异步电动机原理与维修.doc

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1、异步电动机原理与维修一、概述与说明 三相异步电动机简介 1基本结构 三相异步电动机由定子和转子两大部分组成。定子包括定子铁心、定子绕组和机座等，转子包括转子铁心、转子绕组和转轴等。转子绕组又分为笼型和绕线转子型两类。 2基本工作原理 对称三相定子绕组中通入对称三相正弦交流电，便产生旋转磁场。旋转磁场切割转子导体，便产生感应电动势和感应电流。感应电流一旦产生，便受到旋转磁场的作用，形成电磁转矩，转子便沿着旋转磁场的转向转动起来。 3分类和用途 （1）分类 三相异步电动机按防护型式分为开启式、防护式和封闭式；按转子结构分为笼型和绕线转子型；笼型异步电动机又分为单笼式、双笼式和深槽式；按电压高低可分

2、为高压、低压电动机；按安装方式分为立式、卧式电动机等。 （2）用途 三相异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、坚固耐用、使用和维护方便等优点，在各种机床、起重机械、水泵、风机、各种生产机械、电力排灌、农副产品加工设备中广泛应用。三相异步电动机约占电机总容量的85%。 4铭牌与额定值 大多与直流电动机相同，区别在于：额定电压指线电压，额定电流指线电流，还有额定频率，额定功率因数，接线方式等。 （二）中小型交流电动机的绕组 1绕组分类 按绕组所处部位分为定子绕组和转子绕组，转子绕组又分为笼型绕组和绕线转子式绕组；按绕组层数可分为单层绕组、双层绕组、单双层混合绕组，单层绕组又可分为链式绕组、同心式绕

3、组、交叉式绕组；双层绕组又分为叠绕组、波绕组等。 2绕组基本知识 （1）线圈 由绝缘导线绕制，由一匝或多匝串联组成，有两条有效边，上下端部连线，两个引出线端叫首端和尾端。 （2）极距 是每个磁极所电动机转子断条占定子圆周上的槽数，即 。Z1为槽数，P为磁极对数。 （3）节距 是一个线圈的两个有效边之间所跨的槽数，用Y表示。通常Y=。若Y，称长距绕组，基本不采用；若Y=，称整距绕组，采用得不多；若Y，称短距绕组，应用最多。 （4）每极每相槽数和极相组 对于对称三相绕组，每极每相槽数q= 。一个磁极下属于同一相的q个线圈连接成的线圈组叫极相组。 （5）相带和槽距角 每极每相q个槽所占的电角度叫相带

4、。对称三相绕组一般采用600相带。每槽所占的电角度叫槽距角，槽距角 （1）三相绕组必须对称分布，每相的导体材质、规格、匝数、并绕根数、并联支路数等都必须完全相同。 （2）每相绕组的分布规律要完全相同。 （3）每绕组在空间位置上互差1200电角度。 4三相单层绕组 单层绕组的特点 单层绕组线圈数少，便于绕制、嵌线；槽内只有一条有效边，不需层间绝缘，不易发生相间短路，槽的利用率高；绕组端部处理不易整齐、电气性能较差。 展开图的画法 根据槽数Z1用点划来出展开图边界线； 定出槽位、编上槽号； 分极并依次标上S、N、 分相并依次标上U1、W2、V1、U2、W1，其规律是：邻相隔一，同相隔二。 画出有效

5、边，标出电流方向。S极下的朝上，N极下的朝下。 根据节距Y和绕组类型，画上下端部，并使转折点居中。 根据绕组类型和要求连接线圈组及各相绕组，画出出线端。 根据三相绕组完全相同，三相对称及彼此间隔1200电角度的原则，画出三相绕组。 为使端部整齐平服，嵌线时应使每个线圈的端部“右半部在下、左半部在上”，由此定出“嵌线规律”。 单层绕组三相四极24槽单层链式绕组展开图如图61所示。节距Y=5。图中只画出了U相绕组，V1、W1应在第6、10槽，V2、W2应在第24、4槽。嵌线规律为“嵌一空一嵌一空一吊二”。三相四极24槽单层链式三相绕组展开图如图62所示。 图63 三相笼型异步电动机的结构 1 端盖

6、 2轴承 3机座 4定子 5转子 6轴电动机转子承 7端盖 8风扇 9风扇罩 10接线盒 图6 3 三相笼型异步电动机的结构 单层绕组的应用 单层绕组一般只用于10KW以下的小型异步电动机，链式绕组用于q=2的4、6、8极电机，交叉式绕组用于q=3的2、4极电机，同心式绕组只用少数嵌线较困难的2极电机，整绕组已基本不采用。 （三）三相异步电动机的拆卸和装配 电动机因发生故障或维护保养等原因，经常需要拆卸和装配。如果拆装过程中操作不当，会造成机件的损坏。下面介绍电动机结构、拆卸及装配步骤。电动机结构如图6一3所示。绕线转子异步电动机的转子如图64所示。 1拆卸步骤 安装在设备上的电动机，首先应切

7、断电源，拆除电动机与电源的连接线，做好电源线头的绝缘处理。拆除电动机与设备的机械连接。使电动机与设备分离，再进行电动机的拆卸。 图65 皮带轮的位置标记 图66 用拉具拉卸皮带轮 图5一8 用起重设备吊抽电动机转子方法 （1）皮带轮 (或联轴器)的拆卸 拆卸时应在皮带轮(或联轴器)的轴伸端上做好尺寸标记，然后松脱销子的压紧螺栓，慢慢拉下皮带轮 (或联轴器)。如图6一5、6所示。 (2) 风罩、风扇叶的拆卸 松脱风罩固定螺栓，取下风罩。然后松脱风扇的固 定螺栓，用木锤在风扇四周均匀轻敲，取下风扇。 (3) 拆卸端盖、抽出转子 拆卸前应先在端盖与机座的接缝处做好标记，以便装配时复位。一般小型电动机

8、应先拆前轴外盖、端盖以及后盖螺栓，然后用手将转子带着后端盖一起慢慢抽出。注意，抽出转子时，不要碰伤绕组。 对于较大型电动机，拆下前后端盖后，用起重设备将转子吊起，慢慢平移抽出。 (4) 轴承的拆卸、清洗与一般检查 拆卸电机轴承时，拆卸器的大小选用要合适，拆卸器的脚应尽量紧扣轴承的内圈将轴承拉出。也可用铜棒敲打的方法拆卸滚动轴承。 清洗三相异步电动机转子轴承时，应先刮去轴承和轴承盖上的废油，用煤油洗净残存油污，然后用清洁布擦拭干净。注意不能用棉纱擦拭轴承。轴承洗净擦试后，用手旋转轴承外圈，观察其转动是否灵活，若遇卡或过松，需再仔细观察滚道间、保持器及滚珠 (或滚柱)表面有无锈迹、斑痕等，根据检查

9、情况决定轴承是否需要更换。 2装配步骤 电动机的装配步骤与拆卸步骤相反。在装配时，除各配合处要清理除锈和按部件标识复位外，还应注意以下几方面问题： (1) 更换新轴承时，应将其置于7080的变压器油中加热5min左右，再用汽油洗净，用洁净布擦干，再进行轴承的装配。轴承装配有冷套和热套两种方法： 冷套法：把轴承套在清洗干净并加润滑脂的轴上，对准轴颈，用一般内径略大于轴颈直径且外径略小于轴承内圈外径的套管，套管的一端顶住轴承内圈，套管的另一端垫上木板，用锤子敲打木板，把轴承敲进去。 热套法：将轴承放置在80100变压器油中加热30min左右。加热时油面要超过轴承，且轴承要放在网架上不要与底壁接触。

10、加热要均匀把握好温度和时间。热套时，要趁热迅速将轴承一直推到轴颈。套好后用皮老虎吹去轴承内的变压器油，并擦拭干净。 (2) 装润滑脂 轴承的润滑脂应保持清洁和够量，塞装时要均匀，但不宜过量。润滑脂的用量不宜超过轴承及轴承盖容积的2/3；对于转速在2000r/min以上的电动机，润滑脂的用量应减少为轴承盖容积的1/2。 (3) 端盖紧固螺栓时，要按对角线上下左右逐步拧紧。装配完毕，转动转子应转动灵活、均匀、无停滞或偏重现象。 (4) 皮带轮(或联轴器)安装时、要注意对准键槽或定位螺孔。在皮带轮(或联轴器)的端面垫上木块用锤子打入。在安装较大型电动机的皮带轮 (或联轴器)时，可用千斤顶将皮带轮 (

11、或联轴器绕线式电动机)顶入。 （四）三相笼型异步电动机定子绕组的拆除、绕制、接线、浸漆烘干及首尾端判别 电动机定子绕组严重损坏而无法修复时，应拆除损坏的绕组，重新绕制新绕组、嵌线、接线、浸漆烘干并做修复后的一般试验。 1定子绕组的拆除 冷态时的绕组较硬，很难拆除，必须加热软化绕组绝缘后，立即拆除。拆除时的加热方法有以下几种： 电流加热法 将绕组端部各连接线拆开，在绕组中通入单相低压大电流，绕组软化冒烟时，切断电源，打出槽楔，迅速拆除线组。 用烘箱、煤炉、煤气、乙炔或喷灯等加热拆除 这类加热方法的加热温度较高，在加热过程中应特别注意过高的温度会烧坏铁心，使硅钢片性能变坏。 拆除旧绕组时应注意：

12、要保留一只完整的线圈，以备制作绕线模时参考。 应做好铭牌数据、槽数、绕组节距、连接方式、绕组只数、每槽导线匝数、导线并绕根数、导线直径及绕组形状和周长等记录。拆除绕组后，应修正槽形，清除槽内残留绝缘物。 2绕组的绕制 绕组尺寸的大小对嵌线质量及电机性能好坏有着密切的关系，而绕组尺寸的大小完全是由绕线模的尺寸来决定的。因此，绕线模的尺寸要做得准确。最好是从拆下的完整旧绕组中取出其中的一匝，参考其形状及周长，制作绕线模，并先绕制一联绕组试嵌。也可根据电动机型号查电工手册有关技术资料。绕线模由芯板和上、下夹板组成。 绕线前，检查导线规格无误后，将线盘放上线架。绕线模安装在绕线机的主轴上并用螺帽拧紧，

13、紧固后的绕线模挡板与模心之间不应出现缝隙，以避免绕线时导线嵌在缝隙中。把布带放入绕线模扎线槽内，供绕组绕好后绑扎用。再在线架与绕线机之间放置夹线板，将线盘上抽出的导线头通过夹线板中三相异步电动机转子间的毛毡，再穿上一段玻璃漆管，然后将导线头挂在绕线模右边，从右向左绕制。 绕线时，调整好夹线板拉力，手握玻璃漆管掌握导线，使导线在线模内排列整齐、层次分明不交叉。绕完一线圈，仔细核对匝数无误后，将扎线上翻，扎紧后再绕下一线圈。绕完一个极相组后，要留一定长度的导线做极相组间连接线。 3端部接线 嵌线完毕，对每个线圈首先分清头尾，再应按绘制的接线图或检修前记录的技术数据进行串、并联接线完成端部接线。例如

14、，三相四极24槽单层链式绕组展开图如图62所示。节距Y=5。图61中只画出了U相绕组，V1、W1应在第6、10槽，V2、W2应在第24、4槽。嵌线规律为“嵌一空一嵌一空一吊二”。而端部接线则应先分清每扎线圈头尾后，再根据展开图原理进行头头相接、尾尾相接。最后每相绕组只留一头一尾，三相共三头三尾接到电动机接线盒内的个接线端上。 小型电动机引出线应从线也对面引过来，同绕组端部牢固地绑所在一起。中型电机由于连接线较粗，不便于统一绑扎，可将连线与引出线扎在起，固定在绕组端部的顶上。 为保证接线的质量，中型电机均采用焊接的方法。取玻璃漆管4080mm，在接线前先套上，刮净漆后再焊接。焊接前导线间连接可采

15、用绞线接法。焊好后将玻璃套管移至焊接处。较细导线与较粗导线连接用绑扎连接法。 4浸漆烘干 浸漆能增强绕组的耐潮性，提高绕组的绝缘强度和机械强度，改善绕组的散热能力和防腐作用。所以，绕组的浸漆烘干是电动机修理中十分重要的工序。电动机的浸漆烘干分预烘、浸漆和烘干三个环节。 预热 预热是为了驱除绕组和绝缘材料中的潮气，便于浸漆。预热温度一般控制在11左右，预热时间48h，且每隔1h测量一次绝缘，待绝缘电阻稳定后，结束预热。 浸漆三相异步电动机转子预烘后，绕组温度降至70左右才能浸漆。浸漆约l5min，直到不冒气泡为止。浸漆时，漆的粘度要适中，太粘可用二甲苯等溶剂稀释。普通电动机浸漆两次，供湿热带使用

16、的电动机浸漆34次。 烘干 一般分两个阶段。低温阶段，温度控制在7080，时间约24h。此阶段溶剂挥发缓慢，可以避免表面很快结成漆膜，使内部气体无法排除形成气泡。高温阶段，温度控制在120左右，烘烤时间816h。此阶段使绕组表面形成坚固漆膜。在烘干过程中，每隔1h应测量一次绝缘电阻。 常用的烘干方法有： 灯泡烘干法 用红外线灯泡或白炽灯泡直接照射电动机绕组。改变灯泡功率大小，就可以改变烘烤温度。 电流干燥法 小型电动机采用电流干燥法时，在定子绕组中通入单相220V交流电，电流控制在电动机额定电流的60左右。测量绝缘电阻时，应切断电源。 循环热风干燥法 室壁用耐火砖砌成内、外两层，中间填隔热材料

17、，如石棉和硅藻等。热源一般采用电热器加热，但热源不裸露在干燥室内应由干燥室外的鼓风机将热风均地吸入干燥室内，干燥室顶部还应有排气孔。 5三相异步电动机定子绕组首尾端的判别 因各种原因造成电动机六个引出线头分不清首尾端时，必须先分清三相绕组的首尾，才能进行电动机的Y形和形联结。 三相异步电动机定子绕组首尾端判别方法如下： 用万用表毫安挡判别 首先用摇表或万用表“”挡找出三相绕组每相绕组的两个引出线头。作三相绕组的假设编号 U、U2、V、V2、W、W2。再将三相绕组假设的三首三尾分别连在一起，接上万用表，用毫安挡或微安挡测量。用手转电动机转子，若万用表指针不动，则假设的首尾端均正确。若万用表指针摆

18、动，说明假设编号的首尾有错，应逐相对调重测，直到万用表指针不动为止，此时联在一起绕线式异步电动机的三首三尾正确。 做好假设编号后，将任意一相绕组接万用表毫安 (或微安)挡，另选一相绕组，用该相绕组的两个引出线头分别碰触干电池的正、负极，若万用表指针正偏转，则接干电池的负极引出线头与万用表的红表棒为首 (或尾)端，如图67所示。照此方法找出第三相绕组的首 (或尾)端。 （五）异步电动机的Y/接法 图68 电动机的接线板结构和联结方式 a）接线盒语 b）接线柱 c）联接 d）Y联结 异步电动机的Y/接法如图68所示。 （六）三相异步电动机常见故障的判断、检修及检修后的一般试验 1三相异步电动机常见

19、故障的判断及检修 三相异步电动机常见故障分机械故障和电气故障两大类。电气故障包括:定子和转子组的短路、断路、电刷及启动设备等故障。机械故障包括:振动过大、轴承过热、定子与转子相互磨擦及不正常噪声等。其判断与处理方法见表6一。 2电动机修后的一般性试验 修理后的电动机为保证其检修质量，应做以下的检查和试验。 (1) 修后装配质量检查 轴承盖及端盖螺栓是否拧紧，转子转动是否灵活，轴伸部分是否有明显的偏摆。绕线转子电动机还应检查电刷装配情况是否符合要求。在确认电动机一般情况良好后，才能进行试验。 表6 三相异步电动机常见故障判断及检修方法 故障现象 原因分析 处理方法 电动机通电后不启动或转速低 1

20、电源电压过低 2熔丝熔断，电源缺相 3定子绕组或外部电路有一相断路、绕线式转子内部或外部断路，接触不良 4电机联接方式错，形误接成Y形 5电机负载过大或机械卡住 6笼式转子断条或脱焊 1. 检查电源 2. 检查原因，排除故障，更换熔丝 3用摇表或万用表检查有无断路或接 触不良，查出后连接断路处，处理接触不良处 4. 改正接线方式 5. 调整负载，处理机械部件 6. 更锥形转子电动机换或补焊铜条，或更换铸铝转子。 电动机过热或内部冒烟、起火 1电动机过载 2电源电压过高 3环境温度过高，通风散热障碍 4定子绕组短路或接地 5缺相运行 6电机受潮或修后烘干不彻底 7定转子相摩擦 8电动机接法错误

21、9启动过于频繁 1. 降低负载或更换大容量电动机 2. 检查，调整电源电压 3. 更换B或F级绝缘电机。降低环境温度， 改善通风条件 4. 检查绕组直流电组、绝缘电阻、处理短路点 5. 分别检查电源和电机绕组，查出故障点，加以修复 6. 热不严重、绝缘尚好，应彻底 烘干 7. 测量气隙、检查轴承磨损情况，查出原因修复 8. 改为正确接法 9. 按规定频率启动 电刷火花过大、滑环过热 1电刷火花太大 2内部过热 3滑环表面有污垢、杂物 4滑环不平、电刷与滑环接触不严 5电刷牌号不符、尺寸不对 6电刷压力过大或过小 1调整、修理电刷和滑环 2消除过热原因 3清除污垢、杂物， 使其表面与电刷接触良好

22、 4理滑环、研磨电刷 5更换合适的电刷 6调整电刷压力到规定值 三相电流过大或不平衡 1定子绕组某一相首尾端错 2三相电源电压不平衡 3定子绕组有部分短路 4单相运行 5定子绕组有断路现象 1重新判别首尾端，后再接线运行 2检查电源 3查出短路绕组，检修或更换 4检查熔丝，控制装置各接触点，排事故 5查出断路绕组，检修或更换。 振动过大 1电机机座不平 2轴承缺油、弯曲或损坏 3定子或转子绕组局部短路 4转动部分不平衡，连接处松动 5定子、转子相摩擦 1重新安装、调平机座 2清洗加油、校直或更换轴承 3查出短路点，修复 4校正平衡、查出松动处拧紧螺栓 5检查，校正动、静部分间隙 (2) 绝缘电

23、阻的测定 修复后的电动机绝缘电阻的测定一般在室温下进行。额定工作电压在500V以下的电动机，用500V摇表测定其相间绝缘和绕组对地绝缘。小修后的绝缘线绕式电动机特点电阻应不低于0.5M，大修更换绕组后的绝缘电阻一般不应低于5M。 (3) 空载电流的测定 试验时，应在电动机定子绕组上加三相平衡的额定电压，且电动机不带负荷。测得的电动机任意一相空载电流与三相电流平均值的偏差不得大于10，试验时间为1h。试验时可检查定子铁心是否过热或温升不均匀，轴承温度是否正常，倾听电动机启动和运行有无异常响声。 （4） 耐压试验 电动机大修后，应进行绕组对机壳及绕组相间的绝缘强度 (即耐压)试验。对额定功率为1K

24、W及以上的电动机，且额定电压为380V，其试验电压为交流5Hz有效值为1760V。对额定功率小于1KW的电动机，额定电压为380V，其试验电压有效值为1260V。 （七）单相异步电动机简介 1基本结构 单相异步电动机也是由定子和转子两大部分组成。定子有隐极式分布绕组和凸极式集中绕组两种，转子一般为笼型。 2基本工作原理 由于单相绕组通入正弦交流电只能产生单相脉动磁场，因此没有启动转矩不能自行启动。一般采用电容分相法、电阻分相法或罩极分相法来获得旋转磁场使电动机启动。启动以后，启动绕组可以断开，也可以继续参加运行。如图69所示。 （1）单相电阻启动异步电动机，功率40370W，适用于小型机床、鼓风机、电冰箱和按摩器等。 （2）单相电容启动异步电动机，功率120750W，适用于启动转矩要求较高的场合，如小型空压机、磨粉机、电冰箱等。 （3）单相电容运行电动机，功率8180W，适用于轻载启动要求长期运行的场合，如电风扇、录音机、洗衣机、空调器、仪用风机、电吹风及电影机械等。 （4）单相电容启动和运转电动机，功率8750W，适用于性能要求较高的日用电器、特殊压缩泵、小型机床等。 （5）单相罩极电动机，功率10W以下，适用于各种性能指标要求不高的小型风扇、电唱机、电吹风、电动模型和活动广告等 很电动机转子断条