1、1电动 机技术发展现状、工作原理和运行维护摘要: 近几十年来，随着电 力电子技术、微 电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是在乡镇企业及家用电器中，更需要有大量的中、小功率 电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和 维护工作也越来越重要。 电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分 类方法也很多。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工作原理和电动机的运行维护。关键词 技术现状 工作原理 运行维护引言电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。常 见的电动机可分为交流电动机和直流电动机。电动机是随着生产力的发展而发展
2、的，反过来， 电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从 19 世纪末期起， 电动 机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来， 虽然 电动机的基本结构变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能， 经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性好精确度快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支2单相电机不能理解为直流电机.交流电机分单相电动机和三相电动机.没有两相电机.一、三相异步电动机的旋转原理 三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三
3、相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，三相电源相与相之间的电压在相位上是相差 120 度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差 120 度，这样，当在定子 绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场， 定子绕组产生旋转磁场后，转子导体（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向旋转起来。一般情况下，电动机的实际转速低于旋转磁场的转速不同步。为此我们称三相电动机为异步电动机。 二、单相交流电动机的旋转原理 单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。 单相电不能产
4、生旋转磁场.要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差 90 度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90 度，即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差 90 度的电流通入两个在空间上相差 90 度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自 动起动，第一章 电动机分类、 发展现状及未来31.1 电动机分类电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分 类方法也很多。1.根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。 2.电动机按结构及工作原理
5、可分为异步电动机和同步电动机。 同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 3.电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容运转式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。 按用途分类。电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具用电动机、家电用电动机及其它通用小型机械设备用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。 4.电动机按转子的结构可分为笼型
6、感应电动机和绕线转子感应电动机。 5.电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、 调速电动机。1.2 电动机技术发展现状4电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。它是随着生产力的发展而发展的，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从 19 世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构变化不大，但是 电动机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性好精确度快速响应的特点
7、，已成为电动机学科的一个独立分支。虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有电刷与换向器（又称整流子），使得他的故障率较高， 电动机的使用环境也受到了限制（如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用），其电压等级，额定转速，单机容量的发展也受到了限制。所以，在 20 世 纪 60 年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是 70 年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展， 为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽，稳态精度高，动态
8、响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外，由于交流电力拖动具有调速性能优良，维修费用低等优点，将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。5第二章 电动机的工作原理2.1 三相异步电动机的结构及工作原理目前较常用的主要是交流电动机，它可分为三相异步电动机和单相交流电动机两种。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。下面以三相异步电动机为例介绍电动机的工作原理。2.1.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构主要由两个部分组成，一是固定不动的部分（简称定子），二是可以自由旋转的部分（简称转子）。
9、定子与转子之间有一个很小的气隙。此外，还有机座、端盖 轴承、接 线盒、风扇等其他部分。异步电动机根据转子的绕组的结构不同，可分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式异步电动机的转子绕组本身自成闭合回路，整个转子形成一个坚实的整体，其结构简单牢固、运行可靠、价格便宜，应用最为广泛，小型异步电动机绝大部分属于这类。绕线式异步电动机的结构比鼠笼式复杂，但启动性能较好，需要时还可以调节电动机的转速。三相鼠笼式异步电动机的结构。1.定子定子是用来产生旋转磁场的，主要由定子铁心、定子绕组和机座等部分组成。鼠笼式和绕线式异步电动机的定子结构是完全一样的。2.转子6转子是异步电动机的转动部分，它在定子绕组旋转磁场的作用
10、下获得一定的转矩而旋转，通过联轴器或皮带轮带动其他机械设备做功。转子由转子铁心、转子绕组和转轴等部分组成。3.机座机座是电动机的外壳和支架，它的作用是固定和保护定子铁心、定子绕组并支撑端盖，所以要求机座具有足够的机械强度和刚度，能承受运输和运行过程中的各种作用力。中、小型异步电动机通常采用铸铁机座，定子 铁心紧贴在机座的内壁， 电动机运行时铁心和绕组产生的热量主要通过机座表面散发到空气中去，因此，为了增加散热面积，在机座表面装有散热片。如果三相绕组通入负序电流，则电流出现正的最大值的顺序是UWV。通过图解法分析可知，旋 转磁场的旋转方向也为 UWV。综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原
11、则是：(1)三相对称绕组 中通入三相对称电流产生圆形旋转磁场，其转速为异步转速（ 1）且 1= 式中： 为电源频率，单位为 Hz； 为电机极对数。(2)转子导 体切割旋转磁场产生感应电动势和电流。7(3)转子载 流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转矩，驱使电动机转子转动，其转速（ ）小于同步转速（ 1）。异步电动机的转速不可能达到定子旋转磁场的转速，即同步转速，因 为如果到达同步转速， 则转子导体与旋转磁场之间没有相对运动，随之在转子导体中不能感应出电势和电流，也就不能产生推动转子的电磁力。因此，异步 电动机的转速总是低于同步转速，即两种转速之间总是存在差异，异步电动机因此而得名。又
12、因为异步电动机转子电流是通过电磁感应作用产生的，所以又称为感应电动机。（4）异步电动机的旋转方向始终与旋转磁场的旋转方向一致，而旋转磁场的方向又取决于异步电动机的三相电流相序，因此，三相异步电动机的转向与电流的相序一致。要改变转向，只要改 变电流的相序即可，即任意对调电动机的两根电源线，便可使电动机反转。2.3 三相异步电动机的结构1.定子结构：交流电机（包括异步机和同步机）其定子结构相同。*定子铁芯：是磁路的一部分用 0.5mm 硅钢片迭成， 且片间绝缘*定子绕组：绝缘漆包线制成，用于通三相交流电源8定子铁芯槽内嵌放三相绕组 ： 2.转子结构*转子铁芯：用 0.5mm 硅钢片迭成，且片间绝缘
13、。工作原理示意图第三章 电动机的运行维护3.1 电动机启动前的准备为了保证电动机正常安全地启动，一般启动前应作好下述准备：（1） 检查电源是否有电，电压是否正常，若 电源电压过高或过低，都不宜启动。（2） 启动器是否正常，如零部件有无损坏，使用是否灵活，触 头接触是否良好，接线是否正确、牢固等。（3） 熔丝规格大小是否合适，安装是否牢固，有无熔断或损伤。 （4） 电动机接线板上接头有无松动或氧化。 （5） 检查传动装置，如皮带轻紧是否合适， 连接是否牢固，联轴器的螺丝、销子是否紧固等。 （6） 传动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动是否灵活。 9（7） 检查电动机及启动电器外壳是否接地，接地
14、线有无断路，接地螺丝是否松动、脱落等。 （8） 搬开电动机周围的杂物并清除机座表面灰尘、油垢等。 （9） 检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。 （10）对正常运行中的绕线式电动机，应经常观察电动机滑环有无偏心摆动现象；观察滑环的火花是否发生异常现象。滑环上碳刷是否要更换。3.2 启动时应注意的问题（1） 接通电源后，如果电动机不转， 应立即切断电源，绝不能迟疑等待，更不能带电检查电动机发故障，否则将会烧毁电动机和发生危险。 （2） 启动时应注意观察电动机、传动装置、 负载机械的工作情况，以及线路上的电流表和电压表的指示，若有异常现象， 应立即断电检查，待故障排除后，载行启动。 （3） 利用手
15、动补偿器或手动星三角启动器启动电动机时，特别要注意操作顺序。一定要先将手柄推到启动位置，待 电动机转速稳定后再拉到运转位置，防止误操作造成设备和人身事故。（4） 同一线路上的电动机不应同时启动，一般应由大到小逐台启动以免多太电动机同时启动，线路上电流太大。 电压降低过多，造成 电动机启动困难引起线路故障或使开关设备跳闸。 10（5） 启动时，若电动机的旋转方向反了， 应立即切断电源，将三相 电源线中的任意两相互换一下位置，即可改变电动机转向。3.3 电动机运行中的监视电动机在运行时，值班工作人员可以通过仪表和感觉器官监视其运行情况，以便及早发现问题，减少或避免故障的发生。3.3.1 监视电动机
16、的温度 电动机正常运行时会发热，使电动机温度升高，但不应超出允许的限度。如果 电动机负载过大，使用环境温度过高，通 风不畅或运行中发生故障，就会使其温度超出允许限度，导致绕组 过热烧毁，因此电动机温度的高低是反映电动机运行的主要标志，在运行中经常检查。判断电动机是否过热，可以用以下方法： （1 ） 凭手的感觉：如果以手接触外壳，没有烫手的感觉，说明电动机温度正常；如果手放上去烫得马上缩回来，说明电动机已经过热。 （2） 在电动机外壳上滴 2-3 滴水，如果只冒热气没有声音，则说明电动机没有过热，如果水滴急剧汽化同时伴有“ 咝咝“声，说明电动机已经过热。 （3） 判别电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。 发现电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排除故障后再行使用。 3.3.4 注意电动机的振动、响声和气味
