电动机的原理和分类
发布日期： 2024-05-14 | 作者：kok电竞下载苹果版
异步电动机结构相对比较简单、运行可靠、维护方便、效率较高，故得到普遍应用。但因调速性能较差，
交流异步电动机分为单相异步电动机和三相异步电动机。单相异步电动机多用于家用电器及自动装置中；三相异步电动机则大范围的应用于工农业生产中。三相异步电动机又有鼠笼式和绕线）同步电动机
同步电动机适用于恒速大功率拖动的场合，如拖动大型水泵、空气压缩机、大型鼓风机等。同步电动机有旋转电枢式和旋转磁极式两种型式。
原理进行电能与机械能能量转换的设备，拥有非常良好的启动性能、调速性能和过载能力，大多数都用在交通、启动、轧钢和自动控制领域。但由于结构较为复杂、制造成本高、运行维护工作量大等缺点，使直流电动机的使用受到了一定的限制。直流电动机又分为他励电动机、并励电动机、串励电动机、复励电动机。
异步电动机主要由定子和转子两部分所组成，定子和转子中间是空气隙。此外，还有端盖、轴承、机座等部件。
的作用，通常用铸铁铸成，也有用铝合金铸成的。大型电机机座多采用钢板拼焊而成。（2）定子铁芯
定子铁芯是磁路的一部分，用0.5mm厚的硅钢片叠压成整体的中空圆柱形后装入机座内，外壁与机座配合，内壁开槽，槽内嵌置定子绕组。为了减小涡流损耗，叠片间需经绝缘处理，一般小容量电机的硅钢片表面由氧化膜绝缘，大容量电机硅钢片间涂有绝缘漆。
是电机的电路部分，小型电机的定子绕组用高强度漆包圆铜线或铝线绕制而成；大型电机导线截面较大，采用矩形截面的铜或铝线制成线圈嵌置在定子槽内。绕组与槽壁间用绝缘材料隔开。
异步电机的气隙比同容量直流电机的气隙要小得多，一般为0.2～2.0mm。这是因为异步电机的励磁电流是由电网供给的，气隙大时，励磁电流就大，会降低了电机的功率因数。为了更好的提高功率因数，应尽量把气隙做得小些。但是气隙过小时，将造成装配困难，运行不可靠，高次谐波磁场增强，从而使附加损耗增加。
转子铁芯也是电机磁路的一部分，用0.5mm厚的硅钢片叠压成整体的圆柱形套装在转轴上，转子铁芯外圆的槽内嵌置转子绕组。
异步电动机有鼠笼式和绕线式两类，其不同之处在于转子绕组的结构不同，绕线式电机结构较复杂，通常用于对启动和调速性能要求比较高的场合。
鼠笼式转子绕组没有铁芯时，整个绕组的外形就像一个鼠笼。在转子铁芯上也有槽，各槽里都有一根铜或铝制导条作转子导体。在导条的两端用短路环短接，形成闭合回路。大中型电机导条是铜的，制造时把裸铜条插入转子铁芯槽中，再用铜环套在两端铜条的头上，并焊接在一起；多数小型电机的导条是铝制的，制造时把叠好的转子铁芯放在铸铝的模具内，把鼠笼和端部的内风扇一次铸成。
绕线式转子绕组和定子三相对称绕组类似，嵌置在转子槽内。三相绕组尾端在内部接成星形，首端由转子轴
引出接到滑环，滑环经电刷再串入外接电阻，能改善电机的启动和调速性能。有的绕线式电机还装设有提刷装置，在串入的外接电阻启动完毕后，把电刷提起，三相滑环直接短路，减小运行中的损耗。
上图是异步电动机的工作原理图，它由定子和转子两部分所组成，二者之间有一个很小的空气隙。
，建立定子三相合成旋转电动势并产生旋转磁场。图中虚线表示某一瞬间定子旋转磁场的磁通，它以同步转速n1顺时针方向旋转，转子导体切割磁场产生感应电动势，感应电动势方向可用右手定则确定，电动势在闭路的转子绕组中产生电流。（2）载流的转子绕组在旋转磁场中受到电磁力的作用，用左手定则可确定此时转子绕组受到一个顺时针方向电磁力和电磁转矩的作用，使转子以转速n随着定子旋转磁场的方向旋转。
（3）异步电动机转子转速n不能等于定子旋转磁场转速n1，因为如果n=n1，转子与定子旋转磁场之间就没有相对运动，转子绕组中就没有感应电动势和感应电流，就不能产生推动转子转动的电磁转矩，所以异步电动机运行中转子转速n和定子旋转磁场转速n1之间有差异，n总是小于n1，“异步”之名，由此而来。
（1）异步电动机转子转速n与定子旋转磁场转速n1之间有着转速差，此转速差是定子旋转磁场切割转子导体的速度，它的大小决定着转子电动势及其频率的大小，直接影响到异步电动机的工作状态。转速差可用转差率s这一重要物理量表示：s=（n1-n）/n1
（2）当旋转磁场以同步转速 n1开始旋转时，转子因机械惯性尚未转动， 转子的瞬间转速 n=0，这时转差率 s=1。转子转动起来之后， n>
0，（n1-n）差值减小，电动机的转差率 s
同步电动机的定子称为电枢，结构与三相异步电动机的定子相同，由定子铁芯、定子绕组、机座和端盖等组成。定子铁芯由硅钢片组成，铁心槽内嵌入三相对称绕组。
转子由转子铁芯、励磁绕组、启动绕组和转轴组成。转子铁芯由铸钢或锻钢制成，上面绕有励磁绕组。励磁绕组与励磁电源相连，接入励磁电流。启动绕组由嵌装于磁极表面的铜条组成，铜条两端用铜环连接，同异步电动机的鼠笼型转子相同。三相同步电动机的转子有隐极式和凸极式两种。
隐极式转子铁芯为圆柱形，表面开槽，槽内嵌入励磁绕组，与定子铁芯之间的气隙比较均匀。
凸极式转子的励磁绕组集中绕在两磁极之间的铁芯柱上，与定子铁芯之间的气息不均匀。
加在定子绕组上，通入三相对称交变电流，产生旋转速度为n0的旋转磁场；转子励磁绕组通入直流电流，产生极性恒定的静止磁场。2）转子以某种方法启动后，转速n接近n0时，若转子磁场的磁极对数与定子磁场的磁极对数相等，根据磁极异性相吸原理，定、转子磁场磁极之间就会趋于对齐，同步电动机实际运行时，由于阻力的存在，转子的磁极轴线总是要滞后旋转磁场轴线一个角度θ，便产生一个异性磁场拉力，即电磁转矩，促使转子跟随旋转磁场一起同步运动，即n=n0。这就是同步电动机的基本原理。
定子的最大的作用是产生磁场和作为电机的机械支撑，由主磁极、换向磁极、机座和端盖以及电刷装置等组成。
主磁极用来产生主磁场，大部分直流电机的主磁极不用永久磁铁，而是由励磁绕组通入直流电流来建立磁场。主磁极由铁芯和绕组组成，铁芯用厚0.5～1.5 mm的低碳钢板冲成，叠装后用铆钉铆紧，紧靠气隙的扩大部分称为极靴，极靴对励磁绕组起支撑作用，使气隙磁通有较好的波形分布，励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，经绝缘漆浸渍处理，然后套在磁极铁芯上。主磁极N、S交替布置，均匀分布并用螺钉固定在机座的内圈上。
换向极用来改善直流电机的换向，又称附加极，由铁芯和套在铁芯上的换向极绕组组成，铁芯常用整块钢或厚钢板制成，匝数不多的换向极绕组与电枢绕组串联，换向极的极数一般与主磁极的极数相同或减半，换向极与电枢之间的气隙能调整。功率很小的直流电机中，可以不装设换向极。
机座既是电机的外壳又是电机磁路的一部分，一般用低碳钢铸成或用钢板焊接而成，机座的两端有端盖。中小型电机前后端盖都装有轴承，用于支撑转轴。大型电机则采用座式滑动轴承。
电刷装置的作用是使转动部分的电枢绕组与外电路接通，将电枢绕组的电动势和电流引接到外电路的负载或电源上。电刷装置由电刷、刷窝、刷杆座和汇流条等零件组成，电刷一般都会采用石墨和铜粉压制焙烧而成，电刷放置在刷握中，由弹簧将其压在换向器的表面上，电刷杆数一般等于主磁极的数目。
电枢铁芯用来构成电机的磁路以及嵌放电枢绕组。为减少铁心损耗，通常用0.35mm或0.5mm厚、涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成。为加强冷却，小容量电机的电枢铁芯上有轴向通风孔，大容量电机还有径向通风沟。
电枢绕组的作用是产生感应电动势和电磁转矩，从而把电能转换成机械能。电枢绕组是用绝缘铜线制成，然后嵌放在电枢铁芯槽内，绕组的引线端头按一定的规律与换向片连接，绕组的槽部用绝缘的槽楔压紧，端部用玻璃丝带绑扎。
换向器是直流电机的核心部件，它将电枢绕组内部的交流电动势转换为电刷间的直流电动势，换向器由彼此绝缘的换向片构成，外表呈圆形。换向片用硬质电解铜制成，换相片间垫以0.4～1.0 mm厚的云母绝缘，整个圆筒的端部用V形压环夹紧，换相片与Ⅴ形压环之间也用云母绝缘，每片换向片的端部都有凸出的升高片，用来与绕组引线、直流电动机的基本原理
直流电动机是根据通电导体在磁场中会受到电磁力作用的原理来工作的。定子绕组通入直流励磁电流，产生励磁磁场；主电路引入直流电源，经电刷传给换向器，再经换向器将此直流电转化为交变电流通入电枢绕组，产生电枢磁场，电枢磁场与励磁磁场合成气隙磁场，电枢绕组切割合成的气隙磁场，产生电磁转矩促使转子旋转。这就是直流电动机的基本原理。
2）核对图纸及电动机的铭牌，检查电动机的型号、功率、电压是不是满足设计要求。3）检查电动机外观，电动机有无锈蚀及严重受潮现象，有无在运输中碰撞损坏的地方，转轴有无弯曲，有无因运输振动而松动或脱落的部件。
7）绕线式电动机需检查电刷的提升位置，提升位置应标有“启动”、“运行”的标志，动作顺序应是先短路集电环，然后提升电刷。8）打开电机端部小盖，检查轴承和润滑脂情况，轴承应无裂纹和锈蚀现象，转动灵活无卡涩，间隙符合产品技术标准。润滑脂情况正常，无变色、变质和变硬等现象。润滑脂多少应适量，1500r/min以下电机加油量为轴承腔的2/3，以上电机为轴承腔的1/2，同一轴承内不能加入不同的润滑脂。
2、电动机的接线）电动机铭牌上的额定电压必须与线V，须将电动机的三相绕组接成三角形使用。
制造的电机在接线时都是有要求、有规律的。大多数电机说明书上也有接线方法。新安装的电机要想接成正转，从电机轴伸方向看，如果是要求顺时针转，打开接线盒，从左到右三相分别接黄、绿、红。要求反时针转的，你可以接成红、绿、黄或者黄、红、绿等，必须要格外注意的是：接线前要核对一下电缆在电机和配电室两端，芯线）电动机必须可靠接地或接零，接地线应用螺栓固定在电动机的接地螺栓上。
1）接通电源前，检查电动机的电源进线、接地线、与控制设备的电气连线等是不是满足要求，连接是否牢固可靠。2）接通电源启动电动机，严格监视电动机的启动与运作情况，通过仪表观察电动机的电流是否超过允许值，检查电动机运行中有无杂音、异味、过热现象，电动机的振动幅值与轴承温升是否超出允许范围。
3）空载电流一般为额定电流的20%～50%，电动机空载运行时，三相电流不平衡度不超过10%，电源电压与额定电压偏差不超过±5%，三相电压不平衡度不超过1.5%。
1）电磁故障电磁方面的故障大多发生在定子绕组，如绝缘损坏、导体及回路接触不良、断路、短路及接线错误等，还有转子绕组、电刷、启动设备、
机械方面的故障，如轴承的松动、磨损、润滑不良，端盖、铁芯、冷却风扇的变形、断裂等。
当电动机通电运转时故障现象存在，断电后故障消失，说明是电磁故障；电动机通电运转时故障现象存在，断电后故障任旧存在，则说明是机械方面的故障。
2）检查机械零部件的状况，如端盖是否破裂、转轴是否弯曲、风扇有没有损坏等；
3）检查轴承状况，将转轴上下左右摇动，若有较大松动或窜动，表明轴承有问题，用力转动转子，看转动是否灵活，有无卡涩现象；4）检查绕组绝缘，用兆欧表测试是否有接地、短路或相间短路现象，必要时用双臂电桥测量绕组三相直流电阻是否平衡；
5）检查外部接线是不是有短路和断路故障、电源电压是不是正常。6）如有必要，打开电动机检查其内部故障。
用万用表检查故障并予以排除，检查线路熔体、开关或启动装置的触点，做修复或更换。
启动电流造成线路压降太大时，可更换较粗的电源线）负载过大或传动机构有故障。减轻所拖动的负载，检查传动机构，排除故障。
（4）轴承损坏、转轴弯曲、定子铁芯松动，甚至定、转子铁芯相擦，造成电机气隙不均匀，在转子上产生单边电磁力而使转子偏吸。更换轴承、校正转轴、修复铁芯。
给定子绕组通上低电压，在铁芯内壁放上钢珠，若钢珠沿内壁滚动，说明接线正确，否则检查并更正内部接线）带负载运行转速偏低
测量直流电阻，确定故障后修复或更换绕组线）定子绕组重绕时，部分线圈匝数错误。
测量直流电阻，更换匝数错误的线）定子绕组重绕时，部分线圈或极相组的连接有错误。
拆开电动机，通入低压直流电源，用指南针找出接线错误的线圈或极相组，然后重新接线）电压过高或过低。
检查风扇，清理风道，增加空气对流；清理电机内部及表面污垢，改善散热条件。
用万用表检查测量，找出断点，修复线路、绕组或更换熔体、线）装配不当、轴承损坏或转轴弯曲，造成气隙不均匀，甚至定、转子铁芯相擦。
按标准数据重绕线圈，按接线）定子铁芯硅钢片间绝缘损坏，使铁芯涡流损耗增大。
对铁芯硅钢片进行绝缘处理，适当增加每槽的线）定、转子相碰擦，会产生刺耳的“嚓嚓”声。
检查轴承，损坏的需更换；如果轴承未坏而发现轴承跑内套或跑外套，可镶轴、镶套或更换电机端盖；转轴弯曲的修复或更换转轴；定、转子铁芯松动的修复铁芯。
（2）轴承润滑脂不足或转动部分与静止部分相擦，如转轴、挡油环与小端盖相擦，会发出“咝咝”的声音。
（7）定子绕组有短路、断路故障或首尾端接线错误，转速不够，会发出低沉的吼声。
检查测量主线路和定子绕组，找出断开点，修复或更换熔体、触点、线）放置不平或安装不牢固。
1）轴中心不正或轴瓦磨损使定子和转子相擦。停机检查定子和转子之间的气隙并依据情况进行相应修复。
减少机械负荷，使定子电流不超过额定值，监视系统电压、电流、功率因数，及时调整。
检查风道是否畅通，风扇是否完好，旋转方向是不是正确。5）水冷却器没水或水量很小。
2）定子绕组相间短路或接地。查找短路或接地点，处理故障线）电流互感器二次回路故障。
检查电流互感器二次回路，处理断线或接触不良，校验电流互感器伏安特性曲线）继电器误动作。
用万用表检查供电线路和电气开关等各处的连接和接触情况，使其接通并接触良好。
检查电刷与换向器的接触情况，观察电刷是否卡在刷握内不能自由滑动，或是接触面过小等问题。
6）部分主磁极的极性接反，使主磁通部分抵消。检查励磁绕组主磁极线圈的极性，找出接线错误处并予以纠正。
7）电枢绕组线路存在断路故障。用万用表或电阻表测量电枢绕组电路的电阻，以及换向绕组、补偿绕组的电阻，找出故障点并予以修复。
检查整个换向器片间情况，仔细清理换向器片间的焊锡、铜屑、毛刺等残留物，消除潜在的短路故障点。
4）定子换向极绕组极性接错，换向器上出现较长的黄色火花。检查并确认换向极绕组极性接错后纠正接线）电源电压过低。
用万用表的电阻档仔细检测励磁绕组回路中的所有接线端头有无因氧化层而造成的接触不良，使励磁回路的电阻恢复和达到正常电阻值。
查找确认并励绕组极性接线错误，并按正确方法重新接线）电枢绕组存在短路或断路故障。
仔细检查串励绕组的接线情况，找出错误，并按正确方法重新接线）电刷偏移原正常位置。
经检查如确系电刷位置偏移故障，可按原标记重新配置电刷，或采用感应法重新找出电刷的正确位置，重新配置电刷。
检查电机大、小端盖和磁极铁芯是否有螺栓松动或紧固未到位现象，找出故障并予以修复。
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