【正文】 1 電動(dòng)機(jī)的認(rèn)識、應(yīng)用的維護(hù) 摘 要 ： 近幾十年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，電動(dòng)機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活中都有極其廣泛的的應(yīng)用。由于電動(dòng)機(jī)的發(fā)展及廣泛的應(yīng)用，它的使用、保養(yǎng)和維護(hù)工作也越來越重要。 本文主要介紹了 三相異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)以及特殊電機(jī)的結(jié)構(gòu)、分類、特點(diǎn)和應(yīng)用的知識，還介紹了電動(dòng)機(jī)使用中的注意事項(xiàng)及電動(dòng)機(jī)維的措施。 關(guān)鍵字 ： 電動(dòng)機(jī) 種類 應(yīng)用 維護(hù) 2 第一章 概述 電機(jī)是一種用來將電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電磁 裝置。其運(yùn)行原理基于電磁感應(yīng)定律。電機(jī)的種類與規(guī)格很多，按其電流類型分類，可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)兩大類。按其功能的不同交流電機(jī)可分為交流發(fā)電機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。目前廣泛采用的交流發(fā)電機(jī)是同步發(fā)電機(jī)，這是一種由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)（例如火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)、水電站的水輪機(jī)）產(chǎn)生交流電能的裝置。當(dāng)前世界各國的電能幾乎 均由 同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生 。交流電動(dòng)機(jī)則是由交流電源供電將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置。根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化情況，可分為 同步電動(dòng)機(jī) 和異步電動(dòng)機(jī)兩類。同步電動(dòng)機(jī)是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速始終保持與交流電源的頻率同步不隨所拖動(dòng) 的負(fù)載變化而變化的電動(dòng)機(jī)，它主要用于功率較大，轉(zhuǎn)速不要求調(diào)節(jié)的機(jī)械生產(chǎn)，如大型水泵、空氣壓縮機(jī)、礦井通風(fēng)機(jī)等上面。而交流異步電動(dòng)機(jī)是指由交流電源供電，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化而 稍有變化的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，這是目前使用最多的一類電動(dòng)機(jī)。按供電電源的不同，異步電動(dòng)機(jī)又可分為三相異步電動(dòng)機(jī)和單相異步電動(dòng)機(jī)兩大類。三相異步電動(dòng)機(jī)由三項(xiàng)交流電源供電，由于其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用、使用維護(hù)方便，因此在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及其他各個(gè)領(lǐng)域中都獲得了廣泛采用。根據(jù)我國及世界上一些發(fā)達(dá)國家的統(tǒng)計(jì)表明，在整個(gè)電能消耗中 ，電動(dòng)機(jī)的耗能約占 60%~67%，而在整個(gè)電動(dòng)機(jī)的耗能中，三相異步電動(dòng)機(jī)又居首位。單相異步電動(dòng)機(jī)取用單相交流電源，電動(dòng)機(jī)功率一般都比較小，主要用于家庭、辦公場所等只有單相交流電源的場所，用于電風(fēng)扇、空調(diào)、電冰箱、洗衣機(jī)等電器設(shè)備中。 除上述電動(dòng)機(jī)外，還有一些特殊電機(jī)。特殊電機(jī)是相對與普通的直流和交流電機(jī)而言，就電磁過程及所遵循的基本規(guī)律而言， 它們和普通的電機(jī)沒有本質(zhì)的區(qū)別，只是所起的作用不同。傳動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械用的傳動(dòng)電機(jī)主要用來完成能量的變換，要求具有較高的性能指標(biāo)（如效率和功率因數(shù)等）；而特殊電機(jī)則主要用來完成控制信號的傳遞和變換， 要求他們的技術(shù)性能穩(wěn)定可靠、動(dòng)作靈敏、精度高、體積小、耗電少等。當(dāng)然特殊電機(jī)和普通傳動(dòng)電機(jī)相比，并沒有一個(gè)嚴(yán)格的分界線，有些特殊電機(jī)在控制系統(tǒng)中也起著傳動(dòng)作用。 第二章 三相異步電動(dòng)機(jī) 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 3 作原理 電生磁：在三相對稱定子繞組中通入三相對稱交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場； 磁生電：在旋轉(zhuǎn)磁場中（假設(shè)籠型轉(zhuǎn)子不動(dòng)），轉(zhuǎn)子切割磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電流； 電生力：通電導(dǎo)體在磁場的作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩（與磁場旋轉(zhuǎn)方向一致），轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。 旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向 正序： U— V— W，此時(shí)電動(dòng) 機(jī)正轉(zhuǎn)； 逆序：任意兩相對調(diào)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 即只要任意調(diào)換電動(dòng)機(jī)兩相繞組所接交流電源的相序，旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度 （一）、 P（磁極對數(shù)） =1 在兩極電動(dòng)機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度， 即 n（轉(zhuǎn)速） =60f（頻率） =3000r/min。 （二）、 P=2 兩套三相繞組，在兩極電動(dòng)機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度的一半，故當(dāng)磁極對數(shù)增加一倍，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速減少一半。 P 對磁極 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為 pfn 11 60? （ 21） 1f 為交流電的頻率， Hz； p 為電動(dòng)機(jī)的磁極對數(shù)； 1n 為旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，又稱同步轉(zhuǎn)速， r/min。 轉(zhuǎn)差率 s 同步轉(zhuǎn)速 1n 與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n 只差稱為轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)速差與旋轉(zhuǎn) 磁場轉(zhuǎn)速 1n 之比稱為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率 s ， 11n nns ?? （ 22） )1(60 1 spfn ?? （ 23） 異步電動(dòng)機(jī)的三中運(yùn)行狀態(tài) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)（ 0s1） 4 （ 1） 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)剛開始啟動(dòng)的一瞬間， s=1； （ 2） 如轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 1nn? 則轉(zhuǎn)差率 s=0； （ 3）異步電動(dòng)機(jī)在正常狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)， 0s1。 發(fā)電機(jī)狀態(tài)（ ∞ s0） 電磁制動(dòng)狀態(tài)（ 1s+∞） 三相異步電動(dòng)機(jī)的 結(jié)構(gòu) 分類 按其外殼防護(hù)方式的不同可分為開啟型、防護(hù)型、封閉型三大類；按電動(dòng)機(jī)的不同結(jié)構(gòu)又可分為籠型異步電動(dòng)機(jī)和繞組轉(zhuǎn)自異步電動(dòng)機(jī)；按其外形尺寸及功率的大小可分為大型、中型、小型異步機(jī)電動(dòng)機(jī)等。 結(jié)構(gòu) 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 11 所示。 圖 11 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖 定子 定子是指電動(dòng)機(jī)中靜止不動(dòng)的部分 ，主要包括定子鐵心、定子繞組、機(jī)座、端蓋、罩殼等部件。 各部件作用如下： 定子鐵心（由表面有絕緣層的硅鋼片疊壓而成）：磁路的一部分，嵌放定子繞組； 定子繞組：電路的一部分，能量轉(zhuǎn)換的場所； 機(jī)座：固定定子鐵心和定子繞組； 端蓋：固定支撐轉(zhuǎn)子，密閉。 （ 1） 定子繞組 5 三相 定子繞組根據(jù)其在鐵心槽內(nèi)的布置方式 不同可分為單層繞組和 雙層繞組 。單層繞組用于功率較小的三相異步電動(dòng)機(jī)中，而功率較大的三相異步電動(dòng)機(jī)則采用雙層繞組。三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的主要絕緣項(xiàng)目有以下三種： a、 對地絕緣 定子繞組整體與定子鐵心之間的絕緣。 b、 相間絕緣 各相定子繞組之間的絕緣。 c、 匝間絕緣 每相定子繞組各線匝之間的絕緣。 （ 2） 機(jī)座 封閉式電機(jī)的機(jī)座 外面有散熱筋以增加散熱面積，防護(hù)式電機(jī)的機(jī)座兩端端蓋開有通風(fēng)孔，使電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的空氣可以直接對流，有利于散熱。 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)自指電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分。包括轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)子鐵心作用磁路的一部分，嵌放 轉(zhuǎn) 子繞組 。轉(zhuǎn)子繞組是電路的一部分，分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子兩類。 其他附件 包括軸承、軸承端蓋、風(fēng)扇。 氣隙 屬于磁路部分，氣隙大，則磁阻大，有電源提供的勵(lì)磁電流大，使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的功率因數(shù)低，一般氣隙約 至 。 額定參數(shù) 額定功率 NP 電動(dòng)機(jī)在額定工作狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，允許輸出的機(jī)械功率（ kW）。 額定電流 NI 電動(dòng)機(jī)在額定工作狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，定子電路輸入的線電流（Ａ）。 額定電壓 NU 電動(dòng)機(jī)在額定工作狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，定子電路所加的線電壓（ 380V）。 額定轉(zhuǎn)速 Nn 電動(dòng)機(jī)在額定工作狀態(tài)下 運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速（ r/min）。 接法 6 電動(dòng)機(jī)三相繞組與交流電源的連接方法，分星接和角接兩種。 定額 工作制 a、 連續(xù)定額 電動(dòng)機(jī)按銘牌值工作時(shí)可以長期連續(xù)運(yùn)行。 b、 短時(shí)定額 電動(dòng)機(jī)按銘牌值工作時(shí)只能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)短時(shí)運(yùn)行。 c、 斷續(xù)定額 電動(dòng)機(jī)按銘牌值工作時(shí)，運(yùn)行一段時(shí)間就要停止一段時(shí)間，周而復(fù)始的按一定周期重復(fù)運(yùn)行。 第 三 章 三相異步電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng) 電力拖動(dòng)的基本知識 電力拖動(dòng)系統(tǒng)由電源、電動(dòng)機(jī)、控制設(shè)備、工作機(jī)構(gòu)組成。 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（ T：拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩 LT ：負(fù)載轉(zhuǎn)矩） T= LT 系統(tǒng)處于靜止不動(dòng)或勻速運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)； T LT 系統(tǒng)處于加速狀態(tài)； T LT 系統(tǒng)處于減速狀態(tài)。 負(fù)載的機(jī)械特性 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的機(jī)械特性 a、反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小不變但方向始終與工作機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方向相反?？偸亲璧K電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 b、位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小和方向始終保持不變。 恒功率負(fù)載的機(jī)械特 性：轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比 泵、風(fēng)機(jī)類負(fù)載的機(jī)械特性：轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 概述 起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)通電后轉(zhuǎn)速從零開始逐漸加速到正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程。異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要求： 電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩； 在保證足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩前提下，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流應(yīng)盡量小； 起動(dòng)所需的控制設(shè)備應(yīng)盡量簡單、力求價(jià)格低廉操作及維護(hù)方便； 起動(dòng)過程中的能量 消耗 應(yīng)盡量小。 7 起動(dòng)方式 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式有兩類 。 （ 1） 在額定電壓下的直接起動(dòng)（又稱全壓起動(dòng)，用于容量 小的電動(dòng)機(jī)） （ 2） 降壓起動(dòng)（降低加在定子繞組上的電壓） ： a、 Y— ? 降壓起動(dòng) (起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，只能用于輕載或空載的設(shè)備上 )； b、定子串電阻（電抗）降壓起動(dòng) （不宜頻繁起動(dòng)）； c、定子串自耦變壓器降壓起動(dòng) （用于輕載或空載起動(dòng)）； d、延邊三角形降壓起動(dòng)。 三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式有兩類： （ 1） 轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)（逐級切除）； （ 2） 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)（ 鐵心中產(chǎn)生的渦流損耗和磁滯損耗較大）。 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 調(diào)速就是用人為的方法來改 變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 常用的 調(diào)速方法有以下三種： 變極調(diào)速 —— 改變定子繞組的磁極對數(shù)； 變頻調(diào)速 —— 改變供電電網(wǎng)的頻率； 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 —— 改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。 變極調(diào)速 改變定子繞組的接線方式，就能改變磁極對數(shù)。當(dāng)每相定子繞組中有一般的電流方向改變時(shí)，磁極對數(shù)減半。變極調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是所需設(shè)備簡單，缺點(diǎn)是繞組引出頭較多，調(diào)速技術(shù)少，只用于籠型異步電動(dòng)機(jī)。 變頻調(diào)速 變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍寬、平滑性好、機(jī)械特性較硬等優(yōu)點(diǎn)，有很好的調(diào)速性能，是異步電動(dòng)機(jī)最理想的調(diào)速方法。變頻調(diào)速主要有兩 種控制方式，即恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速和恒功率變頻調(diào)