感应电动机,又称“异步电动机”,是将
定子和转子置于旋转
磁场中,在旋转磁场的作用下,获得一个转动
力矩,因而转子转动的装置。转子是可转动的
导体,通常多呈鼠笼状。由电气工程师
尼古拉·特斯拉于1887年发明。
简介
转子是可转动的导体,定子是电动机中不可转动的部分,主要任务是产生一个旋转磁场。旋转磁场并不是用机械方法来实现的。而是以
交流电通于数对
电磁铁中,使其
磁极性质循环改变,故相当于一个旋转的磁场。这种电动机并不像
直流电动机有
碳刷或
集电环,依据所用交流电的种类有单相电动机和
三相电动机,单相电动机用在如洗衣机,电风扇等;三相电动机则作为工厂的动力设备。
制动方式
三相感应电动机电气制动方式有:能耗制动、反接制动、
再生制动三种。
(1)能耗制动时切断电动机的三相
交流电源,将
直流电送入
定子和转子绕组。在切断交流电源的瞬间,由于
惯性作用,电动机仍按原来方向转动,这种方式的特点是制动平稳,但需直流电源、大功率电动机,所需直流设备成本大,低速时制动力小。
(2)反接制动又分负载反接制动和电源反接制动两种。
1)负载反接制动又称负载倒拉反接制动。此转矩使重物以稳定的速度缓慢下降。这种制动的特点是:电源不用反接,不需要专用的制动设备,而且还可以调节制动速度,但只适用于绕线型电动机,其转子电路需串入大
电阻,使
转差率大于1。
2)电源反接制动当电动机需制动时,只要任意对调两相
power cord,使旋转
磁场相反就能很快制动。当电动机转速等于零时,立即切断电源。这种制动的特点是:停车快,制动力较强,无需制动设备。但制动时由于电流大,冲击力也大,易使电动机
过热,或损伤传动部分的零部件。
(3)
再生制动又称回馈制动,在重物的作用下(当
起重机电动机下放重物),电动机的转速高于旋转磁场的同步转速。这时
定子和转子导体产生感应电流,在旋转磁场的作用下产生反旋转方向转矩,但电动机转速高,需用变速装置减速。
基本结构
单相异步电机的基本结构
单相异步电动机就是只需单相
交流电源供电的电动机。单相异步电动机由
定子、转子、轴承、机壳、端盖等构成。定子由机座和带
绕组的
铁心组成。铁心由
硅钢片冲槽叠压而成,槽内嵌装两套空间互隔90°电角度的主绕组(也称运行绕组)和辅绕组(也称起动绕组成副绕组)。主绕组接交流电源,辅绕组串接
离心开关S或起动
电容、运行电容等之后,再接入电源。
定子和转子为笼型铸铝转子,它是将铁心叠压后用铝铸入铁心的槽中,并一起铸出端环,使转子导条
短路成鼠笼型。
单相异步电动机又分为单相
电阻起动异步电动机,单相电容起动异步电动机、单相电容运转异步电动机和单相双值电容异步电动机。
三相异步电机的基本结构
三相异步电动机主要有由定子和转子,轴承组成。定子主要由
铁心,三相
绕组,机座,端盖组成。
定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘层的
硅钢片冲制、叠压而成,在铁心的内圆冲有
均匀分布的槽,用以嵌放定子绕组。三相绕组由三个在空间互隔120°电角度、对称排列的结构完全相同绕组连接而成,这些绕组的各个
电感线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。其作用是通入
三相电,产生旋转
磁场。机座通常为
铸铁件,大型异步电动机机座一般用钢板焊成,微型电动机的机座采用铸铝件,其作用是固定定子
铁心与前后端盖以支撑
定子和转子,并起防护、散热等作用。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积,防护式电机的机座两端端盖开有通风孔,使电动机内外的空气可直接对流,以利于散热。端盖主要起固定转子,支撑和防护作用。转子主要由铁心和
绕组组成。转子铁心所用材料与
定子一样,由0.5毫米厚的
硅钢片冲制、叠压而成,硅钢片外圆冲有
均匀分布的孔,用来安置
转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子
铁心直接压装在转轴上,大、中型异步电动机(转子直径在300~400毫米以上)的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。
定子和转子绕组分为鼠笼式转子和绕线式转子。(1)鼠笼式转子:转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心,整个
绕组的外形像一个鼠笼,故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组,对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。鼠笼转子分为:
阻抗型转子、单鼠笼型转子、双鼠笼型转子、深槽式转子几种,起动转矩等特性各有不同。(2)绕线式转子:绕线
转子绕组与
定子绕组相似,也是一个对称的三相绕组,一般接成星形,三个出线头接到转轴的三个
集电环上,再通过
碳刷与外电路联接。
发明者
尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla,1856年7月10日~1943年1月7日),
塞尔维亚裔美籍发明家、机械工程师、电气工程师。他被认为是电力商业化的重要推动者之一,并因主持设计了现代
交流电系统而最为人知。在
迈克尔·法拉第发现的
电磁场理论的基础上,
特斯拉在电磁场领域有着多项革命性的发明。1887年发明感应电动机,他的多项相关专利以及
电磁学的理论研究工作是现代的无线通信和
无线电的基石。
工作方式
异步电动机起动方式
1、软起动
随着微型计算机控制技术的迅猛发展,在相关的
控制工程领域中先后研制成功了一批电子式软起动控制器,广泛应用在电动机的起动过程,降压启动器随之被替代。当前电子式的软起动设施都使用的是晶闸管的调压电路,其电路构成如下所描述:晶闸管六只,两两反并联后串联至三相电源上,待系统发送起动信号后,微机控制
起动器系统立即进行数据计算,令晶闸管输送触发信号,使晶闸管的导通角得到控制,根据给定的输出,调节输出电压,实现电动机的控制。该起动方式适合各种功率值得
三相交流异步电动机包括六根和三根连接方式的起动控制。
2、直接起动
此种起动方式是电机起动方式中最基础最简单的,首先借助用刀开关使电动机与电网进行连接,此时在额定电压下电动机起动并运行起来,该方式特点为:投资少,设备简单、数量少,虽然起动时间短,但起动时的转矩较小,电流较大,比较适合应用在容量小的电动机起动。
3、降压起动
由于直接起动存在较大的缺点,降压起动随之产生。这种起动方式适用的起动环境为空载和轻载这两种情况,由于降压起动方式是在同时实现了限制起动转矩和起动电流的,因此起动工作结束后需要使工作的电路恢复到额定状态。
一般规格
工作原理
通过
定子产生的旋转
磁场(其转速为同步转速n1)与
转子绕组的相对运动,转子绕组切割磁感线产生感应
电动势,从而使转子绕组中产生感应电流。
定子和转子绕组中的感应电流与磁场作用,产生电磁转矩,使转子旋转。由于当转子转速逐渐接近同步转速时,感应电流逐渐减小,所产生的电磁转矩也相应减小,当异步电动机工作在电动机状态时,转子转速小于同步转速。为了描述转子转速n与同步转速n1之间的差别,引入
转差率(
滑移)。
故障检查
电动机投入电源后不转,一般有下列原因:
1、控制设备的接线错误;
3、电源未接通,如熔丝烧断、开关有故障或触头接触不良、引线断路等;
5、电动机
绕组有故障,如相间
短路、接地、接错线、断路等;
6、绕线式
定子和转子异步电动机起动误操作或起动
电阻过小;
7、电动机轴承有故障,被卡住;
8、定、转子铁芯相擦(扫膛),等于增加过大的负载;
9、电动机负载过大或机械转动部分被卡住等。
发现正常运行的电动机过热,一般有下列原因:
1、电源电压突然变高,并于电动机铭牌额定电压不相符,或者三相电源电压严重不平衡;
2、电动机所拖动的负载变动较大,电机暂时处于过载状态;
3、由于轴承产生故障或间隙磨损超限、转轴发生弯曲、铁芯局部过热变形、
定子和转子轴向串动等原因,使定、转子铁芯扫膛;
4、环境粉尘进入电动机内部粘附在绝缘表面上和堵塞冷却风道、冷却风管等,使电动机通风不良,冷却效果大大降低,造成电机
过热;
5、电动机冷却装置失效,调节
风温装置有故障,造成电机过热;
8、气隙不均匀。
经重绕后的电动机发生过热,其原因是:
1、接线错误;
4、电动机装配质量不好,铁芯未对齐,定
定子和转子铁芯轴向有差距引起轴向磁拉力,气隙装配和调整不均匀。由于电动机绝缘水平不断提高,允许温升限度也提高,所以电机外壳温升较高可能属正常。
但要用
酒精温度计测试部门的外壳温升和轴承温升,并和电动机的绝缘等级所允许的温升相对照比较后,确认电动机是
过热,那么可按以下步骤进行检查。
1)首先检查三相电源的电压是否平衡,电压波动的程度是否大于制造场厂的保证值(±10[%])。由于电压不平衡,产生三相不平衡电流,引起电机损耗增大和电机发热,所以要及时纠正。电源频率变动对(±5[%])电机发热也有影响,但实际变化不大,所以在分析时一般可不考虑。
2)检查电机是否单相运转,三相
接触器的触头是否接触好,开关的熔丝是否有一相烧断,接线有否(单相)断开。故障检查出后进行处理。
3)检查三相电流是否超过额定值。若超过额定值时,要检查其原因。处理这类故障时,要查清造成扫膛的原因:①转轴弯曲;②轴承故障。轻微的铁芯扫膛不影响电机正常运行,扫膛严重时,可用
车刀将
定子和转子表面轻轻
数控刀具一层(一般车削直径为0.2mm左右为宜)。
4)粉尘敷满绝缘影响电机散热,过滤网堵塞,
烟道和
通风管堵塞等,都会引起电机
过热。因此可采取吹风清扫措施了消除粉尘,必要时电机要解体进行清洗处理。
5)如认为
绕组有故障时,可进行绕组
短路和接地试验检查。根据进行经验表明,电机绕组如有匝间短路,电机则会振动,动转时间不少就会时间不长就会冒烟。但是匝间短路引起电机发热,并且持续长时期的机会,是很少的。
重绕大修后的电机温升超限,可能是绝缘处理工艺不好,
线圈数据不对,接线错误以及装配质量等问题引起。这时电机应解体对照原始记录检查,以及查明绕组数据的正确性。
异步特征
1、一般来说,小型异步电机指的就是感应运转型异步电机。这种电机不只在启动时,在运转时也使用辅助线圈和
电容器。虽然启动转矩不是很大,但其结构简单,信赖度高,效率也高。
2、随负荷的大小,电机的额定转速也会改变。
3、可以连续运转。
4、使用于不需要速度制动的应用场合。
5、用E种绝缘等级,而UL型电机则用A种。
6、有感应运转型单相异步电机和三相异步电机两种。
7、单相电机为感应运转型异步电机,效率高,噪声低。
8、单相异步电机运转时,产生和旋转方向相反的转矩,因此不可能在短时间内改变方向。应在电机完全停止以后,再转换其旋转方向。
9、单相电机的电源有A(110V 60Hz)、B(22V 60Hz)、C(100V 50/60Hz)、D(200V 50/60Hz)、E(115V 60Hz)、X(200-240V50Hz)等。
10、三相电机时使用U(200V 50/60Hz)、T(220V 50/60Hz)、S(380-440V 50/60Hz)电源的异步电机。
参考资料
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