàn)象、可能原因、檢查與處理方法和定子繞組也基本相同，只是對于較大的繞線轉(zhuǎn)子繞組因采用扁銅線或裸銅條，線圈形式一般是單匝波形線圈，在扁銅線或裸銅條外面用絕緣帶半疊包一層，插入槽內(nèi)后連接成繞組，其槽絕緣一般要比定子繞組槽絕緣加強(qiáng)，轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)過修理或全部更換以后，必須在繞組的兩個端部用鋼絲打箍。

4.滑環(huán)的故障檢查與處理

繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)常見故障的可能原因有滑環(huán)表面出現(xiàn)黑斑、粗糙、擦傷、變形或偏心等。

通過觀察法進(jìn)行故障檢查，檢查滑環(huán)是否過熱或燒壞、電刷是否冒火花等。

故障的處理方法：用砂布打磨圓滑環(huán)表面，使電刷與滑環(huán)接觸良好。若砂布不能將滑環(huán)表面磨光打圓，可將滑環(huán)放在車床上車光、車圓。具體的研磨方法是：手握油石緊貼滑環(huán)表面，讓轉(zhuǎn)子以正常的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，即可初步磨光；然后，用裝在木塊上的砂紙按上述方法進(jìn)行打光；最后用一塊釘在木板上的折疊帆布緊壓在滑環(huán)表面揩拭潔凈即可。若是表面凹槽過深或偏心過大，則要將轉(zhuǎn)子拆下，用車床車光。

5.電刷的故障檢查與處理

三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的電刷一般是采用螺栓固定在刷桿上的。隨著電刷的磨損，整個刷桿在彈簧的作用下會逐漸地低落下去。彈簧的作用就是將電刷壓在換向器上，保證電刷與換向器的良好接觸與滑動。電刷的常見故障有以下幾種：

(1)電刷質(zhì)量差或總接觸面積不夠。此種故障會造成電刷與換向器之間冒火、滑環(huán)過熱或滑環(huán)燒壞。

故障的處理方法：換用質(zhì)量好的電刷。若電刷總接觸面積不夠，則要增加電刷的數(shù)量或換用截面積較大的電刷和刷握。(2)電刷牌號或尺寸大小不符合三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的要求或電刷的壓力不足或過大。此種故障會造成電刷與換向器之間冒火、滑環(huán)過熱或燒壞滑環(huán)。

故障的處理方法：按三相異步電動機(jī)制造廠的規(guī)定，選用合適的電刷。

(3)電刷磨損嚴(yán)重。檢查電刷磨損是否超過電刷全長的60%，如果超過60%，就需要更換。

故障的處理方法：選用與原規(guī)格相同的電刷后予以更換。

(4)彈簧過松、過緊或損壞。檢查彈簧是否過松或過緊。

故障的處理方法：對于過松或過緊的彈簧需按原規(guī)格更換。

6.轉(zhuǎn)軸的故障檢查與處理

(1)機(jī)械損傷或使用時間過長造成軸頭彎曲、變形。

故障的處理方法：對于彎曲的軸頭可在壓力機(jī)上校正。若變形較大，校正后仍不符合要求，可在軸表面電焊一層，也可用振動堆焊。然后，在車床上以轉(zhuǎn)子外圓為基準(zhǔn)，找正兩軸承配合軸頸在0.02mm以內(nèi)，修兩端頂針孔，最后車削到要求尺寸。

(2)軸承裂紋、斷裂及軸與轉(zhuǎn)子配合過松。

故障的處理方法：一般是更換新軸。小型三相異步電動機(jī)用35#?鋼或45#?鋼，大、中型三相異步電動機(jī)應(yīng)分析軸的材料成分，用同樣的鋼材進(jìn)行更換，也可以用焊接的方法進(jìn)行修復(fù)，以應(yīng)對暫時應(yīng)急使用。(3)使用時間過長或有溶渣造成鍵槽磨損。

故障的處理方法：找正后，修頂針孔，將軸車去1mm

～1.5mm，然后進(jìn)行電焊或振動堆焊。去熔渣后，車至要求尺寸，在原鍵槽的背面重新加工鍵槽。

(4)軸承損壞。三相異步電動機(jī)長期過載，皮帶過緊或裝配不當(dāng)，或者潤滑油干涸后，三相異步電動機(jī)仍在繼續(xù)使用以及運(yùn)行中軸承部位發(fā)出“咔咔”聲或“格格”聲，都表明軸承已經(jīng)損壞。

故障的處理方法：先關(guān)斷三相異步電動機(jī)的電源開關(guān)，然后用手摸軸承外蓋。如果發(fā)現(xiàn)軸承蓋很燙手，就應(yīng)卸下皮帶(或聯(lián)軸器)，雙手上下左右地扳動皮帶軸。此時可發(fā)現(xiàn)皮帶軸特別緊，轉(zhuǎn)動很困難，有咬住現(xiàn)象，或發(fā)現(xiàn)軸已松動，將皮帶輪轉(zhuǎn)動一下，它會很快地停下來，由此可以斷定是軸承損壞，對此應(yīng)更換軸承，減輕負(fù)載，定期加油。三、活動回顧與拓展

(1)定子繞組的常見故障檢查與處理方法有哪些？

(2)籠型轉(zhuǎn)子的故障檢查與處理方法有哪些？

(3)滑環(huán)、電刷、轉(zhuǎn)軸的故障檢查與處理方法有哪些？活動1三相籠型異步電動機(jī)的啟動

一、活動目標(biāo)

(1)掌握三相籠型異步電動機(jī)的啟動方法。

(2)掌握改善三相籠型異步電動機(jī)啟動性能的方法。任務(wù)二三相異步電動機(jī)的啟動二、活動內(nèi)容

在電動機(jī)拖動機(jī)械設(shè)備的啟動過程中，不同的機(jī)械設(shè)備有不同的啟動要求。有些機(jī)械設(shè)備在啟動時負(fù)載轉(zhuǎn)矩很小，負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速增加而與轉(zhuǎn)速平方近似成正比增加，例如鼓風(fēng)機(jī)負(fù)載，啟動時只需克服很小的靜摩擦轉(zhuǎn)矩，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時，風(fēng)量增大很快，負(fù)載轉(zhuǎn)矩也隨之急劇增大；有些機(jī)械設(shè)備在啟動過程中的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與正常運(yùn)行時一樣大，例如電梯、起重機(jī)和皮帶運(yùn)輸機(jī)等；有些機(jī)械設(shè)備在啟動過程中接近空載，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定值時再加負(fù)載，例如機(jī)床、破碎機(jī)等。此外，還有頻繁啟動的機(jī)械設(shè)備等。這些情況都對電動機(jī)的啟動性能之一的啟動轉(zhuǎn)矩提出了不同的要求。

1．啟動電流大與啟動轉(zhuǎn)矩小的危害

對于三相異步電動機(jī)來說，與直流電動機(jī)一樣，衡量其啟動性能好壞的最主要的因素是啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩，通常我們總是希望三相異步電動機(jī)既要有較小的啟動電流又要有較大的啟動轉(zhuǎn)矩。如果一臺普通的三相異步電動機(jī)不采取措施而直接投入電網(wǎng)啟動，即全壓啟動時啟動電流就會很大，而啟動轉(zhuǎn)矩卻達(dá)不到啟動要求，這對電動機(jī)本身是不利的。下面分別表述三相異步電動機(jī)直接啟動時啟動電流大、啟動轉(zhuǎn)矩小對電動機(jī)和電網(wǎng)造成的危害。1)啟動電流大的危害

在三相異步電動機(jī)啟動瞬間的定子電流即啟動電流，而這個啟動電流就是額定電壓下的短路電流，為額定電流的5～7倍。如此大的啟動電流會使電源和供電線路上的壓降增大，引起電網(wǎng)電壓波動，同時影響并聯(lián)在同一電網(wǎng)上的其它負(fù)載的正常工作。例如，附近照明燈亮度減弱，正在正常運(yùn)行的電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降，甚至因拖不動負(fù)載而停轉(zhuǎn)等，對較小容量的供電變壓器或電網(wǎng)系統(tǒng)影響特別嚴(yán)重。這種情況對電動機(jī)本身來說，雖然啟動電流大，但由于持續(xù)時間不長，電動機(jī)的溫升不會過大，不致起破壞性的作用(啟動頻繁和慣性較大、啟動時間較長的電動機(jī)除外)。不過，過大的電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩對電動機(jī)的影響也不能忽視。2)啟動轉(zhuǎn)矩小的危害

啟動轉(zhuǎn)矩過小，會使啟動時間過長，使過大的啟動電流施加在電動機(jī)上的時間過長，甚至使電動機(jī)不能順利啟動。

三相異步電動機(jī)啟動時的啟動電流大主要對電網(wǎng)不利，而啟動轉(zhuǎn)矩小主要對負(fù)載不利。這是因?yàn)槿綦娫措妷合陆?，則啟動轉(zhuǎn)矩按電壓平方成比例下降，可能會使電動機(jī)帶不動負(fù)載啟動。不同容量的電網(wǎng)和不同類型的機(jī)械設(shè)備，對三相異步電動機(jī)啟動性能的要求是不同的。有的要求有較大的啟動轉(zhuǎn)矩，有的要求限制啟動電流，但更多的情況要求兩者必須同時滿足。

一般情況下機(jī)械設(shè)備對三相異步電動機(jī)的啟動要求是：①盡可能限制啟動電流；②有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩；③啟動設(shè)備盡可能簡單經(jīng)濟(jì)、操作方便，且啟動時間短。

2.全壓啟動

全壓啟動又稱直接啟動，是將三相交流電源的額定電壓通過刀開關(guān)與接觸器接到三相異步電動機(jī)的三相對稱定子繞組上。盡管前面已經(jīng)分析了全壓啟動時存在啟動電流大、啟動轉(zhuǎn)矩并不大的缺點(diǎn)，但是由于全壓啟動方法最簡單，操作最方便，對于小容量的三相籠型異步電動機(jī)，如果電網(wǎng)容量允許，應(yīng)盡量采用全壓啟動。對于三相異步電動機(jī)的使用者來說，可參考下列經(jīng)驗(yàn)公式來確定所使用的三相異步電動機(jī)能否采用全壓啟動：

≥(3-30)

3.降壓啟動

降壓啟動是采用某種方法將加在電動機(jī)定子繞組兩端的電壓降低，而不降低電源自身電壓的一種方法。降壓啟動的目的是減小啟動電流，但由于啟動轉(zhuǎn)矩與定子端電壓的平方成正比，因此降壓啟動時，啟動轉(zhuǎn)矩將大大減小。可見降壓啟動方法對電網(wǎng)有利，而對負(fù)載本身不利。因此，降壓啟動只適用于對啟動轉(zhuǎn)矩要求較低的設(shè)備，如通風(fēng)機(jī)、離心泵等。1)定子繞組串電阻或串電抗降壓啟動

如圖3-17(a)所示，啟動時，將刀開關(guān)打向“啟動”位置，三相異步電動機(jī)在定子繞組電路中串入電阻或電抗的情況下開始轉(zhuǎn)動，待電動機(jī)的轉(zhuǎn)速從零上升到接近于穩(wěn)定額定轉(zhuǎn)速時，將刀開關(guān)打向“運(yùn)行”位置，使電動機(jī)在全壓下穩(wěn)定運(yùn)行?？梢姸ㄗ永@組電路所串的電阻或電抗在電路中起分壓的作用，使加在電動機(jī)定子繞組兩端的相電壓低于電源的相電壓(即全壓啟動時的定子端電壓)，使啟動電流小于全壓啟動時的啟動電流。定子繞組串電阻啟動的等效電路圖如圖3-17(b)所示。由圖可知，只要調(diào)節(jié)定子繞組所串電阻或電抗的大小，便可以得到電網(wǎng)所允許通過的啟動電流。圖3-17三相籠型異步電動機(jī)定子串電阻降壓啟動2)自耦變壓器降壓啟動

自耦變壓器用作三相異步電動機(jī)降壓啟動時的接線圖如圖3-18(a)所示。自耦變壓器降壓啟動利用自耦變壓器降低加到電動機(jī)定子繞組兩端的電壓。啟動時，將刀開關(guān)QS打向“啟動”位置，此時，自耦變壓器的一次側(cè)接到電網(wǎng)額定電壓上，二次側(cè)(一般有三個抽頭，用戶可根據(jù)電網(wǎng)允許的啟動電流和機(jī)械設(shè)備所需的啟動轉(zhuǎn)矩進(jìn)行選配)接到電動機(jī)定子繞組上，使電動機(jī)在低壓下啟動，待電動機(jī)的轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，將刀開關(guān)打向“運(yùn)行”位置，切除自耦變壓器，同時電動機(jī)直接接至額定電壓的電網(wǎng)中穩(wěn)定運(yùn)行。圖3-18三相籠型異步電動自耦變壓器降壓啟動使用自耦變壓器降壓啟動時的等效電路如圖3-18(b)所示，由于加在電動機(jī)定子繞組兩端的相電壓?=?/k(k?>?1)，因此電動機(jī)的啟動電流即自耦變壓器的二次側(cè)電流與電網(wǎng)供給電動機(jī)的啟動電流即自耦變壓器的一次側(cè)電流之間有以下關(guān)系：

?

自耦變壓器降壓啟動的優(yōu)點(diǎn)是：在電網(wǎng)限制的啟動電流相同時，用自耦變壓器降壓啟動比用其它方法啟動獲得的啟動轉(zhuǎn)矩大；缺點(diǎn)是：自耦變壓器的體積大，電路較復(fù)雜，設(shè)備價(jià)格昂貴，且不允許頻繁啟動。Y/△降壓啟動方法只適用于電動機(jī)正常運(yùn)行時定子繞組是△形連接的三相異步電動機(jī)。通常電動機(jī)定子繞組的六個端頭都引出來接到換接開關(guān)上，如圖3-19所示。在啟動時，將刀開關(guān)打向“Y”位置，使三相異步電動機(jī)定子繞組接成Y形，此時三相異步電動機(jī)進(jìn)入降壓啟動，待電動機(jī)的轉(zhuǎn)速接近于額定轉(zhuǎn)速時，將刀開關(guān)打向“△”位置，此時的三相異步電動機(jī)定子繞組改接成△形，使三相異步電動機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。啟動時接成Y形，這時電動機(jī)在相電壓?=UN/低壓下啟動，待電動機(jī)轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速時，再改成△形連接，使電動機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。圖3-20所示為Y/△降壓啟動的原理圖，由圖可以推算出：在啟動時，電動機(jī)在相電壓為的低電壓下啟動，啟動電流下降到全壓啟動時的1/3，限流效果非常好，但啟動轉(zhuǎn)矩也降低很多，為原來的1/3。因此這種啟動方法只適用于空載和輕載啟動。圖3-19籠型異步電動機(jī)Y/△降壓啟動原理圖圖3-20籠型異步電動機(jī)Y/△降壓啟動等效電路圖Y/△降壓啟動方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備比較簡單、成本低、運(yùn)行可靠，因此Y系列且容量等級在4kW及以上的小型三相籠型異步電動機(jī)的定子繞組均采用△形連接，以便采用Y/△啟動；缺點(diǎn)是只適用于正常運(yùn)行時定子繞組是△形連接的三相籠型異步電動機(jī)，并且只有一種固定的降壓比。

通過以上的分析可知，無論采用何種降壓啟動方法，都能使啟動電流減小到電網(wǎng)所允許的范圍內(nèi)，都將使電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩降低。但不同的降壓啟動方法有各自的特點(diǎn)，讀者可根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況選擇電動機(jī)的啟動方法，以滿足機(jī)械設(shè)備的需要。4)軟啟動

軟啟動是指利用電力電子技術(shù)，使電動機(jī)在啟動過程中電壓無級平滑地從初始值上升到全壓，頻率由0漸漸變化到額定頻率，啟動電流由不可控的過載沖擊電流變成可控的，根據(jù)需要可調(diào)解啟動電流的大小，而且在電動機(jī)啟動的全過程中都不存在沖擊轉(zhuǎn)矩，而是平滑地啟動運(yùn)行。

軟啟動依賴于串接在電源和電動機(jī)之間的軟啟動器，如圖3-21所示。通常在軟啟動器輸入和輸出兩端，并聯(lián)接觸器KM1主觸點(diǎn)，在軟啟動器輸入端串聯(lián)接觸器KM主觸點(diǎn)。當(dāng)軟啟動結(jié)束后，KM1主觸點(diǎn)閉合，KM主觸點(diǎn)斷開，工作電流通過KM1送到電動機(jī)。這種方法大大提高了軟啟動器的使用壽命，同時避免了電動機(jī)運(yùn)行時軟啟動器產(chǎn)生的高次諧波，因?yàn)榻佑|器通斷時，觸點(diǎn)兩端電壓基本為零，也提高了接觸器的使用壽命。圖3-21軟啟動接線圖軟啟動與傳統(tǒng)的降壓啟動方式的不同之處是：

(1)恒流啟動。軟啟動器可以引入電流閉環(huán)控制，使電動機(jī)在啟動過程中保持恒流，確保電動機(jī)平穩(wěn)啟動。

(2)無沖擊電流。軟啟動器在啟動電動機(jī)時，通過逐漸增大晶閘管的導(dǎo)通角，電壓無級上升，使電動機(jī)啟動電流從零開始線性上升到所設(shè)定的值，從而使電動機(jī)平滑地加速，同時通過減小轉(zhuǎn)矩波動來減輕對齒輪、聯(lián)軸器及皮帶的損害。

(3)軟啟動能夠根據(jù)負(fù)載的具體情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇的要求，自由地?zé)o級調(diào)整到最理想的啟動電流。

(4)軟啟動器可以實(shí)現(xiàn)在輕載時，通過降低電動機(jī)定子端電壓提高功率因數(shù)，減少電動機(jī)的銅耗和鐵耗，達(dá)到輕載節(jié)能的目的；在重載時，則通過提高電動機(jī)定子端電壓，以確保電動機(jī)正常運(yùn)行。當(dāng)軟啟動用于可編程序控制器PLC中時，可不裝設(shè)停止、啟動按鈕。因?yàn)閱?、停止的控制過程可用PLC的順序控制完成，并能實(shí)現(xiàn)用一臺軟啟動器啟動多臺電動機(jī)的目的。

一般情況下，在三相籠型異步電動機(jī)不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場合都可采用軟啟動方法。軟啟動器特別適合各種泵類或風(fēng)機(jī)負(fù)載需要的場合，也適用于三相籠型異步電動機(jī)的軟停止，以減輕停機(jī)過程中的振動，如減輕負(fù)載的位移以及液體的溢出等現(xiàn)象。

4.三相籠型異步電動機(jī)啟動性能的改善

(1)深槽式三相籠型異步電動機(jī)。深槽式三相籠型異步電動機(jī)的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子的槽型特別深而窄，通常槽深與槽寬之比為(10～12)∶1，如圖3-22(a)所示。設(shè)沿槽深方向轉(zhuǎn)子導(dǎo)條由許多根小導(dǎo)條并聯(lián)組成，由圖3-22(b)所示的槽漏磁通分布情況可知，越靠近槽底部分的小導(dǎo)條交鏈的漏磁通越多，其漏電抗也越大。啟動時，s?=?1，轉(zhuǎn)子頻率f2?=?f1，這相對于正常運(yùn)行時f2?=?1Hz～3Hz是較高的，轉(zhuǎn)子槽中各并聯(lián)小導(dǎo)條的漏電抗比電阻大。由圖3-22(a)可見，其電流密度主要取決于漏電抗的大小，由于越靠近槽底的小導(dǎo)條交鏈的漏磁鏈越多，其漏阻抗越大，因此從槽口到槽底方向，各轉(zhuǎn)子導(dǎo)條沿槽高的電流密度逐漸減小，如圖3-22(b)所示。這時轉(zhuǎn)子電流大部分集中到槽口部分的導(dǎo)條中，這種現(xiàn)象稱為電流的“集膚效應(yīng)”?！凹w效應(yīng)”的結(jié)果，使靠近槽底部分的導(dǎo)條中幾乎沒有電流流過，相當(dāng)于整個轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的有效截面減小了，如圖3-22(c)所示，從而使轉(zhuǎn)子電阻增大(一般可達(dá)額定運(yùn)行時轉(zhuǎn)子電阻的3倍)，使啟動電流減小而啟動轉(zhuǎn)矩增大，可滿載啟動。圖3-22深槽式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條集膚效應(yīng)隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)子電流的頻率逐漸降低，各并聯(lián)小導(dǎo)條的漏電抗也逐漸降低到小于電阻，“集膚效應(yīng)”的影響逐漸減弱，此時電流分配主要取決于各并聯(lián)小導(dǎo)條電阻的大小。這樣，啟動結(jié)束時，各并聯(lián)導(dǎo)條的漏電抗相對于電阻來說較小，電流密度主要取決于電阻的大小，使轉(zhuǎn)子電流逐漸均勻地分布在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的整個截面上，轉(zhuǎn)子電阻逐漸降到正常值。

與普通的三相籠型異步電動機(jī)相比，由于深槽式轉(zhuǎn)子的漏磁通大，使正常運(yùn)行時的轉(zhuǎn)子漏抗大，因此電動機(jī)的功率因數(shù)及過載能力降低。所以，深槽式電動機(jī)啟動性能的改善是靠犧牲某些性能指標(biāo)(功率因數(shù)及過載能力)而獲得的。(2)雙籠式三相異步電動機(jī)。雙籠式三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子具有兩套籠型繞組，如圖3-23(a)所示。其上籠導(dǎo)條截面較小，且由電阻率較大的黃銅或鋁青銅等制成，因而電阻較大。但上籠交鏈的槽漏磁通較少，故漏抗??；下籠導(dǎo)條截面較大，且由電阻率較小的紫銅制成，因而電阻較小，但它交鏈的漏磁通較多，漏抗大。

啟動時，轉(zhuǎn)子電流的頻率較高，上、下籠的漏電抗都較大，轉(zhuǎn)子電流主要取決于漏電抗的大小。由于下籠電抗大，上籠電抗小，因此，轉(zhuǎn)子電流大部分流過上籠，“集膚效應(yīng)”顯著，使上籠起主要作用，故上籠稱為啟動籠。由于上籠電阻大，因此可以增大啟動轉(zhuǎn)矩，減小啟動電流。

啟動結(jié)束后，轉(zhuǎn)子電流頻率很低，兩籠的漏電抗都很小，轉(zhuǎn)子電流主要取決于轉(zhuǎn)子電阻的大小。由于下籠電阻小，上籠電阻大，因此轉(zhuǎn)子電流大部分流過下籠，使下籠在電動機(jī)運(yùn)行時起作用，故下籠稱為運(yùn)行籠或工作籠。雙籠式三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是上、下籠機(jī)械特性的合成，如圖3-23(c)所示，改變上、下籠導(dǎo)條的材料和截面，可以得到不同的合成機(jī)械特性，從而滿足不同的負(fù)載要求。雙籠型三相異步電動機(jī)與深槽式三相異步電動機(jī)一樣有很好的啟動性能，也可以滿載啟動，但運(yùn)行性能要好一些。不過深槽式電動機(jī)制造簡單，價(jià)格較低。圖3-23雙籠式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子槽型及機(jī)械特性三、活動小結(jié)

三相籠型異步電動機(jī)全壓啟動時，啟動電流很大，啟動轉(zhuǎn)矩較小。為了滿足電網(wǎng)對電動機(jī)啟動電流的限制和機(jī)械設(shè)備對電動機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩的要求，對三相籠型異步電動機(jī)，如果電網(wǎng)容量允許，應(yīng)盡量采用全壓啟動，以使啟動轉(zhuǎn)矩不受損傷而能滿載啟動；當(dāng)電網(wǎng)容量較小時，應(yīng)采用降壓啟動，以減小啟動電流。常用定子串電阻或電抗、自耦變壓器、Y/△等降壓啟動方法，但降壓啟動后，啟動轉(zhuǎn)矩隨電壓平方成正比例地下降，因此降壓啟動一般適用于輕載啟動。降壓啟動的軟啟動方法使啟動時無啟動沖擊電流，啟動平穩(wěn)。如果希望三相籠型異步電動機(jī)啟動時既減小啟動電流又增大啟動轉(zhuǎn)矩，且啟動平滑，則應(yīng)采用特殊的深槽式或雙籠型三相異步電動機(jī)。四、活動回顧與拓展

(1)三相籠型異步電動機(jī)全壓啟動時，為什么啟動電流大，而啟動轉(zhuǎn)矩不是很大？

(2)三相籠型異步電動機(jī)在何種情況下可全壓啟動？

(3)三相籠型異步電動機(jī)的啟動方法有哪幾種?各有何特點(diǎn)？

(4)為什么在三相籠型異步電動機(jī)的幾種降壓啟動方法中，自耦變壓器降壓啟動性能相對最佳?活動2三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的啟動

一、活動目標(biāo)

(1)掌握三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串電阻的啟動方法。

(2)掌握三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器的啟動方法。二、活動內(nèi)容

1．轉(zhuǎn)子繞組串電阻啟動

當(dāng)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的每相轉(zhuǎn)子繞組串入啟動電阻Rst時，其啟動時的相電流為：

(3-3)由此可見，只要Rst足夠大，就可以使啟動電流限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。由圖3-24可知，轉(zhuǎn)子繞組串電阻Rp?=?Rst后，其啟動轉(zhuǎn)矩可隨Rst的大小自由調(diào)節(jié)，在一定范圍內(nèi)，可隨Rst的增加而增加，以適應(yīng)重載啟動的要求；也可以讓Rst足夠大，使>?1，?<?Tmax，然后再逐漸減小Rst使增大，這樣可以減小啟動時的機(jī)械沖擊。因此，三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻可以得到比普通的三相籠型異步電動機(jī)優(yōu)越得多的啟動性能。圖3-24繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻三級啟動原理接線圖在實(shí)際應(yīng)用中，啟動電阻Rst在啟動過程中是通過接觸器逐級切除(短接)的。圖3-24所示為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻三級啟動(即分三次切除)的原理接線圖。其啟動過程與直流電動機(jī)電樞回路串電阻啟動相似，在此不再贅述，區(qū)別是繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)啟動完畢后，需操作啟動器手柄將電刷提起，同時將三只集電環(huán)自行短接，以減小運(yùn)行中的電刷摩擦損耗，至此啟動過程結(jié)束。

2.轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器啟動

三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動，在逐級切除每一級電阻的瞬時，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩都會突然增大，產(chǎn)生過大的電磁力和機(jī)械沖擊力。為了克服上述缺點(diǎn)，當(dāng)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)不需要頻繁啟動且不需要調(diào)速時，可采用轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器啟動來增加啟動的平穩(wěn)性。頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：其外觀很像一臺沒有二次繞組、一次側(cè)為Y形連接的三相心式變壓器，如圖3-25(a)所示。它的電阻和電抗值都會隨頻率的變化而變化。因它采用較厚的鋼片疊壓而成，故當(dāng)繞組上通過交流電流時，鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的鐵耗將比普通變壓器大得多。轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器的等效電路如圖3-25(b)所示。其中Rp是頻敏變阻器每相繞組的電阻，阻值較??；Rmp是反映頻敏變阻器鐵芯損耗的等效電阻，Xmp是頻敏變阻器靜止時的每相電抗。圖3-25繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動轉(zhuǎn)子繞組串入頻敏變阻器啟動時，由于n?=?0，使s?=?1，而f2=sf1=f1最高，頻敏變阻器內(nèi)的鐵芯損耗很大，對應(yīng)的等效電阻Rmp也很大。但由于啟動時，轉(zhuǎn)子電流很大，使頻敏變阻器的鐵芯很飽和，所以Xmp不大，此時相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子回路中串入一個較大的啟動電阻Rmp，從而使啟動電流減小而啟動轉(zhuǎn)矩增大，獲得較好的啟動性能。隨著轉(zhuǎn)速的升高，s減小，f2降低，使Rmp減小，此時sXmp也變小，相當(dāng)于隨轉(zhuǎn)速升高而自動且連續(xù)地切除啟動電阻值。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時，s很小，f2=sf1極低，所以Rmp及Xmp都很小，相當(dāng)于將啟動電阻全部切除。此時應(yīng)將電刷提起且將三只集電環(huán)短接，使電動機(jī)運(yùn)行于固有機(jī)械特性上，啟動過程結(jié)束。三、活動小結(jié)

三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)有轉(zhuǎn)子繞組串電阻和串頻敏變阻器兩種啟動方法。不管采用哪種啟動方法，啟動時啟動電阻都很大，限制了啟動電流，增大了啟動轉(zhuǎn)矩，改善了啟動

性能。但后者比前者的啟動平滑性好。四、活動回顧與拓展

(1)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的啟動方法有哪幾種？

(2)為什么說三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器啟動比串電阻啟動效果好？活動1三相籠型異步電動機(jī)的調(diào)速

一、活動目標(biāo)

(1)理解并熟悉三相籠型異步電動機(jī)的調(diào)速方法。

(2)掌握三相籠型異步電動機(jī)變頻調(diào)速的原理。

(3)熟悉三相籠型異步電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速的特點(diǎn)。任務(wù)三三相異步電動機(jī)的調(diào)速二、活動內(nèi)容

直流電動機(jī)雖具有良好的調(diào)速性能，特別是在調(diào)速要求高和快速可逆的電力拖動系統(tǒng)中，大都采用直流電動機(jī)拖動生產(chǎn)機(jī)械，但它也有其自身的缺點(diǎn)，具體有：

①需要直流電源；

②結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)檢修困難；

③價(jià)格高；

④不宜在易爆場合使用。目前，三相異步電動機(jī)雖然在調(diào)速和控制性能方面還不如直流電動機(jī)，但它也具有自身的優(yōu)點(diǎn)，具體有：

①結(jié)構(gòu)簡單；

②維護(hù)方便；

③運(yùn)行可靠。

隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展，使得三相異步電動機(jī)的交流調(diào)速性能不斷提高，調(diào)速技術(shù)日趨完善，在電力拖動系統(tǒng)中有很大的發(fā)展前景。

由三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：可以得出，三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法有以下三種：

(1)變極調(diào)速：通過改變定子繞組的磁極對數(shù)p來改變同步轉(zhuǎn)速n1，進(jìn)而改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速。

(2)變頻調(diào)速：可采用改變電源頻率f1來改變同步轉(zhuǎn)速n1，進(jìn)而改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速。

(3)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速(又稱電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速)：保持同步轉(zhuǎn)速n1不變，改變轉(zhuǎn)差率s進(jìn)行調(diào)速，這又包括：

①轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速；

②電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速；

③串級調(diào)速(參見繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)調(diào)速)。

1．變極調(diào)速

1)變極原理

下面用圖3-26來說明改變定子極對數(shù)的方法，因?yàn)槿嗷\型異步電動機(jī)的三相定子繞組只有在完全對稱的情況下才能正常運(yùn)行，所以，在此僅以一相繞組為例，通常只要將一相繞組的半相連線改接即可。設(shè)電動機(jī)的定子每相繞組都由兩個完全對稱的“半相繞組”所組成，以圖3-26中的U相為例，并設(shè)相電流是從首端U1流進(jìn)，尾端U2流出。當(dāng)U相的兩個“半相繞組”首尾相串聯(lián)時(稱之為順串)，根據(jù)“半相繞組”內(nèi)的電流方向，用右手螺旋定則可以判斷出磁場的方向，并用“”和“⊙”表示，如圖3-26(a)所示。這時電動機(jī)形成的是一個2p?=?4極的磁場；如果將兩個“半相繞組”尾尾相串聯(lián)(稱之為反串)或首尾相并聯(lián)(稱之為反并)時，就形成一個2p?=?2極的磁場，分別如圖3-26(b)、(c)所示。圖3-26三相籠型異步電動機(jī)變相時一相繞阻的接法2)兩種常用的變極方法

變極調(diào)速的具體接線方法很多，在此只討論兩種常用的變極接線—Y/YY變極和△/YY變極，分別如圖3-27(a)和(b)所示。變極前每相繞組的兩個“半相繞組”是順串的，因而是倍極數(shù)，不過前者三相繞組是Y形連接，后者是△形連接；變極時每相繞組的兩個“半相繞組”分別改接成反并，極數(shù)減少一半，而三相繞組都接成Y形，經(jīng)演變變極后它們都成了雙Y形連接。所以圖3-27(a)和圖3-27(b)分別稱為Y/YY變極和△/YY變極。這種變極接線中定子的三相繞組只需9個引出端點(diǎn)，所以接線簡單，控制方便。圖3-27三相籠型異步電動機(jī)常用的兩種變極接線變極調(diào)速時，因?yàn)閅/YY變極和△/YY變極相應(yīng)的定子繞組有不同的接線方式，所以允許的負(fù)載類型也不相同。具體的負(fù)載類型如下：

(1)對于Y/YY的變極調(diào)速，由于從Y形連接變成YY形連接后，變極極數(shù)減少一半時，轉(zhuǎn)速增加一倍，功率增大一倍，而轉(zhuǎn)矩基本上保持不變，所以屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，適用于拖動起重機(jī)、電梯、運(yùn)輸帶等恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)速。

(2)對于△/YY變極調(diào)速，由于從△形連接變成YY形連接后，極數(shù)減半，轉(zhuǎn)速增加一倍，轉(zhuǎn)矩近似減小一半，功率基本保持不變(只增加15%)，因而可以看成是恒功率調(diào)速方式，適用于車床切削等恒功率負(fù)載的調(diào)速。如粗車時，進(jìn)刀量大，轉(zhuǎn)速低；精車時，進(jìn)刀量小，轉(zhuǎn)速高。但兩者的功率基本上是不變的。

2．變頻調(diào)速

1)變頻與調(diào)壓的配合

忽略電動機(jī)定子漏阻抗壓降時，電源電壓與磁通有下述關(guān)系：當(dāng)變頻調(diào)速時的電源頻率f1下降時，如果電壓U1的大小保持不變，則主磁通將增大，使原本飽和的磁路更加飽和，導(dǎo)致勵磁電流I0急劇增大，鐵芯損耗顯著增加，電動機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，效率降低，電動機(jī)不能正常運(yùn)行。因此為了防止鐵芯磁路飽和，一般在降低電源頻率的同時，也成比例地降低電源電壓，保持U1/f1=常數(shù)，使Ф1基本恒定。當(dāng)電源頻率f1從基頻50Hz升高，由于電源電壓不能大于電動機(jī)的額定電壓，因此電壓U1不能隨頻率f1成比例升高時，只能保持額定值不變，這樣當(dāng)電源頻率f1升高時，主磁通Ф1將減小，相當(dāng)于電動機(jī)弱磁調(diào)速。2)變頻電源

工程實(shí)際中變頻調(diào)速的關(guān)鍵是如何獲得一個單獨(dú)向三相異步電動機(jī)供電的經(jīng)濟(jì)可靠的變頻電源。目前廣泛使用的可控變頻電源的種類有變頻機(jī)組和靜止變頻裝置，而后者又分為交—直—交變頻裝置和交—交變頻裝置。

變頻機(jī)組裝置由直流電動機(jī)和交流發(fā)電機(jī)組成，調(diào)節(jié)直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速就能改變交流發(fā)電機(jī)的頻率。但由于機(jī)組噪聲大、效率低、不易維修，已很少使用。

3.電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速

變極調(diào)速和變頻調(diào)速方法是將電動機(jī)和機(jī)械設(shè)備作硬(剛性)連接，靠調(diào)節(jié)電動機(jī)本身的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備的調(diào)速。而采用電磁轉(zhuǎn)差離合器的調(diào)速系統(tǒng)則不同，該系統(tǒng)中拖動機(jī)械設(shè)備的電動機(jī)并不需要速度變化，且電動機(jī)與機(jī)械設(shè)備也沒有直接聯(lián)系，兩者之間通過電磁轉(zhuǎn)差離合器的電磁作用作軟連接，如圖3-28(a)所示。圖3-28電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)差離合器由電樞和磁極兩部分組成，電樞一般是用鑄剛制成圓筒狀，與電動機(jī)轉(zhuǎn)軸作硬連接，是離合器的主動部分；磁極包括鐵芯與勵磁繞組，由可控整流裝置通過集電環(huán)引入可調(diào)直流電流If，以建立靜止磁場和進(jìn)行調(diào)速，磁極與機(jī)械設(shè)備作硬連接，是離合器的從動部分。

當(dāng)If?=?0時，雖然三相籠型異步電動機(jī)以ny的轉(zhuǎn)速帶動電磁轉(zhuǎn)差離合器電樞轉(zhuǎn)動，但是由于磁極沒有磁性而不能受到電磁力的作用，因此它靜止不動，同時機(jī)械設(shè)備也靜止不動，這就使電動機(jī)和機(jī)械設(shè)備處于“離”的狀態(tài)。當(dāng)If?≠?0時，離合器磁極建立磁場，離合器電樞旋轉(zhuǎn)時切割靜止磁場而在電樞上感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生渦流，該渦流與磁極磁場相互作用產(chǎn)生電磁力f及電磁轉(zhuǎn)矩T，且電磁轉(zhuǎn)矩T與電樞轉(zhuǎn)向相反，是制動性質(zhì)的，如圖3-28(b)所示，企圖使電樞停轉(zhuǎn)，但電動機(jī)帶動電樞繼續(xù)轉(zhuǎn)動；根據(jù)作用力與反作用力的原理，此時磁極受到與電樞大小相等方向相反的電磁力f和電磁轉(zhuǎn)矩T，迫使磁極沿電樞轉(zhuǎn)動方向旋轉(zhuǎn)，同時帶動機(jī)械設(shè)備以轉(zhuǎn)速n沿ny方向旋轉(zhuǎn)，這就使電動機(jī)和機(jī)械設(shè)備處于“合”的狀態(tài)。機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到電動機(jī)的轉(zhuǎn)速ny，兩者必有一個轉(zhuǎn)差Δn=ny－n，電磁轉(zhuǎn)差離合器由此得名。通常把電磁轉(zhuǎn)差離合器與三相籠型異步電動機(jī)裝成一個整體，統(tǒng)稱電磁調(diào)速異步電動機(jī)。平滑調(diào)節(jié)勵磁電流If的大小，即可平滑調(diào)速。在同一負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，If越大，轉(zhuǎn)速也越高，由于離合器的電樞是鑄鋼的，電阻大，轉(zhuǎn)速越低，不能滿足靜差度的要求，調(diào)速的范圍不大。為此實(shí)際中采用速度負(fù)反饋的晶閘管閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了轉(zhuǎn)速，擴(kuò)大了調(diào)速范圍。

電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、控制方便且可以平滑調(diào)速，調(diào)速范圍較大，因此被廣泛應(yīng)用于紡織業(yè)、造紙業(yè)等行業(yè)中風(fēng)機(jī)、泵類的調(diào)速系統(tǒng)中。三、活動小結(jié)

三相籠型異步電動機(jī)的調(diào)速方法有變極調(diào)速、變頻調(diào)速和電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速三種。變極調(diào)速利用換接定子繞組的方法來實(shí)現(xiàn)，其調(diào)速范圍小，且為有級調(diào)速，常用于不需要平滑調(diào)速的場合。變頻調(diào)速的調(diào)速范圍廣，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，電動機(jī)效率也不會顯著降低，調(diào)速性能可與直流電動機(jī)相媲美，廣泛用于調(diào)速要求高的電力拖動系統(tǒng)?？傊?，對于三相籠型異步電動機(jī)來說，變頻調(diào)速性能最優(yōu)異，是最有發(fā)展前途的平滑調(diào)速方法。四、活動回顧與拓展

(1)為什么說三相異步電動機(jī)的變極調(diào)速不適合繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的調(diào)速？

(2)變極調(diào)速時為什么要改變電源相序？

(3)基頻以下的變頻調(diào)速，為什么希望保持U1/f1?=?常數(shù)？當(dāng)頻率超過額定值時，是否也希望保持U1/f1?=?常數(shù)？為什么？

(4)為什么說變頻調(diào)速是三相籠型異步電動機(jī)最具有發(fā)展前途的一種調(diào)速方法？

(5)用普通的三相籠型異步電動機(jī)能否進(jìn)行改變定子電壓的調(diào)速？要進(jìn)行哪些改進(jìn)？這種調(diào)速方法有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？

(6)試分析變頻調(diào)速時的機(jī)械特性，它有何特點(diǎn)？

(7)采用電磁轉(zhuǎn)差離合器的調(diào)速系統(tǒng)與其它調(diào)速方式有何不同？“離”與“合”的含義各是什么？如何實(shí)現(xiàn)？活動2三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的調(diào)速

一、活動目標(biāo)

(1)熟悉三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的調(diào)速原理及方法。

(2)掌握三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)調(diào)速的特點(diǎn)及應(yīng)用場合。二、活動內(nèi)容

1．三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速

當(dāng)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻后，同步速不變，最大轉(zhuǎn)矩不變，但臨界轉(zhuǎn)差率增大，機(jī)械特性運(yùn)行段的斜率變大。它與直流電動機(jī)電樞回路串電阻調(diào)速相類似，在同一負(fù)載轉(zhuǎn)矩下所串電阻值越大，轉(zhuǎn)速越低。具體的調(diào)速過程分析從略。

經(jīng)分析可知，繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的主要缺點(diǎn)是：

(1)轉(zhuǎn)子回路電阻較大，調(diào)速電阻Rp只能分級調(diào)節(jié)而且分級數(shù)又不宜太多，所以調(diào)速平滑性差。

(2)轉(zhuǎn)速上限是額定轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)子串電阻后機(jī)械特性變軟，轉(zhuǎn)速下限受靜差度限制，因而調(diào)速范圍不大。

(3)空、輕載時串電阻轉(zhuǎn)速變化不大，因此只宜帶較重的負(fù)載調(diào)速。

(4)轉(zhuǎn)差率sPem是轉(zhuǎn)子回路的總銅耗，即轉(zhuǎn)子本身繞組電阻的銅耗和外串電阻的銅耗之和，低速時，轉(zhuǎn)差率大，則sPem大，即消耗在外串電阻上的銅耗大，效率η低而發(fā)熱

嚴(yán)重。

2．三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的串級調(diào)速

為了改善繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)串電阻調(diào)速的性能，即克服該調(diào)速方法在低速時效率低的缺點(diǎn)，采用將消耗在外串電阻的大部分轉(zhuǎn)差功率sPem送回到電網(wǎng)中，或者由另一臺電動機(jī)吸收或轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率去拖動負(fù)載的方法，這樣既可以達(dá)到調(diào)速的效果，又可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。這種方法稱為串級調(diào)速。

1)串級調(diào)速的原理

串級調(diào)速是指在三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中串入一個與轉(zhuǎn)子同頻率的附加電動勢Ef去代替原來轉(zhuǎn)子回路所串的電阻而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的一種調(diào)速方法。2)串級調(diào)速的實(shí)現(xiàn)

圖3-29是串級調(diào)速系統(tǒng)的原理示意圖，系統(tǒng)工作時將繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)M的轉(zhuǎn)子電動勢E2s經(jīng)整流裝置整流后變?yōu)橹绷麟妷篣d，再由晶閘管逆變器將Uβ逆變?yōu)楣ゎl交流，經(jīng)變壓器變壓與電網(wǎng)相匹配而使轉(zhuǎn)差功率sPem反饋回交流電網(wǎng)。這里的逆變電壓可視為加在三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路中的附加電動勢Ef，改變逆變角可以改變Uβ的值，從而達(dá)到調(diào)節(jié)繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)M轉(zhuǎn)速的目的。圖3-29串級調(diào)速系統(tǒng)示意圖三、活動小結(jié)

三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的調(diào)速方法有轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速和串級調(diào)速兩種。其中串級調(diào)速效率高，平滑性好，調(diào)速范圍大，但功率因數(shù)低，最適用于通風(fēng)機(jī)型負(fù)載?？傊?，對于大功率繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，串級調(diào)速性能最優(yōu)異，最有發(fā)展前途。四、活動回顧與拓展

(1)試述三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速原理和調(diào)速過程，它有何優(yōu)缺點(diǎn)？

(2)為什么說串級調(diào)速是三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)最具有發(fā)展前途的一種調(diào)速方法？活動三相異步電動機(jī)的制動

一、活動目標(biāo)

(1)掌握三相異步電動機(jī)的制動方法。

(2)掌握三相異步電