新能源汽車(chē)電機(jī)及控制系統(tǒng)檢修 -課件 項(xiàng)目三 交流異步電機(jī)認(rèn)知及檢修

新能源汽車(chē)電機(jī)及控制系統(tǒng)檢修項(xiàng)目

三

交流異步電機(jī)

認(rèn)知及檢修

【案例1】1.事故概況2020年5月21日，杭州蕭山，一輛特斯拉Model3車(chē)輛在地下停車(chē)場(chǎng)低速行進(jìn)時(shí)突然加速，車(chē)主最終靠左轉(zhuǎn)擦墻和拼命踩剎車(chē)，最終才將車(chē)輛停??！特斯拉官方檢測(cè)完成后，行車(chē)記錄儀中的數(shù)據(jù)都被刪除了。此外，據(jù)車(chē)主描述，此次事故后，又出現(xiàn)過(guò)多次車(chē)輛無(wú)故加速的情況。2.原因分析車(chē)載軟件系統(tǒng)出現(xiàn)故障：汽車(chē)智能化程度提高，車(chē)載軟件增多，軟件對(duì)汽車(chē)的影響越來(lái)越大。電機(jī)過(guò)熱或長(zhǎng)久不檢測(cè)維修。3.防范措施（1）提高異步電機(jī)的性能，在保證電機(jī)的安全運(yùn)行下，對(duì)電機(jī)的特性進(jìn)行全面升級(jí)。（2）定期對(duì)異步電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)維修情景導(dǎo)入任務(wù)一

交流異步電機(jī)的認(rèn)知項(xiàng)目描述

永磁同步電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩/慣量比、高功率密度高效率、體積小、響應(yīng)快、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，在新能源汽車(chē)上應(yīng)用廣泛。本任務(wù)介紹了永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)、各組成部件以及在車(chē)上的安裝位置。學(xué)習(xí)目標(biāo)理論知識(shí)

交流電機(jī)可分為同步電機(jī)和異步電機(jī)兩大類(lèi)，交流異步電機(jī)又稱(chēng)感應(yīng)電機(jī)，是由氣隙旅轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種交流電機(jī)。異步電機(jī)的種類(lèi)很多，常按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和定子繞組相數(shù)進(jìn)行分類(lèi)。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)來(lái)分、可分為籠型異步電機(jī)和繞線型異步電機(jī)；按照定子繞組相數(shù)來(lái)分，則有單相異步電機(jī)、兩相異步電機(jī)和三相交流異步電機(jī)。目前在電動(dòng)容車(chē)上已經(jīng)得到很廣泛的應(yīng)用，如字通電動(dòng)客車(chē)Z6125EGAA，福田歐輝BJ6123串聯(lián)混合動(dòng)力客車(chē)使用的就是交流異步電機(jī)上。下圖3-1-1為采用交流異步電機(jī)的純電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)。理論知識(shí)

一、交流異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)

交流異步電機(jī)主要定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）兩大部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間存在氣隙，為了減小勵(lì)磁電流，提高功率因數(shù)，氣隙應(yīng)做得盡可能小，所以定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙一般為0.25~2mm。此外，還有前后端蓋，軸承、速度傳感器、溫度傳感器等部件。交流異步電機(jī)外形與三相交流異步電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置如下圖所示：理論知識(shí)

1、定子

交流異步電機(jī)定子由定子鐵芯、定子繞組和外殼組成，其功能是在定子繞組通入交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。其結(jié)構(gòu)圖如下所示：(1)定子鐵芯(2)定子繞組(3)機(jī)座理論知識(shí)

2、轉(zhuǎn)子

其是電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，轉(zhuǎn)子與軸連接，與定子耦合共同作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子是將旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上的電勢(shì)能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的環(huán)節(jié)，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。鐵芯與轉(zhuǎn)軸必須可靠地固定，以便傳遞機(jī)械功率，轉(zhuǎn)子繞組是自成閉路的短路線圈。轉(zhuǎn)子繞組不需外接電源供電，其電流是由電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生的。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：(１)轉(zhuǎn)子鐵心(２)轉(zhuǎn)子繞組(3)轉(zhuǎn)軸(4)氣隙(5)速度傳感器(6)溫度傳感器理論知識(shí)

3、其他附件

(３)吊環(huán)321(１)端蓋(２)軸承和軸承端蓋理論知識(shí)

一、交流異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)

交流異步電機(jī)主要定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）兩大部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間存在氣隙，為了減小勵(lì)磁電流，提高功率因數(shù)，氣隙應(yīng)做得盡可能小，所以定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙一般為0.25~2mm。此外，還有前后端蓋，軸承、速度傳感器、溫度傳感器等部件。交流異步電機(jī)外形與三相交流異步電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置如下圖所示：理論知識(shí)

二、交流異步電機(jī)的工作原理１、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的建立與產(chǎn)生

當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子繞組通以三相交流電流時(shí)，三相定子繞組中的電流都將產(chǎn)生各自的磁場(chǎng)。由于電流隨時(shí)間變化，因此其產(chǎn)生的磁場(chǎng)也隨時(shí)間變化，而三相電流產(chǎn)生的總磁場(chǎng)(合成磁場(chǎng))是在空間旋轉(zhuǎn)的，因此稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。現(xiàn)以?xún)蓸O三相異步電動(dòng)機(jī)為例分析旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生過(guò)程。理論知識(shí)

2、基本原理

三相籠型異步電機(jī)的基本原理如圖３-１-19所示、圖３-１-20所示、當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，磁鐵開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，此時(shí)與磁鐵無(wú)任何機(jī)械連接的籠型轉(zhuǎn)子也跟著旋轉(zhuǎn)。且搖得快，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)得也快；搖得慢

，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)得也慢；反搖，轉(zhuǎn)子馬上反轉(zhuǎn)。對(duì)于實(shí)際中的三相籠型異步電機(jī)，當(dāng)定子繞組中通入三相交流電后，它們共同產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)隨電流的交變而在空間中不斷地旋轉(zhuǎn)著，稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同磁鐵在空間旋轉(zhuǎn)所起的作用是一樣的。理論知識(shí)

3、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

圖3.1.21所示為三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理為：在定子三相繞組中通入三相交流電流時(shí)，在電動(dòng)機(jī)氣隙中會(huì)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流；載有電流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受電磁力的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，與定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。理論知識(shí)

三、三相交流異步電機(jī)的特性３、制動(dòng)特性(１)電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(２)制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)321１、工作特性２、力學(xué)特性理論知識(shí)

四、交流異步電機(jī)的性能特點(diǎn)電動(dòng)汽車(chē)用交流異步電動(dòng)機(jī)具有以下特點(diǎn)：(1)高速低轉(zhuǎn)矩時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率高。(2)在低速時(shí)有高轉(zhuǎn)矩，并有寬泛的速度范圍。(3)易實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速超過(guò)10000r/min的高速旋轉(zhuǎn)。(4)小型輕量化。(5)高可靠性。(6)制造成本低。(7)控制裝置的簡(jiǎn)單化。技能提升

一、交流異步電機(jī)的拆卸

車(chē)用交流異步電機(jī)（特斯拉異步電機(jī)）拆卸與安裝步驟描述與操作實(shí)物圖如下:1.對(duì)散熱管路與電機(jī)前支架的拆卸2.取下冷卻管路3.拆卸前端蓋4.拆卸后端蓋與控制器5.取下減速箱上的齒輪技能提升

二、交流異步電機(jī)的裝配

三相異步電動(dòng)機(jī)的安裝三相異步電動(dòng)機(jī)的安裝順序與拆卸相反。在安裝前應(yīng)首先清洗電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的灰塵，清洗軸承并加足潤(rùn)滑油，然后按以下順序進(jìn)行操作。121.齒輪安裝前工作2.安裝齒輪與減速器箱(１)安裝減速箱(２)安裝電機(jī)控制器與后端蓋(３)安裝高壓纜線(４)安裝前端蓋(５)安裝散熱管路

1.交流異步電機(jī)主要定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）兩大部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間存在氣隙，為了減小勵(lì)磁電流，提高功率因數(shù)，氣隙應(yīng)做得盡可能小，所以定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙一般為0.25~2mm。此外，還有前后端蓋，軸承、速度傳感器、溫度傳感器等部件。２.當(dāng)三相異步電機(jī)接入三相交流電源時(shí)，三相定子繞組流過(guò)三相對(duì)稱(chēng)電流產(chǎn)生的三相磁動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。３.根據(jù)電磁力定律，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上帶機(jī)械負(fù)載時(shí)，便向外輸出機(jī)械能。４.異步電機(jī)有較高的運(yùn)行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運(yùn)行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)要求。學(xué)習(xí)小結(jié)知識(shí)鞏固

知識(shí)鞏固

任務(wù)二

交流異步電機(jī)故障分析與檢修項(xiàng)目描述

交流異步電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，難免會(huì)因潮濕，負(fù)載，或長(zhǎng)時(shí)間允許出現(xiàn)設(shè)備的故障老化等，這時(shí)對(duì)電機(jī)的維修與保養(yǎng)尤為關(guān)鍵，本任務(wù)將對(duì)異步電機(jī)發(fā)生故障的原因進(jìn)行分析，并對(duì)故障后如何檢修作出詳細(xì)的講解。學(xué)習(xí)目標(biāo)理論知識(shí)

一、日常維護(hù)

交流異步電機(jī)幾乎不需要維護(hù)的，要做的只是定期檢查電機(jī)高壓線、電機(jī)緊固件的緊固情況。為了電機(jī)的散熱，須定期清除電機(jī)表面的塵土、纖維物。還要觀察電機(jī)有無(wú)異常。但是與電機(jī)連接的減速器需要維護(hù)，減速器的機(jī)油一般首保最好在3000km左右更換，以后與傳統(tǒng)汽車(chē)差不多，5000~8000km更換機(jī)油。１.軸承的維護(hù)

電機(jī)軸伸端軸承在半年補(bǔ)充油脂，一次20g。1個(gè)大修周期（兩年）內(nèi)，一般不需要更換軸承。大修時(shí)，更換非軸伸端的軸承，給軸伸端軸承補(bǔ)充油脂20g。兩個(gè)大修周期更換軸伸端軸承。當(dāng)軸承發(fā)生故障時(shí)，須對(duì)電機(jī)解體，更換相應(yīng)的軸承。

理論知識(shí)

二、交流異步電機(jī)的檢測(cè)(１)電量參數(shù)(２)非電量參數(shù)１.主要技術(shù)性能評(píng)價(jià)參數(shù)(１)負(fù)載特性測(cè)試(２)Ｔ-Ｎ曲線測(cè)試(３)耐久性測(cè)試２.電機(jī)基本電量參數(shù)的檢測(cè)3.電機(jī)性能參數(shù)的測(cè)量4.電機(jī)三相線束是否相互短路檢測(cè)5.電機(jī)三相線絕緣電阻檢測(cè)技能提升

驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能測(cè)試具體步驟如下:1外觀檢查2空轉(zhuǎn)檢查3氣壓檢查4ＵＶＷ絕緣電阻檢查5繞組之間的短路檢測(cè)6繞組之間的斷路檢查7旋變傳感器繞組阻值檢查8安裝回ＵＶＷ三相保護(hù)蓋，緊固螺栓

一、小修項(xiàng)目1、電動(dòng)機(jī)不拆開(kāi)端蓋進(jìn)行檢查，僅做外部修理。2、檢查軸承是否缺油。3、檢查引出線是否有過(guò)熱現(xiàn)象。4、測(cè)量電機(jī)絕緣電阻或測(cè)量吸收比(R60/R15)。5、檢查外殼接地線。二、中修項(xiàng)目1、拆裝電動(dòng)機(jī)前后蓋，測(cè)量絕緣電阻或吸收比。2、修理前后測(cè)量定子和轉(zhuǎn)子間隙。3、清理定子、轉(zhuǎn)子的灰塵和油垢，并檢查通風(fēng)孔是否暢通。4、檢查和清理定、轉(zhuǎn)子槽楔端部綁線、墊塊及端箍綁扎。學(xué)習(xí)小結(jié)

5、檢查轉(zhuǎn)子短路環(huán)和銅條。6、檢查清理軸承。7、檢查轉(zhuǎn)子和風(fēng)葉裝置。8、檢查外殼接地線。9、試驗(yàn)按“電氣設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程”項(xiàng)目進(jìn)行。三、大修（恢復(fù)性修理）項(xiàng)目1、全部完成中修項(xiàng)目2、更換定子線圈。3、更換轉(zhuǎn)子線圈或鼠籠銅條。4、更換轉(zhuǎn)子短路銅環(huán)。5、轉(zhuǎn)子換線或平時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)超過(guò)允許值時(shí)進(jìn)行平衡試驗(yàn)。6、試驗(yàn)“電氣設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程”項(xiàng)目進(jìn)行。學(xué)習(xí)小結(jié)知識(shí)鞏固

知識(shí)鞏固

任務(wù)三

交流異步電機(jī)的運(yùn)行與控制項(xiàng)目描述

交流異步電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，有著各種運(yùn)行控制特性，交流異步電機(jī)的控制系統(tǒng)在異步電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行中起著重要作用，本任務(wù)將圍繞電機(jī)的各部分特性的含義、特點(diǎn)，充分理解異步電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)，并將對(duì)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特性及其檢修方法進(jìn)行說(shuō)明。學(xué)習(xí)目標(biāo)理論知識(shí)

一、三相異步電機(jī)的機(jī)械特性1、電機(jī)控制器1）電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)2）電機(jī)控制器安裝位置及外形2、高壓配電箱1）作用2）安裝位置3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)3、加速踏板深度傳感器5、動(dòng)力CAN總線4、動(dòng)力蓄電池管理器理論知識(shí)

二、永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)工作原理及控制方法1、電機(jī)控制系統(tǒng)原理

永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)組成框圖如圖2-3-9所示。在控制方法中，磁場(chǎng)定向控制FOC和直接轉(zhuǎn)矩控制DTC作為交流電機(jī)的2種高性能控制策略，在實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。

電機(jī)控制器接受擋位開(kāi)關(guān)信號(hào)、加速踏板深度、制動(dòng)踏板深度、旋變等信號(hào)，經(jīng)過(guò)邏輯處理和判斷，來(lái)控制電機(jī)正、反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速等。理論知識(shí)

2、永磁同步電機(jī)的控制方法

新能源汽車(chē)永磁同步電機(jī)的控制較為復(fù)雜，其控制方法也有多種，常見(jiàn)的有矢量控制（磁場(chǎng)定向控制）、直接轉(zhuǎn)矩控制、恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制。（1）矢量控制(２)直接轉(zhuǎn)矩控制(３)恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制(ＶＶＶＦ)(４)智能控制理論知識(shí)

三、永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)檢修１、電機(jī)控制系統(tǒng)各部件檢修(比亞迪ｅ６車(chē)型)

(１)電機(jī)控制器低壓電源電路檢修(３)檢查整車(chē)起動(dòng)流程(４)測(cè)量電機(jī)控制器高壓輸入端與輸出端的電壓(５)檢查直流充電口總成高低壓線束(２)電機(jī)控制器高壓電源電路檢修理論知識(shí)

(６)駐車(chē)回路檢查(８)制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)檢測(cè)(９)高壓配電箱低壓控制端檢測(cè)(７)加速踏板深度傳感器檢測(cè)技能提升

１、電機(jī)控制器(ＶＴＯＧ)低壓電源電路檢測(cè)1(１)拔出低壓插接件2(２)測(cè)量Ｂ３２-３８針腳與車(chē)身地電壓3(３)測(cè)量電機(jī)控制器Ｂ３２-６１針腳與車(chē)身地的電壓4(４)測(cè)量電機(jī)控制器Ｂ３２-６２針腳與車(chē)身地的電壓技能提升

２、檢查交流充電口總成高低壓線束(４)測(cè)量電機(jī)控制器與充電口連接線束(５)測(cè)量充電口(１)打開(kāi)充電口防護(hù)蓋(２)拔下電機(jī)控制器低壓插接件(３)測(cè)量與電機(jī)控制器低壓接口連接線束技能提升

３、加速踏板深度傳感器線路檢測(cè)（１)拆卸加速踏板深度傳感器（2)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打到ＯＮ檔位（3)測(cè)量加速踏板深度傳感器Ｂ３１-２與車(chē)身地的電壓（4)測(cè)量加速踏板深度傳感器Ｂ３１-７與車(chē)身地的電壓（6)測(cè)量加速踏板深度傳感器Ｂ３１-１０與車(chē)身地的電壓（5)測(cè)量加速踏板深度傳感器Ｂ３１-９與車(chē)身地的電壓技能提升

4、制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)檢測(cè)(１)拆下制動(dòng)開(kāi)關(guān)的插接件(２)測(cè)量線束