三相异步电动机的起动与调速

2011级机制四班 陈传武 1106014011

摘要：

作电动机运行的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三相异步电动机而感生电动势和电流，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。

关键词 三相异步电动机；基本结构；起动；工作原理；调速

一、三相异步电动机的基本结构

1、定子（静止部分）

（1）定子铁心

作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。

构造：定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。

定子铁心槽型有以下几种：半闭口型槽，半开口型槽，开口型槽。

（2）定子绕组

作用：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。 构造：由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。

（3）机座

作用：固定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。

2、转子（旋转部分）

（1）三相异步电动机的转子铁心：

作用：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。

（2）三相异步电动机的转子绕组

作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。

构造：分为鼠笼式转子和绕线式转子。

3、三相异步电动机的其它附件

端盖：支撑作用。

轴承：连接转动部分与不动部分。

轴承端盖：保护轴承。

风扇：冷却电动机

二．三相异步电动机起启动

1.直接起动

直接起动就是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到具有额定电压的电源上。这种起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。

2.降压起动

如果电动机直接启动时所引起的线路电压较大，必须采用降压起动，就是在启动时将低价在电动机定子绕组上的电压，以减少起动电流。

三、三相异步电动机的工作原理

定子绕组接上三相电源后，电动机便产生旋转磁场，所谓旋转磁场就是指电动机内定子和转子之间气隙的圆周上按正弦规律分布的，能够围绕着电动机在空间不断旋转的磁场。转子与旋转磁场之间存在相对运动。转子导条被旋转磁场的磁力线切割而产生感应电动势，它在转子绕组中感应出电流，两者相互作用产生电磁转矩，使转子转动起来。从而将电能转化为转轴的机械能。

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。

四．三相异步电动机的调速

1.变频调速

变频调速装置主要有整流器和逆变器两大部分组成。整流器先将频率f为50Hz的三相交流电变换为直流电，再由逆变器变换为频率f1可调、电压有效值U1也可调的三相交流电，供给三相笼型电动机。由此可得到电动机的无级调速，并具有硬的机械特性。

2．变级调速

由式n0=60f1/p可知，如果磁极对数p减小一半，则旋转磁场的转速n0便提高一倍，转子转速n差不多也提高一倍。因此改变p可以得到不同的转速。

3.只要在绕线转子电动机的转子电路中接入一个调速电阻（和起动电阻一

1

样接入），改变电阻的大小，就可得到平滑调速。

总结：

1、三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。

2、欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组，并且旋转的磁场和闭合的转子绕组的转速不同，这也是“异步”二字的含义；

3、三相电源流过在空间互差一定角度按一定规律排列的三相绕组时，便会产生旋转磁场；

4、旋转磁场的方向是由三相绕组中电源相序决定的；

5、三相异步电动机旋转磁场的转速n0与电动机磁极对数p有关，它们的关系是：

n0?60f1p

6、转差率s——用来表示转子转速n与磁场转速n0相差的程度的物理量。即：

s?n0?n

n0??nn0

转差率是异步电动机的一个重要的物理量，异步电动机运行时，转速与同步转速一般很接近，转差率很小。在额定工作状态下约为0.015~0.06之间。

7、三相异步电动机中的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压器的原绕组，转子绕组（一般是短接的）相当于副绕组。

参考文献:

[1] 才家刚.电动机使用与维理技术. 北京：水利水电出版社，1998.

[2] 付家才.电机工程实践技术.北京：化学工业出版社，2003

[3] 张曾常.电机绕组接线速成.北京：机械工业出版社，1996

[4] 松柏.三相电动机修理自学指导.北京：北京科学技术出版社，2001

2

第二篇：三相异步电动机论文

三相异步电动机维修及故障排除

摘要：介绍三相异步电动机的结构特点及损坏情况，根据近几年在三

相异步电动机检修中的经验，总结出三相异步电动机的检修方法及在

试运转试验中常见的几种故障及排除方法。

关键词：三相异步电动机 检修 定子绕组 单相运行的原因

1 概况

经过多年的摸索，不断总结实践经验，目前为止三相异步电动机的检修质量和判断故障点的速度都得到了很大的提高，得到了广大客户的认可。三相异步电动机又叫感应电动机，它是一种结构简单、坚固耐用、使用和维护方便、运行可靠的电动机，它主要是：由定子和转子组成。目前绝大多数动力设备，如机床、起重设备、运输机械、鼓风机、各种泵类以及日常生活中的电扇、医疗设备等装置中广泛应用。三相异步电动机要定期检修，方能保证可靠运行。它的检修有一般维修，也有恢复性大修。随着使用年限的增长，使用数量的增多，损坏情况也不断增加，恢复性大修数量也逐年上升。

2 结构特点及损坏情况

三相异步电动机是由固定部分—定子和转动部分—转子组成的，定子与转子之间留有相对运动所必须的空气隙。定子是电动机的静止部分，主要由定子铁心、定子绕组和机座等部件组成。定子铁心它作为电动机的磁路，一般由0.35～0.5mm的硅钢片叠压而成，钢片的表面涂有绝缘漆，内圆表面冲有均匀分布的槽，槽内嵌放定子绕组。定子绕组的作用是通入三相交流电流，产生旋转磁场。通常绕组是用高强度漆包线绕制成各种型式的线圈，嵌入定子

槽内。机座是固定定子铁心和定子绕组，并以两个端盖支承转子，同时起到保护整个电动机和发散电动机运行中所产生热量的作用。转子是电动机的旋转部分，主要由转子铁心、转子绕组、转轴、端盖等部件组成。转子铁心它作为电动机的磁路是由0.35～0.5mm的硅钢片叠压而成，固定在转轴上。转子表面冲有均匀分布的槽，槽内嵌放转子绕组。转子绕组用以切割定子磁场，产生感应电势和电流，并在旋转磁场作用下使转子转动。转轴用以传递转矩，支撑转子的重量，一般由钢及合金经过机械加工而成。端盖一般为铸铁件装在机座的两侧，起支撑转子的作用。三相异步电动机主要有下面几种损坏情况：（1）滚动轴承安装不正确造或润滑脂不合适，造成轴和轴承发生磨擦，使轴磨损严重而损坏。（2）定子绕组损坏。主要原因是电机过载、匝间、相间、短路、对地击穿等造成定子绕组损坏。

3 三相电动机的定期检修

为了避免和减少三相异步电动机突然损坏事故，三相异步电动机需要定期保养和检修。如遇有电动机过热和定子绕组绝缘太低时，须立即进行检修。三相异步电动机的检修方法是：将电动机进行解体，对各零件先进行清理，再对它们作表观检查，是否有异常。然后对关键部位的尺寸进行测量，对电机绕组作电气检查。

（1）机械检查。检查电机的外壳和端盖是否有裂缝现象，如有裂缝应进行焊接和更换。检查转子由一侧到另一侧的轴向游隙，测量时将长500~600mm的塞

尺，塞入定、转子之间，按4个或8个等分位置来测量气隙，然后取其平均值。表1列出了三相异步电动机气隙大小的参考数值，该数值系指两边尺寸的总和。如平均值与参考值偏差较大，则应检查转轴是否弯曲，装配工艺是否妥当。另外用手拨动转子，看是否能转动，如转不动看是否有异物卡住，轴承是否良好。然后根据情况更换轴承、轴套。测量检查叶轮的上、下外止口和与它们相配合的环及电机内径的尺寸，这两个配合间隙是否在检修标准规定的范围内，超差时需更换零件或采取其它措施（如：堆焊、镶套）使配合间隙达到规定要求。

否则将影响电机的性能、轴向平衡力等。观察检查定、转子的表观情况，尤其要注意焊缝处有无异常情况。

（2）电气检查。直流电阻检查：三相电阻的不平衡度不得超过2%。绝缘电阻检查：三相异步电动机绕组的绝缘电阻一般能达到100MΩ以上。如低于5MΩ时需分析原因，绝缘是否受潮，或绕组因绝缘不好而接地等，如经电桥实验检测三相电阻平衡无问题，则纯属绝缘受潮，需进行干燥处理，如定子三相电阻不平衡，则需对电机线圈三相分别做对地耐压实验及匝间实验，查出接地点。多采用F级绝缘。漆包线，槽绝缘、槽楔、绝缘套管、引接线及浸渍漆等均需采用H级绝缘的材料。75kW以下的定子绕组更换大多采用B级绝缘。漆包线，槽绝缘、槽楔、绝缘套管、引接线及浸渍漆等均需采用B级绝缘的材料。电机更换绕组的原则是：按原样修复，尤其是线圈匝数不可随意变动，匝数变化将明显影响电机的主要性能，线径则只要接近原总面积即可，绕组形式、线圈跨距也不要变动。

（3）总装和检查性试验。在完成定、转子的修理后，备好合格的轴承、轴套、密封圈等即可进行总装。装配完成后用手转动转子，转动应均匀、灵活，转子应

有一定的轴向窜动量，其窜动量应在检修标准规定的范围内：完成总装后再检查一下直流电阻和绝缘电阻等，认为电气性能正常后，将三相异步电动机做耐压实验，最后进行试运转观察其电流、转速、振动等有无异常。

4 三相异步电动机的恢复性大修

绕组损坏的三相异步电动机，需进行恢复性大修。损坏情况一般是定子绕组发生对地、相间击穿，线圈匝间短路，过载而造成绕组烧毁。均需更换定子线圈。

（1）定子绕组更换 75kW以上的定子绕组更换大电动机的容量k W/0.5～0.75/1～2/2～

7.5/10～15/20～40/50～75/100～180/200～250/正常气隙:m m/

0.25/0.30/0.35/0.40/0.50/0.65/0.80/1.00//增大的气隙/m m/0.40/0.50/

0.65/0.65/0.80/1.00/1.25/1.50//正常气隙:m m/0.30/0.35/0.50/0.65/0.80/

1.00/1.25/1.50//增大的气隙:m m/0.50/0.50/0.80/1.00/1.25/1.50/1.75/

5 电动机单相运行产生的原因及预防措施 １、熔断器熔断

⑴故障熔断：主要是由于电机主回路单相接地或相间短路而造成熔断器熔断。

预防措施：选择适应周围环境条件的电动机和正确安装的低压电器及线路，并要定期加以检查，加强日常维护保养工作，及时排除各种隐患。

⑵非故障性熔断：主要是熔体容量选择不当，容量偏小，在启动电动机时，受启动电流的冲击，熔断器发生熔断。

熔断器非故障性熔断是可以避免的，不要片面认为在能躲过电机的启动电流的情况下，熔体的容量尽量选择小一些的，这样才能够保护电机。我们要明确一点那就是熔断器只能保护电动机的单相接地和相间短路事故，它绝不能作为电动机的过负荷保护。

２、正确选择熔体的容量

一般熔体额定电流选择的公式为：额定电流＝Ｋ×电动机的额定电流

⑴耐热容量较大的熔断器（有填料式的）?Ｋ值可选择1.5～2.5。⑵耐热容量较小的熔断器Ｋ值可选择４～６。对于电动机所带的负荷不同，?Ｋ值也相应不同，如电动机直接带动风机，?那么Ｋ值可选择大一些，如电动机的负荷不大，Ｋ值可选择小一些，具体情况视电机所带的负荷来决定。此外，熔断器的熔体和熔座之间必需接触良好，否则会引起接触处发热，使熔体受外热而造成非故障性熔断。

在安装电动机的过程中，应采用恰当的接线方式和正确的维护方法。

⑴对于铜、铝连接尽可能使用铜铝过渡接头，如没有铜铝接头，可在铜接头出挂锡进行连接。

⑵对于容量较大的插入式熔断器，?在接线处可加垫薄铜片（0.2mm），这样的效果会更好一些。⑶检查、调整熔体和熔座间的接触压力。⑷接线时避免损伤熔丝，紧固要适中，接线处要加垫弹簧垫圈。

３、主回路方面易出现的故障

⑴接触器的动静触头接触不良。其主要原因是：接触器选择不当，触头的灭弧能力小，?使动静触头粘在一起，三相触头动作不同步，造成缺相运行。预防措施：选择比较适合的接触器。⑵使用环境恶劣如潮湿、?振动、有腐蚀性气体和散热条件差等，造成触头损坏或接线氧化，接触不良而造成缺相运行。预防措施：选择满足环境要求的电气元件，防护措施要得当，强制改善周围环境，定期更换元器件。⑶不定期检查，接触器触头磨损严重，表面凸凹不平，使接触压力不足而造成缺相运行。预防措施：根据实际情况，确定合理的检查维护周期，进行严细认真的维护工作。⑷热继电器选择不当，使热继电器的双金属片烧断，造成缺相运行。预防措施：选择合适的热继电器，尽量避免过负荷现象。⑸安装不当，造成导线断线或导线受外力损伤而断相。预防措施：在导线和电缆的施工过程中，要严格执行“规范”严细认真，文明施工。⑹电器元件质量不合格，容量达不到标称的容量，造成触点损坏、粘死等不正常的现象。预防措施：选择适合的元器件，安装前应进行认真的检查。⑺电动机本身质量不好，线圈绕组焊接不良或脱焊；引线与线圈接触不良。预防措施：选择质量较好的电动机。

4 单相运行的分析

根据电动机接线方式的不同，在不同负载下，发生单相运行的电流也不同，因此，采取的保护方式也不同。//例如：Ｙ型接线的电动机发生单相运行时，其电机相电流等于

线电流，其大小与电动机所带的负载有关。//当△型接线的电动机内部断线时，电动机变成∨型接线，相电流和线电流均与电动机负载成比例增长，在额定电流负载下，两相相电流应增大1.5倍，一相线电流增加到1.5倍，其它两相线电流增加√３／２倍。//当△型接线的电动机外部断线时，此时电动机两相绕组串联后与第三组绕组并联接于两相电压之间，线电流等于绕组并联之路电流之和，与电动机负荷成比例增长，在额定负载情况下，线电流增大３／２倍，串接的两绕组电流不变，另外一相电流将增大１／２倍。//在轻载情况下，线电流从轻电流增加到额定电流，接两相绕组电流保持轻载电流不变，第三相电流约增加1.2倍左右。//所以角型接线的电动机在单相运行时，其线电流和相电流不但随断线处的不同发生变化，而且还根据负载不同发生变化。//综上所述，造成电动机单相运行的原因无非是以下的几种原因造成的：１、环境恶劣或某种原因造成一相电源断相。２、保险非正常性熔断。

３、启动设备及导线、触头烧伤或损坏、松动，接触不良，选择不当等造成电源断一

相。

４、电动机定子绕组一相断路。５、新电机本身故障。６、启动设备本身故障。

6 其他常见的电机故障及排除方法

（1）通电后电动机不能转动，但无异响，也无异味和冒烟。则检查电源回路开关，熔丝、接线盒处是否有断点，如有则进行修复。（2）通电后电动机不转，然后熔丝烧断则说明可能缺一相电源或定子绕组相间短路、定子绕组接地、定子绕组接线错误等原因。然后一一排除这些故障。首先检查刀闸是否有一相未合好，电源回路是否有一相断线，如有则进行修复电源回路，若无则用兆欧表、万用表、耐压机、匝间试验仪、电桥逐一排除查找出故障点。（3）电动机空载电流不平衡，三相相差大则可能是重绕时，定子三相绕组匝数不相等、绕组首尾端接错、电源电压不平衡、绕组存在匝间短路、线圈反接等故障。通过绕组匝间冲击耐电压

试验仪、电桥试验等逐一排除和消除这些故障。（4）电动机空载电流平衡，但数值大。可能是修复时，定子绕组匝数减少过多，或Y接电动机误接为Δ，或电机装配中，转子装反，使定子铁芯未对齐，有效长度减短。或大修拆除旧绕组时，使用热拆法不当，使铁芯烧损。这些问题则通过逐一排除进行修复，若是匝数减少的问题，则重绕定子绕组恢复正确匝数。若是接法错误，则改接为Y，若是装配错误和铁芯烧损则重新装配，检修铁芯等来解决。 7 结 论

通过对三相异步电动机的维修，不断总结实践经验，使我对电动机的质量有了很大的提高。我们不仅初步理顺了电动机的管理体制，建立了一套较规范的检修管理流程，使维修工作走上规范化管理道路。

参考文献：

1 彭鸿才 《电机原理及拖动基础》 北京邮电大学出版社

2 刘宗富 《电机学》 北京冶金工业出版社

3 李发海 《电机与拖动基础》 北京清华大学出版社