异步三相电机(三相异步电动机简述)

Posted 2023-05-25

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异步三相电机(三相异步电动机简述)

一、三相异步电动机发展历程

电机的历史可以追溯到1820年，当时汉斯·克里斯蒂安·奥斯特发现了电流的磁效应，一年后，迈克尔法·拉第发现了电磁旋转，并建立了第一个原始直流电机。法拉第在1831年发现了电磁感应，但直到1883年特斯拉才发明了感应（异步）电机。今天，电机的主要类型仍然是相同的，直流、感应（异步）和同步电机，都是基于欧尔斯特德、法拉第和特斯拉一百多年前发展和发现的理论。

二、三相异步电动机定义

三相异步电动机是感应电机的一种，是靠同时接入380V三相交流电流（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速旋转，存在转差率，所以叫三相异步电动机。

三、三相异步电动机工作原理

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、三相异步电动机特点

在一定范围内，能自动调节负荷力矩（转矩）和转速的关系。

五、三相异步电动机分类

1、按电动机结构尺寸分类

a）大型电动机：电动机机座中心高度大于630mm，或者16号机座及以上.或定子铁芯外径大于990mm。

b）中型电动机：电动机机座中心高度在355一630mm之间.或者11-15号机座.或定子铁芯外径在560~990mm之间。

c）小型电动机：电动机机座中心高度在80-315mm.或者10号及以下机座，或定子铁芯外径在125-560mm之间。

2、按电动机转速分类

a）恒转速电动机

b）调速电机

c）变速电动机

3、按机械特性分类

a）普通笼型异步电动机：适用于小容量、转差率变化小的恒速运行的场所.如鼓风机、离心泵、车床等低启动转矩和恒负载的场合。

b）深槽笼型：适用于中等容量、启动转矩比井通笼型异步电动机稍大的场所。

c）双笼型异步电动机：用于中、大型笼型转子电动机.启动转矩较大.但最大转矩稍小。适用于传送带、压缩机、粉碎机、搅拌机、往复泵等需要启动转矩较大的恒速负载上。

d）特殊双笼型异步电动机：采用高阻抗导体材料制成。特点是启动转矩大.最大转矩小，转差率较大.可实现转速调节。适用于冲床、切断机等设备。

e）绕线转子异步电动机：适用于启动转矩大、启动电流小的场所，如传送带、压缩机、压延机等设备

4、按电动机防护形式分类。

a）开启式电动机

b）防护式电动机

c）封闭式电动机

d）防水式电动机

e）水密式电动机

f）潜水式电动机

g）隔爆式电动机

5、按电动机使用环境分类

可分为普通型、湿热型、干热型、船用型、化工型、高原型和户外型。

六、三相异步电动机结构构成

三相异步电动机主要由定子（固定部分）、转子（旋转部分）、轴承等构成，定子主要由定子铁心、三相绕组、机座、端盖组成。转子主要由转轴、转子铁心和转子绕组组成。

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。

三相绕组：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。其作用是通入三相交流电，产生旋转磁场。

机座：通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件，其作用是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。

端盖：主要起固定转子，支撑和防护作用。

转子铁心：所用材料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上，大、中型异步电动机（转子直径在300~400毫米以上）的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。

转子绕组：

a）鼠笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。鼠笼转子分为：阻抗型转子、单鼠笼型转子、双鼠笼型转子、深槽式转子几种，起动转矩等特性各有不同。

b）绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。

七、三相异步电动机启动方式

a）软启动: 软起动就是采用一个交流调压器，它利用了晶闸管的移相调压原理来实现对电动机的调压启动，主要用于电动机的启动控制，具有过电流保护，电机过载、失压、过压、断相、接地故障保护。该起动方式适合各种功率值的三相交流异步电动机包括六根和三根连接方式的起动控制。

b）直接启动: 此种起动方式是电机起动方式中最基础最简单的，首先借助刀开关使电动机与电网进行连接，此时在额定电压下电动机起动并运行起来，起动时间短，但起动时的转矩较小，电流较大，比较适合应用在容量小的电动机起动。

c）降压启动: 由于直接起动存在较大的缺点，降压起动随之产生。这种起动方式适用的起动环境为空载和轻载这两种情况，由于降压起动方式是在同时实现了限制起动转矩和起动电流的，因此起动工作结束后需要使工作的电路恢复到额定状态。

八、三相异步电动机优点

a）电能的远距离输送简便经济，分配简单，检侧方便，价格低廉。

b）三相异步电动机拖动比其他形式的拖动效率高，运行效率较高。与拖动机械的连接简便。

c）电动机结构简单，制造容易，运行可靠，坚固耐用，且维护比较方便。

d）三相异步电动机的型式与种类很多，具有各种各样的特性，可适应不同生产机械的需要，且三相异步电动机拖动的起动、制动、反向与调速等控制简便迅速，调速性能良好。

e）可实现远距离控制与自动调节，并进而实现生产过程的自动化。

九、三相异步电动机缺点

a）功率因数较低，通常总是小于一。

b）启动和调速性能差。

十、三相异步电动机应用范围

a）工业领域：各类机床设备、传动鼓风机、磨煤机、轧钢机、卷扬机、压缩机、搅拌机、起重设备、传送带、运料装置、电铲、水泵、风机和纺织机械等。

b）农业领域：电力排灌、脱粒机、辗米机、榨油机和粉碎机等农业机械。

c）交通运输业：电气化铁道、城市地铁和其他电气化公共交通工具等。

e）家用电器：电扇、洗衣机、电冰箱、空调机等。

除以上领域外，三相异步电动机在国防工业和各类军事装备中也得到越来越广泛的应用。例如，各类陆用、舰用雷达和武器装备的随动系统大都是由三相异步电动机拖动的。同时在文教、医疗和科学研究中也有广泛使用。

十一、三相异步电动机常见问题分析

1、电动机启动困难，额定负载时，电动机转速低于额定转速

故障原因：a）电源电压过低；b）三角形接法电机误接为星形；c）笼型转子开焊或断裂；d）定转子局部线圈错接、接反；e）修护电机绕组时增加匝数过多；f）电机过载。

2、通电后电动机不转有嗡嗡声或冒白烟

故障原因：a）定、转子绕组有短路（一相断线）或电源一相失电；b）绕组引出线始末端接错或绕组内部接反；c）电源回路接点松动，接触电阻大；d）电动机负载过大或转子卡住；e）电源电压过低；f）小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬；g）轴承卡住；

3、通电后电动机不转，然后熔丝烧断

故障原因：a）缺一相电源，或定子线圈一相反接；b）定子绕组相间短路；c）定子绕组接地；d）定子绕组接线错误；e）熔丝截面过小；f）电源线短路或接地。

4、通电后电动机不能转动，单无异响，也无异味和冒烟。

故障原因；a）电源未通（至少两相未通）；b）熔丝熔断（至少两相熔断）；c）过流继电器调得过小；d）启动控制设备发生故障；

5、电动机空载电流不平衡，三相相差大

故障原因：a）重绕时，定子三相绕组匝数不相等；b）绕组首尾端接错；c）电源电压不平衡；d）绕组存在匝间短路、线圈接反等故障。

6、电动机空载，过负载时，电流表指针不稳，摆动

故障原因：a）笼型转子导条开焊或断条；b）绕线型转子故障（一相断路）或电刷、集电环短路装置接触不良。

7、运行中电动机振动较大

故障原因：a）由于磨损轴承间隙过大；b）气隙不均匀；c）转子不平衡；d）轴承弯曲；e）铁芯变形或松动；f）风扇不平衡；g）机壳或基础强度不够；h）电动机地脚螺丝松动。

8、轴承过热

故障原因：a）油脂过多或过少；b）油质不好含有杂质；c）轴承与轴颈或端盖配合不当（过松或过紧）；d）轴承内孔偏心，与轴相擦；e）电动机端盖或轴承端盖未平；f）电动机与负载间联轴器未校正，或皮带过紧；g）轴承间隙过大或过小；h）电动机轴弯曲。

十二、三相异步电动机常见问题维修方法

1、绕组接地的修理

打开极相组之间的连线，确定接地的极相组，用兆欧表查找出接地线圈。

a）接地点在槽口的修理：将绕组通电加热，绝缘软化后抽出槽楔，用划线板划开接地处绝缘，插入大小、厚度适当的同一等级的绝缘材料，后涂漆烘干，封槽。

b）接地点在槽内的修理：双层绕组在槽内的将线圈加热，待绝缘软化后抬出上层线圈，更换部分槽内绝缘。下层线圈槽内接地的一般要将旧绕组拆除全部重嵌。

2、绕组短路的修理

绕组发生短路后在故障处产生高热使绝缘焦脆，可在绕组外在面细心观察，有没有烧焦的地方和嗅到气味。槽外短路的用划线板插入两线圈或线匝间，把短路点分开垫上绝缘纸。槽内短路的将绝缘加热，退出槽楔，抬出短路线圈，换上槽绝缘将线圈伤部用绝缘包好，嵌入槽内涂漆烘干。

3、滚动轴承检修

机械故障中，轴承损坏占有很大比例，轴承拆卸清洗后首先观察是否破裂、变色、珠痕、麻点和锈蚀。旋转外钢圈，如果轴承有缺陷则转动中有杂音和振动，停转时像刹车一样突然，这样应更换。检查磨损情况时用左手卡住轴承外钢圈，右手拇指和食指捏住内钢圈，并用力向各个方向推动它，如感到很松，则轴承磨损严重应更换，按规定加润滑脂达到容积的1/3～2/3。