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三相异步电动机

鏃ユ湡;2019-09-20  鏉ユ簮锛毼粗  浣滆咃細admin

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  三相异步电机(Triple-phase asynchronous motor)是感应电动机的一种,是靠同时接入380V三相交流电流(相位差120度)供电的一类电动机,由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转,存在转差率,所以叫三相异步电动机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速,转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流,并与磁场相互作用产生电磁转矩,实现能量变换。

  与单相异步电动机相比,三相异步电动机运行性能好,并可节省各种材料。按转子结构的不同,三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到了广泛的应用,其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。

  转速旋转,转子导体开始时是静止的,故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势(感应电动势的方向用右手定则判定)。由于转子导体两端被短路环短接,在感应电动势的作用下,转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用(力的方向用左手定则判定)。电磁力对转子轴产生电磁转矩,驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。

  通过上述分析可以总结出电动机工作原理为:当电动机的三相定子绕组(各相差120度电角度),通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

  单层绕组就是在每个定子槽内只嵌置一个线圈有效边的绕组,因而它的线圈总数只有电机总槽数的一半。单层绕组的优点是绕组线圈数少工艺比较简单;没有层间绝缘故槽的利用率提高;单层结构不会发生相间击穿故障等。缺点则是绕组产生的电磁波形不够理想,电机的铁损和噪音都较大且起动性能也稍差,故单层绕组一般只用于小容量异步电动机中。单层绕组按照其线圈的形状和端接部分排列布置的不同,可分为链式绕组、交叉链式绕组、同心式绕组和交叉式同心绕组等几种绕组形式。

  链式绕组是由具有相同形状和宽度的单层线圈元件所组成,因其绕组端部各个线圈像套起的链环一样而得名。单层链式绕组应特别注意的是其线圈节距必须为奇数,否则该绕组将无法排列布置。

  为大于2的奇数时链式绕组将无法排列布置,此时就需要采用具有单、双线、同心式绕组

  单层同心绕组和交叉同心式绕组的优点为绕组的绕线、嵌线较为简单,缺点则为线圈端部过长耗用导线过多。现除偶有用在小容量2极、4极电动机中以外,如今已很少采用这种绕组形式。

  角接时的截面积是星接时的0.58倍。(即角接时线等于星接时的线径总截面积。星接时线等于角接时的线径总截面积)

  电机的内部连接有显极和庶极之分,显极和庶极连接是由电机的设计属性决定的,是不能更改的

  连体半密封的电机定子铁芯拆出:用加热的方法,把定子壳反过来放下面悬空,加热定子外壳当温度达到一定温度时轻轻震一震自己就出来了。

  电动机铭牌上有规定的星形联结和三角形联结,我国3kW以下电动机采用星形联结,3kW以上电动机采用三角形联结,不能接错。

  电动机一般应配有故障保护装置,如热保护装置、电动机电子保护器等,并根据电动机铭牌电流调整保护装置的整定值选择。如电动机负载较稳定,为了更好地保护电动机,可按电动机的实际工作电流来调整保护装置的整定值。电动机的实际工作电流可在电动机负载运转时,用钳形

  当电源的电压、频率与铭牌上的数值偏差超过5%时,电动机不能保证连续输出额定功率。连续工作的电动机不允许过载。

  电动机空载或负载运行不应有断续的或异常的声响或振动,轴承温度不应过高。

  三相异步电动机由固定的定子和旋转的转子两个基本部分组成,转子装在定子内腔里,借助轴承被支撑在两个端盖上。为了保证转子能在定子内自由转动,定子和转子之间必须有一间隙,称为气隙。电动机的气隙是一个非常重要的参数,其大小及对称性等对电动机的性能有很大影响。图2所示为三相笼型异步电动机的组成部件。

  定子三相绕组是异步电动机的电路部分,在异步电动机的运行中起着很重要的作用,是把电能转换为机械能的关键部件。定子三相绕组的结构是对称的,一般有六个出线

  ,置于机座外侧的接线盒内,根据需要接成星形(Y)或三角形(△),如图3所示。

  定子铁心是异步电动机磁路的一部分,由于主磁场以同步转速相对定子旋转,为减小在铁心中引起的损耗,铁心采用0.5mm厚的高导磁硅钢片叠成,硅钢片两面涂有绝缘漆以减小铁心的涡流损耗。

  机座又称机壳,它的主要作用是支撑定子铁心,同时也承受整个电动机负载运行时产生的反作用力,运行时由于内部损耗所产生的热量也是通过机座向外散发。中、小型电动机的机座一般采用铸铁制成。大型电动机因机身较大浇注不便,常用钢板焊接成型。

  转子铁心也是电动机磁路的一部分,也是用硅钢片叠成。与定子铁心冲片不同的是,转子铁心冲片是在冲片的外圆上开槽,叠装后的转子铁心外圆柱面上均匀地形成许多形状相同的槽,用以放置转子绕组。

  笼型转子绕组由置于转子槽中的导条和两端的端环构成。为节约用钢和提高生产率,小功率异步电动机的导条和端环一般都是融化的铝液一次浇铸出来的;对于大功率的电动机,由于铸铝质量不易保证,常用铜条插入转子铁心槽中,再在两端焊上端环。笼型转子绕组自行闭合,不必由外界电源供电,其外形像一个笼子,故称笼型转子,如图4所示。

  异步电动机的气隙是很小的,中小型电动机一般为0.2~2mm。气隙越大,磁阻越大,要产生同样大小的磁场,就需要较大的励磁电流。由于气隙的存在,异步电动机的磁路磁阻远比变压器为大,因而异步电动机的励磁电流也比变压器的大得多。变压器的励磁电流约为额定电流的3%,异步电动机的励磁电流约为额定电流的30%。励磁电流是无功电流,因而励磁电流越大。

  绕组是电动机的组成部分,老化、受潮、受热、受侵蚀、异物侵入、外力的冲击都会造成对绕组的伤害,电机过载、欠电压、过电压,缺相运行也能引起绕组故障。绕组故障一般分为绕组接地、短路、开路、接线错误。如今分别说明故障现象、产生的原因及检查方法。

  绕组受潮使绝缘电阻下降;电动机长期过载运行;有害气体腐蚀;金属异物侵入绕组内部损坏绝缘;重绕定子绕组时绝缘损坏碰铁心;绕组端部碰端盖机座;定、转子磨擦引起绝缘灼伤;引出线绝缘损坏与壳体相碰;过电压(如雷击)使绝缘击穿。

  ⑴观察法。通过目测绕组端部及线槽内绝缘物观察有无损伤和焦黑的痕迹,如有就是接地点。

  ⑶兆欧表法。根据不同的等级选用不同的兆欧表测量每组电阻的绝缘电阻,若读数为零,则表示该项绕组接地,但对电机绝缘受潮或因事故而击穿,需依据经验判定,一般说来指针在“0”处摇摆不定时,可认为其具有一定的电阻值。

  ⑷试灯法。如果试灯亮,说明绕组接地,若发现某处伴有火花或冒烟,则该处为绕组接地故障点。若灯微亮则绝缘有接地击穿。若灯不亮,但测试棒接地时也出现火花,说明绕组尚未击穿,只是严重受潮。也可用硬木在外壳的止口边缘轻敲,敲到某一处等一灭一亮时,说明电流时通时断,则该处就是接地点。

  ⑸电流穿烧法。用一台调压变压器,接上电源后,接地点很快发热,绝缘物冒烟处即为接地点。应特别注意小型电机不得超过额定电流的两倍,时间不超过半分钟;大电机为额定电流的20%-50%或逐步增大电流,到接地点刚冒烟时立即断电。

  ⑹分组淘汰法。对于接地点在铁芯心里面且烧灼比较厉害,烧损的铜线与铁芯熔在一起。采用的方法是把接地的一相绕组分成两半,依此类推,最后找出接地点。

  ⑴绕组受潮引起接地的应先进行烘干,当冷却到60——70℃左右时,浇上绝缘漆后再烘干。

  由于电动机电流过大、电源电压变动过大、单相运行、机械碰伤、制造不良等造成绝缘损坏所至,分绕组匝间短路、绕组间短路、绕组极间短路和绕组相间短路。

  离子的磁场分布不均,三相电流不平衡而使电动机运行时振动和噪声加剧,严重时电动机不能启动,而在短路线圈中产生很大的短路电流,导致线圈迅速发热而烧毁。

  电动机长期过载,使绝缘老化失去绝缘作用;嵌线时造成绝缘损坏;绕组受潮使绝缘电阻下降造成绝缘击穿;端部和层间绝缘材料没垫好或整形时损坏;端部连接线绝缘损坏;过电压或遭雷击使绝缘击穿;转子与定子绕组端部相互摩擦造成绝缘损坏;金属异物落入电动机内部和油污过多。

  ⑴外部观察法。观察接线盒、绕组端部有无烧焦,绕组过热后留下深褐色,并有臭味。

  ⑵探温检查法。空载运行20分钟(发现异常时应马上停止),用手背摸绕组各部分是否超过正常温度。

  ⑷电桥检查。测量个绕组直流电阻,一般相差不应超过5%以上,如超过,则电阻小的一相有短路故障。

  ⑹万用表或兆欧表法。测任意两相绕组相间的绝缘电阻,若读数极小或为零,说明该二相绕组相间有短路。

  ⑺电压降法。把三绕组串联后通入低压安全交流电,测得读数小的一组有短路故障。

  ⑻电流法。电机空载运行,先测量三相电流,在调换两相测量并对比,若不随电源调换而改变,较大电流的一相绕组有短路。

  ⑴短路点在端部。可用绝缘材料将短路点隔开,也可重包绝缘线,再上漆重烘干。

  ⑵短路在线槽内。将其软化后,找出短路点修复,重新放入线槽后,再上漆烘干。

  ⑶对短路线的每相绕组,串联匝数时切断全部短路线,将导通部分连接,形成闭合回路,供应急使用。

  由于焊接不良或使用腐蚀性焊剂,焊接后又未清除干净,就可能造成壶焊或松脱;受机械应力或碰撞时线圈短路、短路与接地故障也可使导线烧毁,在并烧的几根导线中有一根或几根导线短路时,另几根导线由于电流的增加而温度上升,引起绕组发热而断路。一般分为一相绕组端部断线、匝间短路、并联支路处断路、多根导线并烧中一根断路、转子断笼。

  电动机不能启动,三相电流不平衡,有异常噪声或振动大,温升超过允许值或冒烟。

  ⑵绕组各元件、极(相)组和绕组与引接线等接线头焊接不良,长期运行过热脱焊。

  ⑵万用表法。利用电阻档,对“Y”型接法的将一根表棒接在“Y”形的中心点上,另一根依次接在三相绕组的首端,无穷大的一相为断点;“△”型接法的短开连接后,分别测每组绕组,无穷大的则为断路点。

  ⑸电流表法。电机在运行时,用电流表测三相电流,若三相电流不平衡、又无短路现象,则电流较小的一相绕组有部分短断路故障。

  ⑹电桥法。当电机某一相电阻比其他两相电阻大时,说明该相绕组有部分断路故障;

  ⑺电流平衡法。对于“Y”型接法的,可将三相绕组并联后,通入低电压大电流的交流电,如果三相绕组中的电流相差大于10%时,电流小的一端为断路;对于“△”型接法的,先将定子绕组的一个接点拆开,再逐相通入低压大电流,其中电流小的一相为断路。

  ⑴断路在端部时,连接好后焊牢,包上绝缘材料,套上绝缘管,绑扎好,再烘干。

  ⑵绕组由于匝间、相间短路和接地等原因而造成绕组严重烧焦的一般应更换新绕组。

  ⑶对断路点在槽内的,属少量断点的做应急处理,采用分组淘汰法找出断点,并在绕组断部将其连接好并绝缘合格后使用。

  绕组接错造成不完整的旋转磁场,致使启动困难、三相电流不平衡、噪声大等症状,严重时若不及时处理会烧坏绕组。主要有下列几种情况:某极相中一只或几只线圈嵌反或头尾接错;极(相)组接反;某相绕组接反; 多路并联绕组支路接错;“△”、“Y”接法错误。

  电动机不能启动、空载电流过大或不平衡过大,温升太快或有剧烈振动并有很大的噪声、烧断保险丝等现象。

  误将“△”型接成“Y”型;维修保养时三相绕组有一相首尾接反;减压启动是抽头位置选择不合适或内部接线错误;新电机在下线时,绕组连接错误;旧电机出头判断不对。

  ⑴滚珠法。如滚珠沿定子内圆周表面旋转滚动,说明正确,否则绕组有接错现象。

  ⑵指南针法。如果绕组没有接错,则在一相绕组中,指南针经过相邻的极(相)组时,所指的极性应相反,在三相绕组中相邻的不同相的极(相)组也相反;如极性方向不变时,说明有一极(相)组反接;若指向不定,则相组内有反接的线圈。

  ⑶万用表电压法。按接线图,如果两次测量电压表均无指示,或一次有读数、一次没有读数,说明绕组有接反处。

  ⑸定子绕组一相接反时,接反的一相电流特别大,可根据这个特点查找故障并进行维修。

  ⑹把“Y”型接成“△”型或匝数不够,则空载电流大,应及时更正。怎样测量三相异步电动机六股引出线的相同端头用干电池和万用表判别,

  连续运转的三相异步电动机,日常保养内容:外观检查,风扇是否工作正常,是否有异常振动,联轴器连接是否可靠,底座固定是否紧固,轴承工作是否正常(听声音),温度是否正常(红外测温仪),定期检查电线接头和开关触点,工作电流是否正常(钳型电流表),另外绕线式电机还须检查碳刷和滑环。

  ⑴先判别三相绕组的各自的两个首尾端.将万用表调到电阻档进行测量,凡是同一相的线圈就相连接没有阻值,凡不是同一相的线圈就不相通,因此根据万用表可分清两个线端属于同一相绕组引出线。

  ⑵判别其中两侧线圈引出线的同名端,将指针式万用表调到量程最小的直流电流档,再将任意一相的绕组的两个线端接到表上,然后将另一相绕组的两个线端一同分别瞬时碰触一下干电池的正极和负极,在干电池与线圈接通的一瞬间如果表针摆向大于零的一边(也就是顺时针摆动),则电池正极和万用表黑色表笔为同名端,逆则反矣。

  ①大型电动机指电动机机座中心高度大于630mm,或者16号机座及以上.或定子铁芯外径大于990mm者.称为大型电动机。

  ②中型电动机指电动机机座中心高度在355一630mm之间.或者11-15号机座.或定子铁芯外径在560~990mm之间者.称为中型电动机。

  ③小型电动机指电动机机座中心高度在80-315mm.或者10号及以下机座,或定子铁芯外径在125-560mm之间者.称为小型电动机。

  ①恒转速电动机有普通笼型、特殊笼型(深槽式、双笼式、高启动转矩式)和绕线型。

  ②调速电机就是配有有换向器的电动机。一般采用三相并励式的绕线转子电动机(转子控制电阻、转子控制励磁)。

  ③变速电动机有变极电动机、单绕组多速电动机、特殊笼型电动机和转差电动机等。

  ①普通笼型异步电动机适用于小容量、转差率变化小的恒速运行的场所.如鼓风机、离心泵、车床等低启动转矩和恒负载的场合。

  ③双笼型异步电动机适用于中、大型笼型转子电动机.启动转矩较大.但最大转矩稍小。适用于传送带、压缩机、粉碎机、搅拌机、往复泵等需要启动转矩较大的恒速负载上。

  ④特殊双笼型异步电动机采用高阻抗导体材料制成。特点是启动转矩大.最大转矩小,转差率较大.可实现转速调节。适用于冲床、切断机等设备。

  ⑤绕线转子异步电动机适用于启动转矩大、启动电流小的场所,如传送带、压缩机、压延机等设备。

  ②防护式电动机内转动和带电部分有必要的机械保护.但不明显地妨碍通风。按其通风口防护结构不同。有下列三种:网罩式、防滴式、防溅式。防滴式与防溅式不同,防滴式是能防止垂直下落的固体或液体进入电动机内部,而防溅式是能防止与垂线角范围内任何方向的液体或固体进入电动机内部。

  ③封闭式电动机机壳结构能够阻止壳内外空气自由交换.但并不要求完全密封。

  ⑤水密式当电动机浸没在水中时.电动机机壳的结构能够阻止水进入电动机内部。

  ⑦隔爆式电动机机壳的结构能阻止电动机内部的气体爆炸传递到电动机外部.而引起电动机外部的燃烧性气体的爆炸。

  这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目

  5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用,获得较高效率的平滑调速特性。

  该方法适用于不需要无级调速的生产机械,如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。

  变频调速是改变电动机定子电源的频率,从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器,变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类,目前国内大都使用交-直-交变频器。其特点:

  串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差,达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收,再利用产生附加的装置,把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式,串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式,多采用晶闸管串级调速,其特点为:

  2、装置容量与调速范围成正比,投资省,适用于调速范围在额定转速70%-90%的生产机械上;

  绕线式异步电动机转子串入附加电阻,使电动机的转差率加大,电动机在较低的转速下

  运行。串入的电阻越大,电动机的转速越低。此方法设备简单,控制方便,但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速,机械特性较软。

  当改变电动机的定子电压时,可以得到一组不同的机械特性曲线,从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比,因此最大转矩下降很多,其调速范围较小,使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围,调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机,如专供调压调速用的力矩电动机,或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围,当调速在2:1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。

  调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源,常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。调压调速的特点:

  电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源(控制器)三部分组

  成。直流励磁电源功率较小,通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成,改变晶闸管的导通角,可以改变励磁电流的大小。

  电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。电枢和后者没有机械联系,都能自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称主动部分,由电动机带动;磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。当电枢与磁极均为静止时,如励磁绕组通以直流,则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极,其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时,由于电枢与磁极间相对运动,因而使电枢感应产生涡流,此涡流与磁通相互作用产生转矩,带动有磁极的转子按同一方向旋转,但其转速恒低于电枢的转速N1,这是一种转差调速方式,变动转差离合器的直流励磁电流,便可改变离合器的输出转矩和转速。电磁调速电动机的调速特点:

  液力耦合器是一种液力传动装置,一般由泵轮和涡轮组成,它们统称工作轮,放在密封壳体中。壳中充入一定量的工作液体,当泵轮在原动机带动下旋转时,处于其中的液体受叶片推动而旋转,在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时,就在同一转向上给涡轮叶片以推力,使其带动生产机械运转。液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。在工作过程中,改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速,作到无级调速,其特点为:

  此外,绕线转子异步电动机还标有转子额定电势和转子额定电流。前者系指定子绕组加额定电压、转子绕组开路时两集电环之间的电势(线电势);后者系指定子电流为额定值时转子绕组的线]

  答:蓄电池电力不足蓄电池温度过高; 启动电机继电器不工作 ;启动马达传动齿轮与飞轮齿圈不能啮合; 启动电机进入啮合柴油机不能转动或转动无力; 启动电机不转; 启动失效; 柴油机运转后和启动电机不能分离;

  答:并机使用的条件是两台机瞬间的电压、频率、相位相同。俗称“三同时”。用专用并机装置来完成并机工作。一般建议采用全自动并机柜。尽量不用手动并机。因为手动并机的成功或失败取决于人为经验。笔者以20多年从事电力工作的经验斗胆放言,柴油发电机手动并机的可靠成功率等于0。决不能以市电大电源系统可用手动并机的概念来套用小电源系统,因为二者的保护等级是完全不一样的。


 
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