电机原理结构及常见故障分析.只是课件.ppt
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1、电机原理结构及常见故障分析.电机定义和基本原理n电磁感应因磁通量变化产生感应电动势的现象,闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应 n长度为l的导体,垂直于磁感应为B的均匀磁场,以速度v运动时,在导体中感应而生的电势 n在闭合回路中,在dt时间内穿过它的磁通发生d的变化,在此回路中的感应电势根据以上定律就可以得到表示电机运行时的各种量间的基本关系电机的分类按能量的转换方式按能量的转换方式按转速的不同按转速的不同根据供电电压的不同根据供电电压的不同 a)发电机b)电动机a)同步电机b)异步电机a)安全电压电机 36Vb)低压电机 220-690Vc
2、)中压电机 1000-6000Vd)高压电机 6000V以上电机的分类n能量转换方式 将机械能变为电能发电机 将电能变为机械能电动机 将电能变为电能 1不同的电压变压器 2不同的波形,将交流电变直流电换流机 3不同的频率变频器 4不同的相角调相机n和机械能有关的机器都必须是转动的,但有些电机却和机械能无关,就不一定需要转动。按照一般惯例,我们把旋转的叫机,静止的叫器。静止的如:变压器,变频器等等 旋转的如:旋转电机 异步电机概念及工作原理n异步电动机:主要用作电动机,将电能转换为机械能,拖动主要用作电动机,将电能转换为机械能,拖动各种生产机械。结构简单、制造、使用和维护方便,运行可靠,成本各种
3、生产机械。结构简单、制造、使用和维护方便,运行可靠,成本低,效率高,得以广泛应用。低,效率高,得以广泛应用。n异步电动机:异步电机因转子转速小于旋转磁场的转速而得异步电机因转子转速小于旋转磁场的转速而得名。利用气隙旋转磁场与转子绕组中的感应电流相互作用产生电磁转名。利用气隙旋转磁场与转子绕组中的感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现能量转换的交流电机。主要作电动机用。异步电机的转矩,从而实现能量转换的交流电机。主要作电动机用。异步电机的转子实际转速总是低于(作电动机运行)或高于(作发电机运行)旋转子实际转速总是低于(作电动机运行)或高于(作发电机运行)旋转磁场的转速,两者始终存在一定差异,故称
4、异步。异步是这种电机产磁场的转速,两者始终存在一定差异,故称异步。异步是这种电机产生电磁转矩的必要条件。由于转子绕组电流是感应而生的,所以异步生电磁转矩的必要条件。由于转子绕组电流是感应而生的,所以异步电机也称为感应电机。电机也称为感应电机。n基本原理:以电磁力和电磁感应的物理现象为基础的以电磁力和电磁感应的物理现象为基础的 三相异步电动机结构三相异步电动机结构 三相异步电动机的种类很多,但各类三相异步电动机的基本结构是相同的,它们都由定子和转子这两大基本部分组成,在定子和转子之间具有一定的气隙。此外,还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件,如图4.1所示。图3.1 封闭式三相笼型异步电动机结
5、构图1轴承;2前端盖;3转轴;4接线盒;5吊环;6定子铁心;7转子;8定子绕组;9机座;10后端盖;11风罩;12风扇电动机结构电动机结构VVWUUW三相异步机的结构三相异步机的结构定子定子转子转子 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构1.定子定子铁心:由内周有槽的硅钢片叠成。铁心:由内周有槽的硅钢片叠成。铁心:由内周有槽的硅钢片叠成。铁心:由内周有槽的硅钢片叠成。U U1 1-U-U2 2 V V1 1-V-V2 2WW1 1-W-W2 2 三相绕组三相绕组三相绕组三相绕组机壳(包括端盖和机座)铸钢或铸铁机壳(包括端盖和机座)铸钢或铸铁基本作用:产生旋转磁场。基本作用:产生旋转磁场。图
6、6-2定子的硅钢片图 6-3装有三相绕组的定子定子铁芯冲片定子铁芯冲片定子绕组定子绕组绕 2.转子转子鼠笼转子鼠笼转子铁心铁心铁心铁心:由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。(1)鼠笼式转子鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条,端铁芯槽内放铜条,端 部用短路环形成一体。部用短路环形成一体。或铸铝形成转子绕组。或铸铝形成转子绕组。鼠笼式鼠笼式鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式绕线式绕线式转轴转轴转轴转轴:固定转子铁心和传递功率,一般用中碳钢制成。:固定转子铁心和传递功率,一般用中碳钢制成。:固定转子铁心和传递功率,一般用中碳钢制成。:固定转子铁心和传递功率,
7、一般用中碳钢制成。(2)绕线式转子绕线式转子 同定子绕组一样,也分为三相,并且接成星形。同定子绕组一样,也分为三相,并且接成星形。同定子绕组一样,也分为三相,并且接成星形。同定子绕组一样,也分为三相,并且接成星形。转子转子:在旋转磁场作用下,产生感应电动势或电流。在旋转磁场作用下,产生感应电动势或电流。异步电动机转子转子:转子:转子铁心、转子绕组、转轴、风扇等。n绕线式转子鼠笼式转子转子绕组的结构形式转子绕组的结构形式鼠笼式转子绕组转子产生感应电流 电动机的工作原理流程电动机的工作原理流程定子绕组通入三相交流电产生旋产生旋转磁场转磁场转子受电磁力矩于是转子顺旋转磁场转动于是转子顺旋转磁场转动
8、但转子转速但转子转速 n 可能达不到与旋转磁场的可能达不到与旋转磁场的转速相等,即转速相等,即异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机 三相异步电动机的转速三相异步电动机的转速转子的转速总是小于同步转速,因此称转子的转速总是小于同步转速,因此称“异步异步”,通常通常转速为同步转速的转速为同步转速的9199%,9199%,转向与旋转磁场的转向相同转向与旋转磁场的转向相同例例1 1:一台三相异步电动机,其额定转速一台三相异步电动机,其额定转速 n=975 r/min,电源频率,电源频率 f1 1=50 Hz。试求电动机的。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。极对数和额定负载下的转差率。由于电动
9、机的额定转速应接近且略小于同步转速由于电动机的额定转速应接近且略小于同步转速 n1,而,而 n1 对应于磁极对数对应于磁极对数p有一系列固定值。所以,有一系列固定值。所以,n1=1000 r/min,即即即即p p=3=3额定转差率为额定转差率为额定转差率为额定转差率为 三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理1.转动原理转动原理U1U2V2W1V1W2定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电方向方向方向方向:顺时针顺时针顺时针顺时针 切割转子导体切割转子导体切割转子导体切割转子导体右手定则右手定则右手定则右手定则感应电动
10、势感应电动势感应电动势感应电动势 E E2020旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场感应电流感应电流感应电流感应电流 I I2 2旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场左手定则左手定则左手定则左手定则电磁力电磁力电磁力电磁力F FF电磁转矩电磁转矩电磁转矩电磁转矩T TnF旋转磁场旋转磁场 定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三相交流电相交流电相交流电相交流电(星形联接星形联接星形联接星形联接)AXBYCZ1 1.旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生o规定规定 i:“+”首端流入,尾端流出。首端流入,尾端流出。i:“”尾端流入,首端流出。尾端流入,首
11、端流出。U1V2W1V1W2U2()电流出电流出()电流入电流入oUioUi600 三相电流合成磁场的三相电流合成磁场的三相电流合成磁场的三相电流合成磁场的分布情况:分布情况:分布情况:分布情况:t=0t=60t=120t=180结论:结论:定子绕组通入三相电流,定子定子绕组通入三相电流,定子内产生内产生旋转磁场旋转磁场电流变化一周,磁场旋转电流变化一周,磁场旋转3600 (p=1)。)。AU2U1V1W2V2W1AU2U1V1W2V2W1取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向结论
12、:结论:结论:结论:任意调换两根电源进线,则旋转磁场反转。任意调换两根电源进线,则旋转磁场反转。任意调换两根电源进线,则旋转磁场反转。任意调换两根电源进线,则旋转磁场反转。(电机反转)(电机反转)(电机反转)(电机反转)任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)U1U2W1W2V1V2n1旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数P 若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联 ,绕组的,绕组的,绕组的,绕组的 首端首端首端首端之间互差之间互差之间互差之间互差6060,将形成,将形成,将形成,将形成两对两对两对两对磁极
13、的旋转磁场。磁极的旋转磁场。磁极的旋转磁场。磁极的旋转磁场。极对数极对数旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关oUi极对数极对数 四极旋转磁场在电流变化一周时,四极旋转磁场在电流变化一周时,旋转旋转磁场在空间旋转磁场在空间旋转 180。当三相异步电动机断了一根电源线时,会当三相异步电动机断了一根电源线时,会有什么后果?有什么后果?ABC1、此时接通电源此时接通电源,会怎样?,会怎样?2、如果运行中断一线如果运行中断一线,会怎样?会怎样?三相异步电动机在三相异步电动机在运行中运行中,若其中一相和电源,若其中一相和电源断开,则变成单相运行。此时和单相电机一样,
14、电断开,则变成单相运行。此时和单相电机一样,电机机仍会按原来方向运转仍会按原来方向运转。但若负载不变,三相供电。但若负载不变,三相供电变为单相供电,电流将变大,导致电机过热。使用变为单相供电,电流将变大,导致电机过热。使用中要特别注意这种现象,为此应该有过载保护。中要特别注意这种现象,为此应该有过载保护。三相异步电动机若在三相异步电动机若在起动前有起动前有一相断电一相断电,和单相电机一样将,和单相电机一样将不能不能起动起动。此时只能听到嗡嗡声,使电。此时只能听到嗡嗡声,使电动机过热而烧毁,必须赶快排除故动机过热而烧毁,必须赶快排除故障。障。ABC4.4.旋转磁场的转速旋转磁场的转速旋转磁场的转
15、速旋转磁场的转速旋转磁场转速旋转磁场转速n1与定子电流频率与定子电流频率f1、磁极对数、磁极对数p有关。有关。异异步步电电动动机机转转速速和和极极对对数数的的对对应应关关系系(中中国国额额定定频频率率f1=50Hz z)p1234n1(r/min)300015001000750异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中:转子转速转子转速转差率转差率转差率转差率:旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速n1n1与转子转速与转子转速与转子转速与转子转速n n之差与同步转之差与同步转之差与同步转之差与同步转速速速速n1n1之比称为异步电动机的转差率之比称为异步电动机的转
16、差率之比称为异步电动机的转差率之比称为异步电动机的转差率s s异步电机转差率异步电机转差率 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6 功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B1.1.型号型号 Y132S6Y系列异步机系列异步机机座中心高度机座中心高度机座长度代号机座长度代号 2p=6n0=1 000 r/min2.额定功率额定功率 PN PN=3 kW转子轴上输出的转子轴上输出的机械功率机械功
17、率3.额定电压额定电压 UN UN=380 V定子三相绕组应施加的定子三相绕组应施加的线电压线电压磁极数磁极数4.额定电流额定电流 IN IN=7.2A 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6功功 率率 3 kW 频频 率率 5 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B定子三相绕组的额定定子三相绕组的额定线电流线电流6.额定转速额定转速nN电机在额定电压、额定负载下运行时的电机在额定电压、额定负载下运行时的转子转速转子转速。5.联接方式联接方式通常三相异步电动机通常三相异步
18、电动机3kW3kW以下者,联结成星形,以下者,联结成星形,4kW4kW以上者,联结成三角形。以上者,联结成三角形。联接方式联接方式:Y/接法接法 Y 接法:接法:接法:接法:AB CZX YA B CZX YABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒:接线盒:三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B8.8.绝缘等级绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级,分指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级,分为
19、为A A、E E、B B、F F、H H五级,五级,A A级级(105(105C)EC)E级级(120120)B B级(级(130130)F F级(级(155155)H H级级(180(180C)C)。7.额定功率因数额定功率因数cos N额定负载时一般为额定负载时一般为0.7-0.90.7-0.9,空载时功率因数很,空载时功率因数很低约为低约为0.2-0.30.2-0.3。额定负载时,功率因数最大。额定负载时,功率因数最大。实用中应选择合适容量的电机,实用中应选择合适容量的电机,防止防止“大马大马”拉拉“小车小车”的现象。的现象。电机电机点检要求点检要求 目前,我公司对电机点检的主要参数是电
20、压、电流、温度、目前,我公司对电机点检的主要参数是电压、电流、温度、绝绝缘缘电阻电阻、振动和噪声。点检的具体内容是对振动和噪声。点检的具体内容是对电机电机进行定点、定时、进行定点、定时、定质、定量的检测定质、定量的检测。定点定点:依被检电器的特点,正确选择测试点。为了便于结果的比较,在测试点选定后,应稳定不再变动,避免测试点的随机性。如电机表面温度的检测。定时定时:电气设备巡检表记录,温度、振动的点检时间固定。(2H/次)定质定质:保持稳定的点检质量。首先,必须正确的使用检测仪器,如红外线点温计、测振仪、兆欧表等。即测量的方法、方位要稳定。定量定量:点检的位置数量和点检的项目数量要稳定;要保证
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