電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)“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(xiàn)通信和無(wú)線(xiàn)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(xiàn)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(chēng)運(yùn)行繞組）和輔繞組（也稱(chēng)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(chēng)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(xiàn)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(xiàn)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(chēng)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(xiàn)式轉(zhuǎn)子：繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似,，也是一個(gè)對(duì)稱(chēng)的三相繞組，一般接成星形,，三個(gè)出線(xiàn)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(chēng)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(xiàn)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(xiàn),，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(chēng)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(xiàn)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(lài)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn),、斷路等,；

6）繞線(xiàn)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)小,；

7）電動(dòng)機(jī)軸承有故障,，被卡住,；

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(xiàn)錯(cuò)誤；

2）線(xiàn)圈匝數(shù)過(guò)多或過(guò)少,；

3）線(xiàn)圈導(dǎo)線(xiàn)過(guò)細(xì),，線(xiàn)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(xiàn)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(mǎn)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(xiàn)圈數(shù)據(jù)不對(duì),，接線(xiàn)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,。