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三相異步電動機原理

三相異步電動機原理

作電動機運行的三相異步電機。三相異步電動機轉子的轉速低于旋轉磁場的轉速，轉子繞組因與磁場間存在著相對運動而感生電動勢和電流，并與磁場相互作用產生電磁轉矩，實現能量變換。與單相異步電動機相比，三相異步電動機運行性能好，并可節省各種材料。按轉子結構的不同，三相異步電動機可分為籠式和繞線式兩種。籠式轉子的異步電動機結構簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應用，其主要缺點是調速困難。繞線式三相異步電動機的轉子和定子一樣也設置了三相繞組并通過滑環、電刷與外部變阻器連接。調節變阻器電阻可以改善電動機的起動性能和調節電動機的轉速。

　　三相異步電動機原理

　　當向三相定子繞組中通過入對稱的三相交流電時，就產生了一個以同步轉速n1沿定子和轉子內圓空間作順時針方向旋轉的旋轉磁場。由于旋轉磁場以n1轉速旋轉，轉子導體開始時是靜止的，故轉子導體將切割定子旋轉磁場而產生感應電動勢（感應電動勢的方向用右手定則判定）。由于導子導體兩端被短路環短接，在感應電動勢的作用下，轉子導體中將產生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。轉子的載流導體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對轉子軸產生電磁轉矩，驅動轉子沿著旋轉磁場方向旋轉。

　　通過上述分析可以總結出電動機工作原理為：當電動機的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相交流電后，將產生一個旋轉磁場，該旋轉磁場切割轉子繞組，從而在轉子繞組中產生感應電流（轉子繞組是閉合通路），載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下將產生電磁力，從而在電機轉軸上形成電磁轉矩，驅動電動機旋轉，并且電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同。

　　三相異步電動機的故障分析和處理方法

　　三相異步電動機的故障分析和處理方法

　　繞組是電動機的組成部分,老化,受潮、受熱、受侵蝕、異物侵入、外力的沖擊都會造成對繞組的傷害,電機過載、欠電壓、過電壓,缺相運行也能引起繞組故障。繞組故障一般分為繞組接地、短路、開路、接線錯誤。現在分別說明故障現象、產生的原因及檢查方法。

　　一、繞組接地

　　指繞組與貼心或與機殼絕緣破壞而造成的接地。

　　1、故障現象

　　機殼帶電、控制線路失控、繞組短路發熱,致使電動機無法正常運行。

　　2、產生原因

　　繞組受潮使絕緣電阻下降?電動機長期過載運行?有害氣體腐蝕?金屬異物侵入繞組內部損壞絕緣?重繞定子繞組時絕緣損壞碰鐵心?繞組端部碰端蓋機座?定、轉子磨擦引起絕緣灼傷?引出線絕緣損壞與殼體相碰?過電壓(如雷擊)使絕緣擊穿。

　　3.檢查方法

　　(1)觀察法。通過目測繞組端部及線槽內絕緣物觀察有無損傷和焦黑的痕跡,如有就是接地點。

　　(2)萬用表檢查法。用萬用表低阻檔檢查,讀數很小,則為接地。

　　(3)兆歐表法。根據不同的等級選用不同的兆歐表測量每組電阻的絕緣電阻,若讀數為零,則表示該項繞組接地,但對電機絕緣受潮或因事故而擊穿,需依據經驗判定,一般說來指針在“0”處搖擺不定時,可認為其具有一定的電阻值。

　　(4)試燈法。如果試燈亮,說明繞組接地,若發現某處伴有火花或冒煙,則該處為繞組接地故障點。若燈微亮則絕緣有接地擊穿。若燈不亮,但測試棒接地時也出現火花,說明繞組尚未擊穿,只是嚴重受潮。也可用硬木在外殼的止口邊緣輕敲,敲到某一處等一滅一亮時,說明電流時通時斷,則該處就是接地點。

　　(5)電流穿燒法。用一臺調壓變壓器,接上電源后,接地點很快發熱,絕緣物冒煙處即為接地點。應特別注意小型電機不得超過額定電流的兩倍,時間不超過半分鐘?大電機為額定電流的20%-50%或逐步增大電流,到接地點剛冒煙時立即斷電。

　　(6)分組淘汰法。對于接地點在鐵芯心里面且燒灼比較厲害,燒損的銅線與鐵芯熔在一起。采用的方法是把接地的一相繞組分成兩半,依此類推,*后找出接地點。

　　此外,還有高壓試驗法、磁針探索法、工頻振動法等,此處不一一介紹。

　　4.處理方法

　　(1)繞組受潮引起接地的應先進行烘干,當冷卻到60——70℃左右時,澆上絕緣漆后再烘干。

　　(2)繞組端部絕緣損壞時,在接地處重新進行絕緣處理,涂漆,再烘干。

　　(3)繞組接地點在槽內時,應重繞繞組或更換部分繞組元件。

　　*后應用不同的兆歐表進行測量,滿足技術要求即可。

　　二、繞組短路

　　由于電動機電流過大、電源電壓變動過大、單相運行、機械碰傷、制造**等造成絕緣損壞所至,分繞組匝間短路、繞組間短路、繞組極間短路和繞組相間短路。

　　1.故障現象

　　離子的磁場分布不均,三相電流不平衡而使電動機運行時振動和噪聲加劇,嚴重時電動機不能啟動,而在短路線圈中產生很大的短路電流,導致線圈迅速發熱而燒毀。

　　2.產生原因

　　電動機長期過載,使絕緣老化失去絕緣作用?嵌線時造成絕緣損壞?繞組受潮使絕緣電阻下降造成絕緣擊穿?端部和層間絕緣材料沒墊好或整形時損壞?端部連接線絕緣損壞?過電壓或遭雷擊使絕緣擊穿?轉子與定子繞組端部相互摩擦造成絕緣損壞?金屬異物落入電動機內部和油污過多。

　　3.檢查方法

　　(1)外部觀察法。觀察接線盒、繞組端部有無燒焦,繞組過熱后留下深褐色,并有臭味。

　　(2)探溫檢查法。空載運行20分鐘(發現異常時應馬上停止),用手背摸繞組各部分是否超過正常溫度。

　　(3)通電實驗法。用電流表測量,若某相電流過大,說明該相有短路處。

　　(4)電橋檢查。測量個繞組直流電阻,一般相差不應超過5%以上,如超過,則電阻小的一相有短路故障。

　　(5)短路偵察器法。被測繞組有短路,則鋼片就會產生振動。

　　(6)萬用表或兆歐表法。測任意兩相繞組相間的絕緣電阻,若讀數極小或為零,說明該二相繞組相間有短路。

　　(7)電壓降法。把三繞組串聯后通入低壓**交流電,測得讀數小的一組有短路故障。

　　(8)電流法。電機空載運行,先測量三相電流,在調換兩相測量并對比,若不隨電源調換而改變,較大電流的一相繞組有短路。

　　4.短路處理方法

　　(1)短路點在端部。可用絕緣材料將短路點隔開,也可重包絕緣線,再上漆重烘干。

　　(2)短路在線槽內。將其軟化后,找出短路點修復,重新放入線槽后,再上漆烘干。

　　(3)對短路線匝少于1/12的每相繞組,串聯匝數時切斷全部短路線,將導通部分連接,形成閉合回路,供應急使用。

　　(4)繞組短路點匝數超過1/12時,要全部拆除重繞。

　　三、繞組短路

　　由于焊接**或使用腐蝕性焊劑,焊接后又未**干凈,就可能造成壺焊或松脫?受機械應力或碰撞時線圈短路、短路與接地故障也可使導線燒毀,在并燒的幾根導線中有一根或幾根導線短路時,另幾根導線由于電流的增加而溫度上升,引起繞組發熱而斷路。一般分為一相繞組端部斷線、匝間短路、并聯支路處斷路、多根導線并燒中一根斷路、轉子斷籠。

　　1.故障現象

　　電動機不能啟動,三相電流不平衡,有異常噪聲或振動大,溫升超過允許值或冒煙。

　　2.產生原因

　　(1)在檢修和維護保養時碰斷或制造質量問題。

　　(2)繞組各元件、極(相)組和繞組與引接線等接線頭焊接**,長期運行過熱脫焊。

　　(3)受機械力和電磁場力使繞組損傷或拉斷。

　　(4)匝間或相間短路及接地造成繞組嚴重燒焦或熔斷等。

　　3.檢查方法

　　(1)觀察法。斷點大多數發生在繞組端部,看有無碰折、接頭出有無脫焊。

　　(2)萬用表法。利用電阻檔,對“Y”型接法的將一根表棒接在“Y”形的中心點上,另一根依次接在三相繞組的首端,無窮大的一相為斷點?“△”型接法的短開連接后,分別測每組繞組,無窮大的則為斷路點。

　　(3)試燈法。方法同前,等不亮的一相為斷路。

　　(4)兆歐表法。阻值趨向無窮大(即不為零值)的一相為斷路點。

　　(5)電流表法。電機在運行時,用電流表測三相電流,若三相電流不平衡、又無短路現象,則電流較小的一相繞組有部分短斷路故障。

　　(6)電橋法。當電機某一相電阻比其他兩相電阻大時,說明該相繞組有部分斷路故障?

　　(7)電流平衡法。對于“Y”型接法的,可將三相繞組并聯后,通入低電壓大電流的交流電,如果三相繞組中的電流相差大于10%時,電流小的一端為斷路?對于“△”型接法的,先將定子繞組的一個接點拆開,再逐相通入低壓大電流,其中電流小的一相為斷路。

　　(8)斷籠偵察器檢查法。檢查時,如果轉子斷籠,則毫伏表的讀數應減小。

　　4.斷路處理方法

　　(1)斷路在端部時,連接好后焊牢,包上絕緣材料,套上絕緣管,綁扎好,再烘干。

　　(2)繞組由于匝間、相間短路和接地等原因而造成繞組嚴重燒焦的一般應更換新繞組。

　　(3)對斷路點在槽內的,屬少量斷點的做應急處理,采用分組淘汰法找出斷點,并在繞組斷部將其連接好并絕緣合格后使用。

　　(4)對籠形轉子斷籠的可采用焊接法、冷接法或換條法修復。

　　四、繞組接錯

　　繞組接錯造成不完整的旋轉磁場,致使啟動困難、三相電流不平衡、噪聲大等癥狀,嚴重時若不及時處理會燒壞繞組。主要有下列幾種情況:某極相中一只或幾只線圈嵌反或頭尾接錯?極(相)組接反?某相繞組接反?多路并聯繞組支路接錯?“△”、“Y”接法錯誤。

　　1、故障現象

　　電動機不能啟動、空載電流過大或不平衡過大,溫升太快或有劇烈振動并有很大的噪聲、燒斷保險絲等現象。

　　2、產生原因

　　誤將“△”型接成“Y”型?維修保養時三相繞組有一相首尾接反?減壓啟動是抽頭位置選擇不合適或內部接線錯誤?新電機在下線時,繞組連接錯誤?舊電機出頭判斷不對。

　　3.檢修方法

　　(1)滾珠法。如滾珠沿定子內圓周表面旋轉滾動,說明正確,否則繞組有接錯現象。

　　(2)指南針法。如果繞組沒有接錯,則在一相繞組中,指南針經過相鄰的極(相)組時,所指的極性應相反,在三相繞組中相鄰的不同相的極(相)組也相反?如極性方向不變時,說明有一極(相)組反接?若指向不定,則相組內有反接的線圈。

　　(3)萬用表電壓法。按接線圖,如果兩次測量電壓表均無指示,或一次有讀數、一次沒有讀數,說明繞組有接反處。

　　(4)常見的還有干電池法、毫安表剩磁法、電動機轉向法等。

　　4.處理方法

　　(1)一個線圈或線圈組接反,則空載電流有較大的不平衡,應進廠返修。

　　(2)引出線錯誤的應正確判斷首尾后重新連接。

　　(3)減壓啟動接錯的應對照接線圖或原理圖,認真校對重新接線。

　　(4)新電機下線或重接新繞組后接線錯誤的,應送廠返修。

　　(5)定子繞組一相接反時,接反的一相電流特別大,可根據這個特點查找故障并進行維修。

　　(6)把“Y”型接成“△”型或匝數不夠,則空載電流大,應及時更正。

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