【正文】 1 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與維護(hù) ? 本章要點(diǎn) ? l 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本知識(shí) ? l 三相異步電動(dòng)機(jī)繞組的基本知識(shí) ? l三相異步電動(dòng)機(jī)的安裝 、 運(yùn)行和維護(hù) ? l三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 前的檢查 ? l三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的常見故障和處理及技能訓(xùn)練 ? l電動(dòng)機(jī)技能訓(xùn)練 2 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本知識(shí) 3 三相異步電動(dòng)機(jī)分類 ? 三相異步電動(dòng)機(jī)種類繁多，若按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為鼠籠式和繞線式異步電動(dòng)機(jī)兩大類；若按機(jī)殼的防護(hù)形式分類，鼠籠式可分為防護(hù)式、封閉式、開啟式，其外形如圖 51所示。按冷卻方式異步電動(dòng)機(jī)可以分為自冷式、自扇冷式、管道通風(fēng)式、液體冷卻式。 4 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 5 1. 定子部分 ? （ 1） 定子鐵心 。 它是電機(jī)主磁路的一部分 ， 為減小鐵耗常采用 而成 。 如圖 53所示 。 鐵心內(nèi)圓上有均勻分布的槽 ， 用以嵌放三相定子繞組 。 ? （ 2）定子繞組。它是電機(jī)的電路部分，常用高強(qiáng)度漆包銅線按一定規(guī)律繞制成線圈，分布均勻地嵌入定子內(nèi)圓槽內(nèi)，用以建立旋轉(zhuǎn)磁場，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。 ? （ 3）機(jī)座。機(jī)座用于固定和支撐定子鐵心和端蓋，因此機(jī)座應(yīng)有較好的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，常用鑄鐵或鑄鋼制成，大型電機(jī)常用鋼板焊接而成。小型封閉式異步電動(dòng)機(jī)表面有散熱筋片，以增加散熱面積。 6 接線盒內(nèi)接線 U1 V1 W1V2U2W2W2 U2 V2W1V1U1 （ a） 星形聯(lián)接 （ b） 三角形聯(lián)接 7 2．轉(zhuǎn)子部分 ? 轉(zhuǎn)子部分是電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分 ， 主要由轉(zhuǎn)子鐵心 、 轉(zhuǎn)子繞組 、 轉(zhuǎn)軸等組成 。 ? 轉(zhuǎn)子鐵心是電機(jī)主磁路的一部分 。 采用 沖片疊壓而成 ， 轉(zhuǎn)子鐵心外圓上有均勻分布的槽 ， 用以嵌放轉(zhuǎn)子繞組 。 如圖 55所示 。 一般小型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上 。 圖 55 轉(zhuǎn)子鐵心沖片 8 ? 轉(zhuǎn)子繞組是轉(zhuǎn)子的電路部分，用以產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢和轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠式和繞線式兩種。根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)型式，異步電動(dòng)機(jī)分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線轉(zhuǎn)子兩種。 ? （ 1）籠式轉(zhuǎn)子?；\式轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心每個(gè)槽內(nèi)插入等長的裸銅導(dǎo)條。兩端分別用銅制短路環(huán)焊接成一個(gè)整體，形成一個(gè)閉合的多相對(duì)稱回路。若去掉鐵心，很像一個(gè)裝老鼠的籠子，故稱鼠籠式轉(zhuǎn)子，如圖56（ a） 所示。大型電動(dòng)機(jī)采用銅條繞組，而中小型異步電動(dòng)機(jī)鼠籠式轉(zhuǎn)子槽內(nèi)常采用鑄鋁，將導(dǎo)條、端環(huán)同時(shí)一次澆注成型， 如圖 56（ b） 所示。 9 （ a） 銅條繞組 （ b） 鑄鋁繞組 圖 56 籠式轉(zhuǎn)子 10 ? （ 2）繞線式轉(zhuǎn)子。繞線式異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組與鼠籠式定子繞組相同，而轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組類似，采用絕緣漆包銅線繞制成三相繞組嵌入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，將它接成星形聯(lián)接，三個(gè)端頭分別固定在轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)相互絕緣的滑環(huán)（稱為集電環(huán)）上，再經(jīng)壓在滑環(huán)上的三組電刷與外電路相連，一般繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子回路中串電阻，以改變電機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速性能。三個(gè)電阻的另一端也接成星形， 如圖 57所示。 11 57（ a） 繞線式轉(zhuǎn)子 12 圖 57（ b） 繞線轉(zhuǎn)子串接電阻接線圖 13 3. 氣隙 ? 異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙很小，中小型異步電動(dòng)機(jī)一般為 ~。 氣隙大小對(duì)電機(jī)性能影響很大，氣隙越大，磁阻也越大，產(chǎn)生同樣大的磁通，所需的勵(lì)磁電流 I0也越大，電機(jī)的功率因數(shù)也就越低。但氣隙過小，將給裝配造成困難，運(yùn)行時(shí)定、轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦，而使電機(jī)運(yùn)行不可靠。 14 ? 1．型號(hào) ? 異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)主要包括產(chǎn)品代號(hào)、設(shè)計(jì)序號(hào)、規(guī)格代號(hào)和特殊環(huán)境代號(hào)。產(chǎn)品代號(hào)表示電機(jī)的類型，如 Y表示異步電動(dòng)機(jī)， YR表示繞線異步電動(dòng)機(jī)等 ，產(chǎn)品代號(hào)使用字母的意義見 表 52。設(shè)計(jì)序號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。規(guī)格代號(hào)對(duì)于中小型異步電動(dòng)機(jī)包括中心高（ mm）、 機(jī)座長度代號(hào)、鐵心長度代號(hào)及磁極數(shù)；對(duì)于大型異步電動(dòng)機(jī)則包括功率（ KW） 磁極數(shù) /鐵心外徑。特殊環(huán)境代號(hào)使用的字母意義如 表 53所示。 15 2．三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值 ? 1） 額定功率 PN： 指電動(dòng)機(jī)額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí) ， 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械功率 。 單位為 kW 或 W。 對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī) ， PN=UNINη NCOSφ N 103 ， 其中 UN為電動(dòng)機(jī)的額定電壓 （ V） ，IN為電動(dòng)機(jī)的額定電流 （ A） ， η N為電動(dòng)機(jī)的額定效率 ， COSφ N為電動(dòng)機(jī)的額定功率因數(shù) ， PN的單位為 KW。 對(duì)于 380V的電動(dòng)機(jī) ，IN≈ 2 PN， 因此可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定功率估算出額定電流 ， 即一千瓦兩個(gè)電流 。 ? （ 2） 額定電壓 UN（ V） ： 指電動(dòng)機(jī)額定工作狀態(tài)時(shí) ， 加在定子繞組上的線電壓 。 ? （ 3） 額定電流 IN（ A） ： 指電動(dòng)機(jī)額定工作狀態(tài)時(shí) ， 流入定子繞組的線電流 。 ? （ 4） 額定轉(zhuǎn)速 nN(r/min)： 指電動(dòng)機(jī)額定工作狀態(tài)時(shí) ， 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 。 ? （ 5）額定頻率 fN（ Hz）： 指電動(dòng)機(jī)定子側(cè)電壓的頻率。我國電網(wǎng)fN=50 Hz。 16 3．接線 ? 接線是指在額定電壓下運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子三相繞組的聯(lián)接方式，有三角形聯(lián)接和星形聯(lián)接兩種。定子繞組采用哪種接線方式取決于定子繞組的耐壓等級(jí)，若定子繞組能承受 220V的電壓，電源電壓為 220V則采用三角形聯(lián)接，若電源電壓為 380V， 則采用星形聯(lián)接。 17 4．工作制 ? 工作制可分為額定連續(xù)工作制 S 短時(shí)工作制 S 斷續(xù)工作制 S3三種。 18 5．防護(hù)等級(jí) ? “ IP”和其后面的數(shù)字表示電動(dòng)機(jī)外殼的防護(hù)等級(jí)。 IP表示國際防護(hù)等級(jí)，其后面的第一個(gè)數(shù)字代表防塵等級(jí)，共分 0~6七個(gè)等級(jí)；其后面的第二個(gè)數(shù)字代表防水等級(jí)，共分 0~8九個(gè)等級(jí)，數(shù)字越大，表示防護(hù)的能力越強(qiáng)。 19 ? 1．交流繞組的幾個(gè)基本概念 ? （ 1） 線圈 （ 元件 ） 端部有效邊（a）單匝線圈 （b）多匝線圈 （c）多匝線圈簡化圖20 ? （ 2） 極矩 τ ? 兩個(gè)相鄰磁極的中心線之間沿定子鐵心內(nèi)表面所跨過的距離稱為極矩 τ ， 極距一般用每個(gè)極面下所占的槽數(shù)來表示。即 τ = ，其中 Z為定子的槽數(shù)， p為磁極對(duì)數(shù)。 ? （ 3） 線圈節(jié)距 y ? 一個(gè)線圈的兩有效邊所跨過的定子圓周上的距離稱為節(jié)距 ，一般用槽數(shù)表示 。 節(jié)距 y應(yīng)等于或接近于極距 τ 。 ? 當(dāng) y=τ 時(shí) ， 稱為整距繞組；當(dāng) yτ 時(shí) （ y=5/6τ 或 4/5τ ） ，稱為短距繞組 。 一般采用短距繞組 。 ? pZ221 ? （ 4） 機(jī)械角度與電角度 ? 電機(jī)定子圓周所對(duì)應(yīng)的幾何角度為 360176。 ， 該幾何角度稱為機(jī)械角度 。 而從電磁觀點(diǎn)來看 ， 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體每經(jīng)過一對(duì)磁極 ， 所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢也就變化一個(gè)周期 ， 即 360176。 電角度 。 故一對(duì)磁極的電角度便為 360176。電角度 。 若電動(dòng)機(jī)有 p對(duì)磁極 ， 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體轉(zhuǎn)一周 （ 機(jī)械角度為 360176。 ） ， 所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢也就變化 p個(gè)周期 ， 則電角度為 p 360176。 。 所以 ? 電角度 =p 機(jī)械角度 22 ? （ 5） 槽距角 α ? 相鄰兩槽之間的電角度稱為槽距角 ， 用 α 表示 ， 由于定子槽在定子圓周內(nèi)分布是均勻的 ， ? ? 式中 ， Z為定子槽數(shù) ， p為磁極對(duì)數(shù) 。 ? （ 6） 每極每相槽數(shù) q ? 每一個(gè)極面下每相所占的槽數(shù)為每極每相槽數(shù)， ? 其中 m為繞組相數(shù)。 Z360p ????pmZq2?23 ? （ 7） 相帶 ? 每個(gè)磁極下的每相繞組 （ 即 q個(gè)槽 ） 所占的電角度為相帶 。 因?yàn)槊總€(gè)磁極占的電角度為 180176。 ， 被三相繞組均分 ， 則相帶為 180176。 /3=60176。 ， 即在一個(gè)磁極下一相繞組占 60176。 電角度 ， 稱為 60176。 相帶 。 ? （ 8） 極相組 （ 線圈組 ） ? 將一個(gè)相帶內(nèi)的 q個(gè)線圈串聯(lián)起來就構(gòu)成一個(gè)極相組，又稱為線圈組。 24 2．交流電機(jī)繞組的分布原則和分類 ? 三相電機(jī)應(yīng)具有三相對(duì)稱繞組 ， 且在空間上應(yīng) 均勻分布且 互差 120176。 電角度；并且相鄰磁極下的導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢方向相反 ， 所以交流電機(jī)的繞組的排列應(yīng)遵守以下原則： ? （ 1）每相繞組所占槽數(shù)要相等，且均勻分布。把定子總槽數(shù) Z分為 2p等分，每一等分表示一個(gè)極距 Z/2p；再將每一個(gè)極距內(nèi)的槽數(shù)按相數(shù)分成 3組（三相電機(jī)），每一組所占槽數(shù)即為每極每相槽數(shù)。 25 ? （ 2）根據(jù)節(jié)距的概念，節(jié)距 y應(yīng)等于或接近于極距，所以沿一對(duì)磁極對(duì)應(yīng)的定子內(nèi)圓相帶的排列順序 Ul，W2， Vl， U2， W1， V2， 這樣各相繞組線圈所在的相帶 Ul， Vl， WI（ 或 U2， V2， W2） 的中心線恰好為120176。電角度。 如圖 59所示 ， 2極 24槽、 4極 24槽繞組分布圖。圖中所標(biāo)的 60176。為電角度，即 60176。相帶。 26 圖 59 三相繞組分布端面圖 V2U2V1W2 U1V2W1U2V1W2U1W112 345678910111213141516171819202122232460 176。V2W1U2V1W2U124232221201918171615 141312111098765432160176。 2極 24槽 、 4極 24槽繞組分布圖 。 圖中所標(biāo)的 60176。 為電角度 ， 即 60176。 相帶 。 27 ? （ 3）規(guī)定 U V W1為繞組的首端， U V W2為繞組的尾端，且當(dāng)電流由首端流入、尾端流出時(shí)為正，當(dāng)電流由尾端流入、首端流出時(shí)為負(fù)。這樣從正弦交流電波形圖的角度看，除電流為零值外的任何瞬時(shí)，都是一相為正，兩相為負(fù)，或兩相為正，一相為負(fù)。 如圖 510所示。按照 圖 59畫出的 2極 24槽、 4極 24槽繞組分布狀況，表明了當(dāng) iU、 iV為正， iW為負(fù)時(shí)的電流方向。