電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又稱“異步電動(dòng)機(jī)（asynchronousmotor）”，即轉(zhuǎn)子置于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，獲得一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，因而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。

轉(zhuǎn)子是可轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)體，通常多呈鼠籠狀。定子是電動(dòng)機(jī)中不轉(zhuǎn)動(dòng)的部分，主要任務(wù)是產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并不是用機(jī)械方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。而是以交流電通于數(shù)對(duì)電磁鐵中，使其磁極性質(zhì)循環(huán)改變，故相當(dāng)于一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。這種電動(dòng)機(jī)并不像直流電動(dòng)機(jī)有電刷或集電環(huán)，依據(jù)所用交流電的種類(lèi)有單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)，單相電動(dòng)機(jī)用在如洗衣機(jī)，電風(fēng)扇等；三相電動(dòng)機(jī)則作為工廠的動(dòng)力設(shè)備。

發(fā)明者

尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla，1856年7月10日~1943年1月7日），塞爾維亞裔美籍發(fā)明家、機(jī)械工程師、電氣工程師。他被認(rèn)為是電力商業(yè)化的重要推動(dòng)者之一，并因主持設(shè)計(jì)了現(xiàn)代交流電系統(tǒng)而最為人知。在邁克爾·法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)上，特斯拉在電磁場(chǎng)領(lǐng)域有著多項(xiàng)革命性的發(fā)明。1887年發(fā)明感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，他的多項(xiàng)相關(guān)專(zhuān)利以及電磁學(xué)的理論研究工作是現(xiàn)代的無(wú)線通信和無(wú)線電的基石。

工作原理

通過(guò)定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（其轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速n1）與轉(zhuǎn)子繞組的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而使轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流與磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速逐漸接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，感應(yīng)電流逐漸減小，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)減小，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速。為了描述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與同步轉(zhuǎn)速n1之間的差別，引入轉(zhuǎn)差率（slip）。

基本結(jié)構(gòu)

單相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

單相異步電動(dòng)機(jī)就是只需單相交流電源供電的電動(dòng)機(jī)。單相異步電動(dòng)機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、軸承、機(jī)殼、端蓋等構(gòu)成。定子由機(jī)座和帶繞組的鐵心組成。鐵心由硅鋼片沖槽疊壓而成，槽內(nèi)嵌裝兩套空間互隔90°電角度的主繞組（也稱運(yùn)行繞組）和輔繞組（也稱起動(dòng)繞組成副繞組）。主繞組接交流電源，輔繞組串接離心開(kāi)關(guān)S或起動(dòng)電容、運(yùn)行電容等之后，再接入電源。轉(zhuǎn)子為籠型鑄鋁轉(zhuǎn)子，它是將鐵心疊壓后用鋁鑄入鐵心的槽中，并一起鑄出端環(huán)，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條短路成鼠籠型。

單相異步電動(dòng)機(jī)又分為單相電阻起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)、單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)和單相雙值電容異步電動(dòng)機(jī)。

三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

三相異步電動(dòng)機(jī)主要有由定子和轉(zhuǎn)子，軸承組成。定子主要由鐵心，三相繞組，機(jī)座，端蓋組成。定子鐵心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。三相繞組由三個(gè)在空間互隔120°電角度、隊(duì)稱排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個(gè)線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。其作用是通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。機(jī)座通常為鑄鐵件，大型異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座一般用鋼板焊成，微型電動(dòng)機(jī)的機(jī)座采用鑄鋁件，其作用是固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護(hù)、散熱等作用。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(kāi)有通風(fēng)孔，使電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的空氣可直接對(duì)流，以利于散熱。端蓋主要起固定轉(zhuǎn)子，支撐和防護(hù)作用。轉(zhuǎn)子主要由鐵心和繞組組成。轉(zhuǎn)子鐵心所用材料與定子一樣，由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來(lái)安置轉(zhuǎn)子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來(lái)沖制轉(zhuǎn)子鐵心。一般小型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上，大、中型異步電動(dòng)機(jī)（轉(zhuǎn)子直徑在300~400毫米以上）的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子繞組分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。 （1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個(gè)環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個(gè)繞組的外形像一個(gè)鼠籠，故稱籠型繞組。小型籠型電動(dòng)機(jī)采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組，對(duì)于100KW以上的電動(dòng)機(jī)采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。鼠籠轉(zhuǎn)子分為：阻抗型轉(zhuǎn)子、單鼠籠型轉(zhuǎn)子、雙鼠籠型轉(zhuǎn)子、深槽式轉(zhuǎn)子幾種，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等特性各有不同。 （2）繞線式轉(zhuǎn)子：繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是一個(gè)對(duì)稱的三相繞組，一般接成星形，三個(gè)出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個(gè)集流環(huán)上，再通過(guò)電刷與外電路聯(lián)接。

工作方式

1 異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式

1.1 軟起動(dòng)

隨著微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，在相關(guān)的控制工程領(lǐng)域中先后研制成功了一批電子式軟起動(dòng)控制器，廣泛應(yīng)用在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程，降壓?jiǎn)?dòng)器隨之被替代。當(dāng)前電子式的軟起動(dòng)設(shè)施都使用的是晶閘管的調(diào)壓電路，其電路構(gòu)成如下所描述：晶閘管六只，兩兩反并聯(lián)后串聯(lián)至三相電源上，待系統(tǒng)發(fā)送起動(dòng)信號(hào)后，微機(jī)控制起動(dòng)器系統(tǒng)立即進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，令晶閘管輸送觸發(fā)信號(hào)，使晶閘管的導(dǎo)通角得到控制，根據(jù)給定的輸出，調(diào)節(jié)輸出電壓，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的控制。該起動(dòng)方式適合各種功率值的三相交流異步電動(dòng)機(jī)包括六根和三根連接方式的起動(dòng)控制。

1.2 直接起動(dòng)

此種起動(dòng)方式是電機(jī)起動(dòng)方式中最基礎(chǔ)最簡(jiǎn)單的，首先借助用刀開(kāi)關(guān)使電動(dòng)機(jī)與電網(wǎng)進(jìn)行連接，此時(shí)在額定電壓下電動(dòng)機(jī)起動(dòng)并運(yùn)行起來(lái)，該方式特點(diǎn)為：投資少，設(shè)備簡(jiǎn)單、數(shù)量少，雖然起動(dòng)時(shí)間短，但起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩較小，電流較大，比較適合應(yīng)用在容量小的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。

1.3 降壓起動(dòng)

由于直接起動(dòng)存在較大的缺點(diǎn)，降壓起動(dòng)隨之產(chǎn)生。這種起動(dòng)方式適用的起動(dòng)環(huán)境為空載和輕載這兩種情況，由于降壓起動(dòng)方式是在同時(shí)實(shí)現(xiàn)了限制起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流的，因此起動(dòng)工作結(jié)束后需要使工作的電路恢復(fù)到額定狀態(tài)。

制動(dòng)方式

三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電氣制動(dòng)方式有：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、再生制動(dòng)三種。

(1)能耗制動(dòng)時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)的三相交流電源，將直流電送入定子繞組。在切斷交流電源的瞬間，由于慣性作用，電動(dòng)機(jī)仍按原來(lái)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這種方式的特點(diǎn)是制動(dòng)平穩(wěn)，但需直流電源、大功率電動(dòng)機(jī)，所需直流設(shè)備成本大，低速時(shí)制動(dòng)力小。

(2)反接制動(dòng)又分負(fù)載反接制動(dòng)和電源反接制動(dòng)兩種。

1)負(fù)載反接制動(dòng)又稱負(fù)載倒拉反接制動(dòng)。此轉(zhuǎn)矩使重物以穩(wěn)定的速度緩慢下降。這種制動(dòng)的特點(diǎn)是：電源不用反接，不需要專(zhuān)用的制動(dòng)設(shè)備，而且還可以調(diào)節(jié)制動(dòng)速度，但只適用于繞線型電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子電路需串入大電阻，使轉(zhuǎn)差率大于1。

2)電源反接制動(dòng)當(dāng)電動(dòng)機(jī)需制動(dòng)時(shí)，只要任意對(duì)調(diào)兩相電源線，使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相反就能很快制動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等于零時(shí)，立即切斷電源。這種制動(dòng)的特點(diǎn)是：停車(chē)快，制動(dòng)力較強(qiáng)，無(wú)需制動(dòng)設(shè)備。但制動(dòng)時(shí)由于電流大，沖擊力也大，易使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，或損傷傳動(dòng)部分的零部件。

(3)再生制動(dòng)又稱回饋制動(dòng)，在重物的作用下(當(dāng)起重機(jī)電動(dòng)機(jī)下放重物)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速。這時(shí)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生反旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)矩，但電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，需用變速裝置減速。

異步特征

1、一般來(lái)說(shuō)，小型異步電機(jī)指的就是感應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)型異步電機(jī)。這種電機(jī)不只在啟動(dòng)時(shí)，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也使用輔助線圈和電容器。雖然啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不是很大，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，信賴度高，效率也高。

2、隨負(fù)荷的大小，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速也會(huì)改變。

3、可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

4、使用于不需要速度制動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合。

5、用E種絕緣等級(jí)，而UL型電機(jī)則用A種。

6、有感應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)型單相異步電機(jī)和三相異步電機(jī)兩種。

7、單相電機(jī)為感應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)型異步電機(jī)，效率高，噪聲低。

8、單相異步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生和旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩，因此不可能在短時(shí)間內(nèi)改變方向。應(yīng)在電機(jī)完全停止以后，再轉(zhuǎn)換其旋轉(zhuǎn)方向。

9、單相電機(jī)的電源有A（110V 60Hz）、B（22V 60Hz）、C（100V 50/60Hz）、D（200V 50/60Hz）、E（115V 60Hz）、X（200-240V50Hz）等。

10、三相電機(jī)時(shí)使用U（200V 50/60Hz）、T（220V 50/60Hz）、S（380-440V 50/60Hz）電源的異步電機(jī)。

一般規(guī)格

項(xiàng)目

事項(xiàng)

絕緣阻抗

在常溫金屬阻和電動(dòng)機(jī)外殼之間的絕緣電阻超過(guò)100M?

絕緣內(nèi)壓

在常溫金屬繞組和電動(dòng)機(jī)箱之間的電壓

溫度上升

以1500V、50/60Hz輸入1min時(shí)沒(méi)有任何問(wèn)題。

絕緣等級(jí)

E種（120℃）

過(guò)熱保護(hù)裝置

開(kāi)放（120±5℃）；復(fù)歸（77±5℃）

使用溫度

-10~50℃（UL CE規(guī)格電動(dòng)機(jī)使用溫度為-10~40℃）

故障檢查

（1）電動(dòng)機(jī)投入電源后不轉(zhuǎn)的原因檢查及修理

電動(dòng)機(jī)投入電源后不轉(zhuǎn)，一般有下列原因：

1）控制設(shè)備的接線錯(cuò)誤；

2）過(guò)電流繼電器調(diào)整的整定值偏??；

3）電源未接通，如熔絲燒斷、開(kāi)關(guān)有故障或觸頭接觸不良、引線斷路等；

4）電源至電動(dòng)機(jī)之間的連接有故障；

5）電動(dòng)機(jī)繞組有故障，如相間短路、接地、接錯(cuò)線、斷路等；

6）繞線式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)誤操作或起動(dòng)電阻過(guò)??；

7）電動(dòng)機(jī)軸承有故障，被卡?。?/p>

8）定、轉(zhuǎn)子鐵芯相擦（掃膛），等于增加過(guò)大的負(fù)載；

9）電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)大或機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分被卡住等。

2）電動(dòng)機(jī)過(guò)熱檢查及修理

發(fā)現(xiàn)正常運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，一般有下列原因：

1）電源電壓突然變高，并于電動(dòng)機(jī)銘牌額定電壓不相符，或者三相電源電壓嚴(yán)重不平衡；

2）電動(dòng)機(jī)所拖動(dòng)的負(fù)載變動(dòng)較大，電機(jī)暫時(shí)處于過(guò)載狀態(tài)；

3）由于軸承產(chǎn)生故障或間隙磨損超限、轉(zhuǎn)軸發(fā)生彎曲、鐵芯局部過(guò)熱變形、轉(zhuǎn)子軸向串動(dòng)等原因，使定、轉(zhuǎn)子鐵芯掃膛；

4）環(huán)境粉塵進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部粘附在絕緣表面上和堵塞冷卻風(fēng)道、冷卻風(fēng)管等，使電動(dòng)機(jī)通風(fēng)不良，冷卻效果大大降低，造成電機(jī)過(guò)熱；

5）電動(dòng)機(jī)冷卻裝置失效，調(diào)節(jié)風(fēng)溫裝置有故障，造成電機(jī)過(guò)熱；

6）三相電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)行；

7）繞組有故障，如短路、斷路、接地、接錯(cuò)等；

8）氣隙不均勻。

經(jīng)重繞后的電動(dòng)機(jī)發(fā)生過(guò)熱，其原因是：

1）接線錯(cuò)誤；

2）線圈匝數(shù)過(guò)多或過(guò)少；

3）線圈導(dǎo)線過(guò)細(xì)，線圈節(jié)距過(guò)小或過(guò)大；

4）電動(dòng)機(jī)裝配質(zhì)量不好，鐵芯未對(duì)齊，定轉(zhuǎn)子鐵芯軸向有差距引起軸向磁拉力，氣隙裝配和調(diào)整不均勻。由于電動(dòng)機(jī)絕緣水平不斷提高，允許溫升限度也提高，所以電機(jī)外殼溫升較高可能屬正常。但要用酒精溫度計(jì)測(cè)試部門(mén)的外殼溫升和軸承溫升，并和電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)所允許的溫升相對(duì)照比較后，確認(rèn)電動(dòng)機(jī)是過(guò)熱，那么可按以下步驟進(jìn)行檢查 [9]  。

1）首先檢查三相電源的電壓是否平衡，電壓波動(dòng)的程度是否大于制造場(chǎng)廠的保證值（±10[%]）。由于電壓不平衡，產(chǎn)生三相不平衡電流，引起電機(jī)損耗增大和電機(jī)發(fā)熱，所以要及時(shí)糾正。電源頻率變動(dòng)對(duì)（±5[%]）電機(jī)發(fā)熱也有影響，但實(shí)際變化不大，所以在分析時(shí)一般可不考慮。

2）檢查電機(jī)是否單相運(yùn)轉(zhuǎn)，三相接觸器的觸頭是否接觸好，開(kāi)關(guān)的熔絲是否有一相燒斷，接線有否（單相）斷開(kāi)。故障檢查出后進(jìn)行處理。

3）檢查三相電流是否超過(guò)額定值。若超過(guò)額定值時(shí)，要檢查其原因。處理這類(lèi)故障時(shí)，要查清造成掃膛的原因：①轉(zhuǎn)軸彎曲；②軸承故障。輕微的鐵芯掃膛不影響電機(jī)正常運(yùn)行，掃膛嚴(yán)重時(shí)，可用車(chē)刀將轉(zhuǎn)子表面輕輕切削一層（一般車(chē)削直徑為0.2mm左右為宜）。

4）粉塵敷滿絕緣影響電機(jī)散熱，過(guò)濾網(wǎng)堵塞，通風(fēng)道和通風(fēng)管堵塞等，都會(huì)引起電機(jī)過(guò)熱。因此可采取吹風(fēng)清掃措施了消除粉塵，必要時(shí)電機(jī)要解體進(jìn)行清洗處理。

5）如認(rèn)為繞組有故障時(shí)，可進(jìn)行繞組短路和接地試驗(yàn)檢查。根據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)表明，電機(jī)繞組如有匝間短路，電機(jī)則會(huì)振動(dòng)，動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)間不少就會(huì)時(shí)間不長(zhǎng)就會(huì)冒煙。但是匝間短路引起電機(jī)發(fā)熱，并且持續(xù)長(zhǎng)時(shí)期的機(jī)會(huì)，是很少的。

重繞大修后的電機(jī)溫升超限，可能是絕緣處理工藝不好，線圈數(shù)據(jù)不對(duì)，接線錯(cuò)誤以及裝配質(zhì)量等問(wèn)題引起。這時(shí)電機(jī)應(yīng)解體對(duì)照原始記錄檢查，以及查明繞組數(shù)據(jù)的正確性。