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1、1,第5章 三相异步电动机的运行与维护,本章要点 l 三相异步电动机的基本知识 l 三相异步电动机绕组的基本知识 三相异步电动机的安装、运行和维护 l三相异步电动机运行前的检查 l三相异步电动机运行中的常见故障和处理及技能训练 l电动机技能训练,2,5.1 三相异步电动机的基本知识,5.1.1三相异步电动机的分类及基本结构,3,三相异步电动机分类,三相异步电动机种类繁多，若按转子结构分为鼠笼式和绕线式异步电动机两大类；若按机壳的防护形式分类，鼠笼式可分为防护式、封闭式、开启式，其外形如图5-1所示。按冷却方式异步电动机可以分为自冷式、自扇冷式、管道通风式、液体冷却式。,4,三相鼠笼式异步电动机
2、的结构,5,1. 定子部分,（1）定子铁心。它是电机主磁路的一部分，为减小铁耗常采用0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠压而成。如图5-3所示。铁心内圆上有均匀分布的槽，用以嵌放三相定子绕组。 （2）定子绕组。它是电机的电路部分，常用高强度漆包铜线按一定规律绕制成线圈，分布均匀地嵌入定子内圆槽内，用以建立旋转磁场，实现能量转换。 （3）机座。机座用于固定和支撑定子铁心和端盖，因此机座应有较好的机械强度和刚度，常用铸铁或铸钢制成，大型电机常用钢板焊接而成。小型封闭式异步电动机表面有散热筋片，以增加散热面积。,6,接线盒内接线,（a）星形联接 （b）三角形联接,7,2转子部分,转子部分是电机
3、的旋转部分，主要由转子铁心、转子绕组、转轴等组成。 转子铁心是电机主磁路的一部分。采用0.5mm厚硅钢片冲片叠压而成，转子铁心外圆上有均匀分布的槽，用以嵌放转子绕组。如图5-5所示。一般小型异步电动机转子铁心直接压装在转轴上。,图5-5 转子铁心冲片,8,转子绕组是转子的电路部分，用以产生转子电动势和转矩，转子绕组有鼠笼式和绕线式两种。根据转子绕组的结构型式，异步电动机分为笼型转子和绕线转子两种。 （1）笼式转子。笼式转子绕组是在转子铁心每个槽内插入等长的裸铜导条。两端分别用铜制短路环焊接成一个整体，形成一个闭合的多相对称回路。若去掉铁心，很像一个装老鼠的笼子，故称鼠笼式转子，如图5-6（a）
4、所示。大型电动机采用铜条绕组，而中小型异步电动机鼠笼式转子槽内常采用铸铝，将导条、端环同时一次浇注成型，如图5-6（b）所示。,9,（a）铜条绕组 （b）铸铝绕组,图5-6 笼式转子,10,（2）绕线式转子。绕线式异步电动机的定子绕组与鼠笼式定子绕组相同，而转子绕组与定子绕组类似，采用绝缘漆包铜线绕制成三相绕组嵌入转子铁心槽内，将它接成星形联接，三个端头分别固定在转轴上的三个相互绝缘的滑环（称为集电环）上，再经压在滑环上的三组电刷与外电路相连，一般绕线转子电动机在转子回路中串电阻，以改变电机的启动和调速性能。三个电阻的另一端也接成星形，如图5-7所示。,11,5-7（a） 绕线式转子,12,图
5、5-7（b）绕线转子串接电阻接线图,13,3. 气隙,异步电动机定、转子之间的气隙很小，中小型异步电动机一般为0.21.5mm。气隙大小对电机性能影响很大，气隙越大，磁阻也越大，产生同样大的磁通，所需的励磁电流I0也越大，电机的功率因数也就越低。但气隙过小，将给装配造成困难，运行时定、转子发生摩擦，而使电机运行不可靠。,14,5.1.2三相异步电动机的铭牌主要技术参数,1型号 异步电动机的型号主要包括产品代号、设计序号、规格代号和特殊环境代号。产品代号表示电机的类型，如Y表示异步电动机，YR表示绕线异步电动机等，产品代号使用字母的意义见表5-2。设计序号用阿拉伯数字表示。规格代号对于中小型异步
6、电动机包括中心高（mm）、机座长度代号、铁心长度代号及磁极数；对于大型异步电动机则包括功率（KW）-磁极数/铁心外径。特殊环境代号使用的字母意义如表5-3所示。,15,2三相异步电动机的额定值,1）额定功率PN：指电动机额定状态下运行时，电动机转子轴上输出的机械功率。单位为kW或W。对于三相异步电动机， PN=UNINNCOSN 10-3 ，其中UN为电动机的额定电压（V），IN为电动机的额定电流（A），N为电动机的额定效率，COSN为电动机的额定功率因数，PN的单位为KW。对于380V的电动机，IN2 PN，因此可以根据电动机的额定功率估算出额定电流，即一千瓦两个电流。 （2）额定电压UN（
7、V）：指电动机额定工作状态时，加在定子绕组上的线电压。 （3）额定电流IN（A）：指电动机额定工作状态时，流入定子绕组的线电流。 （4）额定转速nN(r/min)：指电动机额定工作状态时，电动机转速。 （5）额定频率fN（Hz）：指电动机定子侧电压的频率。我国电网fN=50 Hz。,16,3接线,接线是指在额定电压下运行时，电动机定子三相绕组的联接方式，有三角形联接和星形联接两种。定子绕组采用哪种接线方式取决于定子绕组的耐压等级，若定子绕组能承受220V的电压，电源电压为220V则采用三角形联接，若电源电压为380V，则采用星形联接。,17,4工作制,工作制可分为额定连续工作制S1、短时工作制
8、S2、断续工作制S3三种。,18,5防护等级,“IP”和其后面的数字表示电动机外壳的防护等级。IP表示国际防护等级，其后面的第一个数字代表防尘等级，共分06七个等级；其后面的第二个数字代表防水等级，共分08九个等级，数字越大，表示防护的能力越强。,19,5.1.3交流绕组的基本知识,1交流绕组的几个基本概念 （1）线圈（元件）,20,（2）极矩 两个相邻磁极的中心线之间沿定子铁心内表面所跨过的距离称为极矩，极距一般用每个极面下所占的槽数来表示。即= ，其中Z为定子的槽数，p为磁极对数。 （3）线圈节距y 一个线圈的两有效边所跨过的定子圆周上的距离称为节距，一般用槽数表示。节距y应等于或接近于极
9、距。 当y=时，称为整距绕组；当y时（y=5/6或4/5），称为短距绕组。一般采用短距绕组。,21,（4）机械角度与电角度 电机定子圆周所对应的几何角度为360，该几何角度称为机械角度。而从电磁观点来看，转子导体每经过一对磁极，所产生的感应电动势也就变化一个周期，即360电角度。故一对磁极的电角度便为360电角度。若电动机有p对磁极，转子导体转一周（机械角度为360），所产生的感应电动势也就变化p个周期，则电角度为p360。所以 电角度=p机械角度,22,（5）槽距角 相邻两槽之间的电角度称为槽距角，用表示，由于定子槽在定子圆周内分布是均匀的， 式中，Z为定子槽数，p为磁极对数。 （6）每极每
10、相槽数q 每一个极面下每相所占的槽数为每极每相槽数， 其中m为绕组相数。,23,（7）相带 每个磁极下的每相绕组（即q个槽）所占的电角度为相带。因为每个磁极占的电角度为180，被三相绕组均分，则相带为180/3=60，即在一个磁极下一相绕组占60电角度，称为60相带。 （8）极相组（线圈组） 将一个相带内的q个线圈串联起来就构成一个极相组，又称为线圈组。,24,2交流电机绕组的分布原则和分类,三相电机应具有三相对称绕组，且在空间上应均匀分布且互差120电角度；并且相邻磁极下的导体的感应电动势方向相反，所以交流电机的绕组的排列应遵守以下原则： （1）每相绕组所占槽数要相等，且均匀分布。把定子总槽
11、数Z分为2p等分，每一等分表示一个极距Z/2p；再将每一个极距内的槽数按相数分成3组（三相电机），每一组所占槽数即为每极每相槽数。,25,（2）根据节距的概念，节距y应等于或接近于极距，所以沿一对磁极对应的定子内圆相带的排列顺序Ul，W2，Vl，U2，W1，V2，这样各相绕组线圈所在的相带Ul，Vl，WI（或U2，V2，W2）的中心线恰好为120电角度。如图5-9所示，2极24槽、4极24槽绕组分布图。图中所标的60为电角度，即60相带。,26,图5-9 三相绕组分布端面图,2极24槽、4极24槽绕组分布图。 图中所标的60为电角度，即60相带。,27,（3）规定U1、V1、W1为绕组的首端，
12、U2、V2、W2为绕组的尾端，且当电流由首端流入、尾端流出时为正，当电流由尾端流入、首端流出时为负。这样从正弦交流电波形图的角度看，除电流为零值外的任何瞬时，都是一相为正，两相为负，或两相为正，一相为负。如图5-10所示。按照图5-9画出的2极24槽、4极24槽绕组分布状况，表明了当iU、iV为正，iW为负时的电流方向。,28,图5-10 三相对称交流电波形图,29,3三相单层绕组,单层绕组的每个槽内只放一个线圈边，电机的线圈数是电机槽数的一半。单层绕组分为: 链式绕组 交叉式绕组 同心式绕组,30,（1）单层链式绕组,已知一台Y2-90L-4型三相异步电动机，定子槽数Z=24，2p=4，画出
13、单层链式绕组的展开图。 计算极距、每极每相槽数q、 槽距角。,31,分极分相 首先将槽依次编号，将定子的全部槽数按极数分，每极下分有6槽，磁极按S、N、S、N排列。再将每极下的槽数分成U、V、W三相。要求U1、V1、W1依次相差120电角度，按60相带的排列顺序，并将个槽号填入表5-4中。同样将分极分相画在绕组展开图中，并标出定子导体的电流方向，同一极性下导体的电流方向相同。,32,表5-4 24槽4极电机60相带排列表,33,组成线圈，确定各相绕组的电源引出线，并顺着电流方向把同相线圈联接起来。 由于采用短距绕组，y=-1=6-1=5，按绕组节距要求把相邻异极下的同一相槽中的线圈边连成线圈，
14、所以U1相带中的槽中的线圈边与U2相带中槽中的线圈边组成4个线圈：2-7，8-13，14-19，20-1。然后顺着电流方向把同相线圈联接起来，如图5-11所示。可以看出线圈的联接规律是“头接头，尾接尾”。便构成U相绕组的展开图。,34,图5-11 24槽4极U相单层链式绕组的展开图,35,各相绕组的电源引出线U1、V1、W1应依次相差120电角度，由于相邻两槽相隔的电角度为30，则120电角度应相隔槽，现将U1定在2号槽，则V1应定在2+4=6号槽，W1应定在6+4=10号槽。然后顺着电流方向把同相线圈联接起来，则构成了三相绕组的展开图。如图5-12所示。,36,图5-12 24槽4极单层链式
15、三相绕组的展开图,37,（2）同心式绕组,38,24槽4极三相同心式绕组的展开图,39,（3）单层交叉式绕组,交叉式绕组主要用于q1的奇数（如q=3），4极或2极电机中。 已知一台Y2-132S-4型三相异步电动机，Z1=36槽，2p=4极。画出三相交叉式绕组展开图。 计算极距、每极每相槽数q、 槽距角。,40,分极分相,41,组成线圈，并确定各相绕组的电源引出线，并顺着电流方向把同相线圈联接起来。 各相绕组的电源引出线U1、V1、W1应依次相差120电角度，由于相邻两槽相隔的电角度为20，则120电角度应相隔槽，现将U1定在2号槽，则V1应定在2+6=8号槽，W1应定在8+6=14号槽。然后
16、顺着电流方向把同相线圈联接起来，则构成了三相绕组的展开图。如图5-16所示。,42,图5-15 36槽4极U相交叉式绕组的展开图,43,图5-16 36槽4极单层交叉式绕组的展开图,44,5.1.4三相异步电动机的安装,1电动机安装的基本要求,（1）电动机所用的器材设备，必须适应使用环境的需要。如易爆危险场所，须采用防爆式品种；多尘场所要采用密封式产品等。,（2）电动机必须安装在固定的底座上，各种器材的安装须牢固可靠。,（3）电动机及其他器材的绝缘电阻必须在0.5兆欧以上。,（4）电动机及其开关等设备的外壳上应钉有标明主要性能数据的铭牌。,45,（5）线路导线的绝缘应良好，连接要正规，电源线的截面积必须满足载流量的需要，其最小截面积规定，铜芯线不得小于1平方毫米，铝芯线不得小于2.5平方毫米。电动机线路在室内水平敷设时，离地低于2米的导线，以及垂直敷设时，离地低于1
