1、電動機培訓教材第一節異步電動機原理一、三相異步電動機的結構在發電廠中，除了發電機之外，還運行著大量的電動機。 電動機種類很多，本章主要講述異步電動機，異步電動機由 兩個基本部分組成，即定子和轉子。定子是由機座、端蓋、 鐵芯、三相繞組等組成，轉子固定在軸上、裝在定子膛孔中， 它們不相接觸，彼此間保持一定的氣隙，定子和轉子鐵芯都 是硅鋼片疊壓而成的，定子鐵芯內圓周上有均勻分布的槽， 用來安裝定子繞組。定子繞組由絕緣銅線或鋁線繞成三相對 稱繞組，繞組的首末端分別引到電動機出線盒的接線柱上， 使用時從接線盒接入三相電源。三相異步電動機的轉子繞組有兩種形式：一種是鼠籠 式，另一種是繞線式。鼠籠式轉子的結

2、構，它由安放在轉子 鐵芯槽里的銅條組成，銅條的兩端各用一個銅環焊接起來， 形成一個圓柱形籠子。繞線式轉子的繞組和定子繞組相似， 也是由絕緣導線做成繞組元件，放在轉子鐵芯槽內，然后連 接成對稱的三相繞組。轉子三相繞組通常連接成星形，星形 繞組的三根端線，接到裝在轉軸上的三個滑環上，通過一組 電刷引出來與外電路變阻器相連接，以便起動電動機。繞線 式轉子軸上裝有三個滑環，故又叫做滑環式轉子，繞線式電 動機的結構復雜，價格較貴，用于起重和需要大起動轉矩的 設備上，以及某些對調速要求不高但容量又較大的場合。二、異步機的轉動原理異步電動機工作原理：三相交流電通入定子繞組產生旋轉磁場，這時靜止的轉子內導體被

3、旋轉磁場的磁力線所切割，而感應出電動勢E，電動勢的方向可用右手定則來確定，如圖10-1 :圖10-1電動機的工作原理在感應電勢作用下，閉合的轉子導體中就有電流，轉子電流與旋轉磁場相互作用而產生電磁力 F，力的方向由左手 定則決定。電磁力對轉軸產生電磁力矩 M使轉子轉動。電 磁力矩的方向是與旋轉磁場的方向一致的。電動機轉子的轉速（n2）是永遠小于旋轉磁場的轉速 （nJ 的。如果n2 =n 1，則轉子與旋轉磁場之間沒有相對運動，轉 子導體就不再切割磁力線，因而轉子導體中的感應電勢、電流隨即消逝，也就不會產生電磁轉矩，不再會轉動。而且實 際上，轉子上總是要受到一些風阻和摩擦的，轉子速度必將 要慢下來

4、，因此總是低于旋轉磁場的轉速。轉子總是緊跟著 旋轉磁場以n2 ?ni的轉速旋轉的，所以這種電動機又稱為異 步電動機，這種電動機，因為它的轉子電流是由電磁感應產 生的，故又稱感應電動機。轉子轉速n2與旋轉磁場的轉速ni相差的程度，用轉差率 S表示：S= (n i -n 2 )/n iX 100% 轉 差率通常用百分數表示。轉差率是異步電動機的一個重要參 數，在分析異步電動機運行特性時極為重要。異步電動機的工作原理有許多地方與變壓器相似。在變 壓器中，原、副繞組是與同一主磁通相交鏈，在異步電動機 中，定子繞組和轉子繞組則與同一旋轉磁通相交鏈，定子和 轉子繞組分別相當于變壓器的原、副繞組，旋轉磁通相

5、當于 變壓器中的主磁通，在變壓器中原邊電流的大小是由副邊電 流來定的；同樣，異步電動機中定子繞組的電流是由轉子電 流來決定的。異步電動機與變壓器也有其不同之處，變壓器是靜止 的，而異步電動機是旋轉的，在變壓器的磁路中的空氣隙是 極小的，而在異步電動機的磁路中卻有兩個較大的空氣隙(定子與轉子之間)，所以變壓器的空載電流極小，而異步 電動機在空載時，其定子繞組中通過的電流Io較大，約為定子繞組額定電流Io的20%-40%三、電動機的啟動電流1. 當電動機的轉子靜止時，定子繞組加上電源以后，其 周圍將有旋轉磁場轉動，因轉子靜止，旋轉磁場將以全速切 割轉子導體，所以，定子電流很大，通常為電動機的額定電

6、 流47倍。2. 電動機轉速上升以后，旋轉磁場和轉子導體的相對速 度降低，故起動電流隨轉速升高而逐漸減小，直到轉速達額 定值時，電動機定子電流將為額定電流。3. 因電動機的起動電流很大，所以在起動時，為了避免 擾動電網，必須對起動電流進行限制。限制的方法主要是降 低電動機起動時的端電壓。4. 雖然電動機的起動電流很大，但起動功率因數很低， 所以起動轉矩并不與起動電流成正比增加，所以電動機起動 轉矩并不是很大的，一般為額定轉矩的 22.5倍。第二節異步電動機的起動一、磁力起動器起動電動機的原理磁力起動器是由交流接觸器和熱繼電器組成的組合電 器，供遠距離直接控制三相異步電動機的起動、停止和正反 轉

7、之用。它對電動機具有過載和低電壓保護作用，若與熔斷 器配合，還能對電動機進行短路保護。用磁力起動器起動三相異步電動機的工作原理，如圖10-2所示。按下起動按鈕，電磁鐵線圈通電，吸引磁鐵。開 關主觸點1、2、3將電動機和三相電源接通，電動機開始轉 動。輔助觸點4實現自鎖，即起動按鈕恢復時電磁鐵線圈仍 然通電。按下停止按鈕，斷開電磁鐵線圈的電源， 銜鐵釋放， 主、輔觸點1、2、3都斷開，電動機失電停轉。當電壓降低 時，也會使電磁線圈失去吸持銜鐵的能力，可自行斷開電動 機的電源，使磁力起動器具有失壓保護作用。二、星一三角起動器較大容量的三相異步電動機定子繞組多是三角形連接。 當它有六個出線端子時，就

8、可用星一三角起動器作為它的減 壓起動設備。在起動時，將定子繞組接成星形，以減小起動 電流正常運行時接成三角形。圖10-3星一三角起動器原理接線圖自動Y起動器是由三只接觸器、一只熱繼電器和一只時間繼電器組成的，其原理接線見圖10-3，當觸頭1、6、4、3、7閉合時，電動機定子繞組接為星形；當觸頭5、1、2、6、8 4閉合，觸頭3、7斷開時，電動機定子繞組接為 三角形。第三節電動機的運行維護二期工程廠用電動機，其中大容量的電機采用10KV系統供電，小容量的電機采用400V系統供電，直流電機采用直流220V系統供電（直流潤滑、直流密封油泵）。電動機的 主要技術參數，反映電動機的工作能力及其起動特性，

9、起動 特性的優劣主要表現在起動電流和起動轉矩等方面。一、允許溫度與允許升溫電動機運行過程損壞，大多數是由于過熱引起的。因為 電動機在運行過程中，各種能量損耗都要產生熱量，主要的 能量損耗可分為可變損耗和不變損耗兩部分，可變損耗中包 括定子繞組中有電阻的銅損，因為繞組中有電阻，所以當電 流通過電阻時，便產生 i2r的功率損耗，它隨負荷的變化而 變化，且隨電流的平方正比例地增加。不變損耗中包括機械 損耗和鐵芯損耗，機械損耗是由軸承的摩擦和風扇與空氣之 間的阻力形成的，其大小由轉速決定。而在運行過程中，異 步電動機的轉速基本不變，因此機械損耗的大小也基本不 變。鐵芯損耗是由鐵芯中磁通交變而產生的，其

10、大小決定于 鐵芯中的磁通密度及磁通變化的快慢，鐵芯損耗與電源電壓 的平方成正比，而在運行中由于電源電壓幾乎不變，因此鐵 芯損耗也基本不變。在電動機的運行過程中，上述各種損耗最后都轉化為熱 能，使電動機的繞組和鐵芯發熱，為了防止電動機的燒壞， 所以電動機有規定的允許溫度和允許溫升，以便監視電動機 運行中的各部分溫度，保證電動機的正常運行。二、冷卻空氣溫度對電動機出力的影響由于電動機的連續工作容量主要取決與定子繞組、轉子 組和定子鐵芯的溫度，而這些溫度受電動機周圍的冷卻空氣 的影響很大，所以應考慮電動機的冷卻空氣溫度與負荷的關 系。當冷卻空氣為額定溫度（一般35C）時，電動機可以在頻 率電壓正常的

11、情況下帶滿負荷長期運行。當冷卻空氣溫度高 于額定溫度時，電動機的出力就應該降低，而當冷卻空氣溫度低于額定溫度時，其出力可以升高三、當頻率、電壓與額定值偏差時異步電動機的運行在電動機運行中，常常發生電壓和頻率長期與額定值有 偏差的情況，當頻率在額定值時，電動機可以在額定電壓 -5 +5%的范圍內運行，其額定出力不變，而當電壓在額定 值時，電動機可以在額定頻率變動土0.5HZ的范圍下運行，其額定出力不變。1. 在額定頻率下電壓變化時電動機的運行(1) 在恒定負荷下，當加在電動機定子繞組上的電壓 降低很多時，由于轉子電流的增加，必然使定子電流增大， 以抵消因轉子電流所產生的磁通對定子旋轉磁通的影響，這 樣便會使電動機的發熱增大，嚴重時甚至會將電動機燒壞。 所以我們在使用電動機時，為了保證電動機的正常運行而不 損壞，必須盡可能使電壓保持為額定值。(2) 在恒定負荷下，當電動機的外加