第2章

電動機基礎知識《電機與電氣控制基礎》楊清德

宋文超

楊波主編目錄CATALOGUE01單相異步電動機及其應用02直流電動機及其應用03三相異步電動機及其應用《電機與電氣控制基礎》楊清德

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楊波主編01單相異步電動機及其應用《電機與電氣控制基礎》楊清德

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楊波主編單相異步電動機由定子和轉子構成，定子包含硅鋼片疊壓成的鐵心及主副繞組，而轉子則根據具體結構類型（內轉子、外轉子或凸極式罩極）有所不同。基本結構當單相交流電通過主副繞組時，產生的磁場交互作用使電動機啟動并運行。通過調整磁場強度和相位，可實現電動機的正轉、反轉及調速功能。工作原理單相異步電動機的結構及原理單相罩極異步電動機電動機采用罩極結構，通過改變極面形狀和磁路結構，產生均勻的旋轉磁場，實現啟動和運行，適用于低轉速或恒速運行場合。電阻分相啟動單相異步電動機電動機通過電阻分相啟動，利用電阻的阻尼作用產生啟動轉矩，適用于輕載或空載啟動的場合。電容分相啟動單相異步電動機電動機采用電容分相啟動，利用電容的容性電流與主繞組感性電流的相位差產生旋轉磁場，實現啟動和運行。單相異步電動機的種類串聯PTC調速通過在電路中串聯PTC元件（正溫度系數熱敏電阻），利用其阻值隨溫度變化的特性，實現電動機調速。溫度升高時，PTC元件阻值增大，電流減小，轉速降低。晶閘管調速利用晶閘管的開關特性，通過控制晶閘管的導通角來調節電動機的端電壓，實現調速。這種調速方式具有調速范圍廣、調節平滑等特點。串聯電抗調速通過在電路中串聯電抗器或電感線圈，利用其感抗作用減小電流，從而降低電動機轉速。這種調速方式適用于需要平滑調速或降低轉速的場合。繞組抽頭調速通過改變電動機繞組抽頭的接線方式，調整電動機的極數和電壓，從而實現調速。L型接線適用于低電壓高電流的場合，T型接線適用于高電壓低電流的場合。單相異步電動機調速控制單相異步電動機的啟動啟動過程關鍵，需克服靜摩擦與機械阻力，確保電動機順暢進入運行狀態。正反轉控制方法通過調整繞組連接或改變磁場方向，實現電動機的正轉與反轉控制，滿足不同工作需求。單相異步電動機啟動與反轉控制故障排查遇到電源電壓正常但電動機不轉的情況，應檢查電路、繞組及啟動裝置，確保無故障。故障處理接通電源后熔絲熔斷，應立即檢查電路中是否存在短路或過載情況，及時排除故障。運行監控運行時溫度過高，需檢查通風散熱情況，確保電動機在運行中不過熱，延長使用壽命。噪聲振動原因運行時噪聲大或振動過大，可能是機械故障或不平衡引起，需檢查并調整。絕緣性能維護絕緣性能下降導致外殼帶電，應檢查絕緣材料及安裝環境，避免漏電事故發生。單相異步電動機典型故障處理0102030405單相異步電動機典型故障處理1.電源電壓正常，但通電后電動機不轉；2.接通電源后熔絲熔斷；3.運行時溫度過高；4.運行時噪聲大或振動過大；5.絕緣性能下降，外殼帶電。單相異步電動機典型故障處理1.電源電壓正常，但通電后電動機不轉2.接通電源后熔絲熔斷3.運行時溫度過高4.運行時噪聲大或振動過大5.絕緣性能下降，外殼帶電02直流電動機及其應用《電機與電氣控制基礎》楊清德

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楊波主編直流電動機的基本結構直流電動機由定子和轉子構成，定子包括機座、電樞、電刷和換向器，而轉子則為旋轉的電樞。直流電動機出線端標記直流電動機出線端的標記見表2-5，遵循一定規則，便于維護人員快速識別和維修。直流電機的優缺點直流電機控制性能佳、速度易調、技術成熟且成本低，但速度提升受限、電刷易故障、維修成本高。直流電機的種類及應用直流電機分為他勵、并勵、串勵和復勵四種，每種電機都有其特定的應用場景，如他勵電機常用于電力機車。直流電動機的結構及種類01020304啟動需高轉矩、限流并簡穩裝置，采用全壓、串電阻或降壓啟動方式。直流電動機的啟動直流電動機的制動方式多樣，包括機械制動和電氣制動（能耗、反接、回饋）。直流電動機的制動電樞串電阻、變電壓或調主磁通均可調節直流電動機速度，滿足不同工況需求。直流電動機的調速直流電動機的啟動、制動和調速010203直流電動機的使用與維護直流電動機的選用直流電動機的選用需根據具體應用場景而定，不同類型的直流電動機適用于不同的設備和工作條件。直流電動機使用前的檢查使用直流電動機前，需檢查電壓、電流、轉向及機械部件運轉情況，確保電機正常運行。直流電動機的使用使用直流電動機時，需注意電壓電流匹配、啟動停止規范、防潮防塵等，確保電機安全高效運行。直流電動機的常見故障直流電動機常見故障包括不能啟動、轉速異常、電刷火花大、過熱冒煙及機座帶電等。伺服電動機的分類調速方式控制方式選用考慮因素電磁式直流伺服電動機通過定子勵磁繞組直流勵磁，而永磁式直流伺服電動機則采用永久磁鐵作為磁極，省去了勵磁繞組。常用的有：電樞中串入電阻調速、改變電樞電壓調速、改變電動機主磁通調速。電磁式和永磁式直流伺服電動機的控制方式包括電樞控制和磁場控制，通過改變電樞電壓或磁通來實現對電動機性能的調節。在選用直流伺服電動機時，需要考慮額定電壓、額定轉矩和額定轉速等關鍵參數，以確保電動機能夠滿足實際應用的需求。直流伺服電動機03三相異步電動機及其應用《電機與電氣控制基礎》楊清德

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楊波主編電動機的種類按轉速與頻率關系分：同步、異步；按結構尺寸分：大型、中型、小型；按轉速分：恒轉速、調速、變速電動機；三相異步電動機的種類及結構按機械特性分：普通籠型、深槽籠型、雙籠型、特殊雙籠型、繞線轉子型；按安裝結構分：臥式、立式、帶底腳式、帶凸緣式；按工作額度分：斷續式、連續式、間歇性；按保護方法分：開啟式、防護式、封閉式、防爆式；按通風降溫分：自扇冷式、自冷式、他扇冷式、管道通風式；按絕緣等級分：E級、B級、F級、H級。三相交流異步電動機的結構由定子和轉子組成。定子是固定部分，包含電磁鐵心和三相繞組；轉子是旋轉部分，由鼠籠式導條和鐵心組成。三相異步電動機的種類及結構三相異步電動機根據電磁感應原理工作，通過三相繞組中的電流相互作用產生旋轉磁場，從而驅動轉子旋轉。旋轉磁場及其產生旋轉磁場的速度與電源頻率f1和磁極對數p有關，公式為n1=60f1/p表示磁極轉速與電源頻率和磁極對數間的關系。旋轉磁場的速度旋轉磁場的旋轉方向與繞組中電流的相序有關，即電流的相序決定了旋轉磁場的旋轉方向。旋轉磁場的方向三相異步電機的工作原理轉差率是描述三相異步電動機運行狀態的重要參數，它表示轉子的實際轉速與旋轉磁場速度之間的差值與旋轉磁場速度之間的比值。轉差率三相異步電機具有發電機狀態、電動機狀態和電磁制動狀態三種運行狀態，可通過改變輸入電流或電壓來調整。三相異步電機的三種運行狀態三相異步電機的工作原理三相異步電動機的反轉控制通過調整電源相序來改變電動機的旋轉方向，具體操作是交換任意兩根電源線，即可實現電動機的反轉。三相異步電動機接法三相異步電動機的接法包括星形接法和三角形接法，星形接法是將三相繞組的末端連接在一起，首端分別接入三相電源。三相異步電動機的啟動控制啟動方式有兩種種。直接啟動簡單可靠，降壓啟動通過降低定子電壓來減小啟動電流和啟動轉矩，適用于大容量電動機。三相異步電動機的控制三相異步電動機的制動控制機械制動通過制動裝置使電動機迅速停止，電力制動包括反接制動和能耗制動，反接制動通過改變電源相序使電動機反轉制動。三相異步電動機的調速用接觸器控制的雙速電動機調速電路簡單可靠，用時間繼電器控制的雙速電動機電路可實現自動換速，變頻調速則通過改變電源頻率實現平滑調速。三相異步電動機的控制根據使用環境選擇合適的防護形式，如開啟式、防護式、封閉式或防爆式，以確保電動機的安全運行。根據負載特性和工作條件，選擇合適的電動機功率，避免過大或過小的功率導致運行效率低下或損壞電動機。根據工作需求選擇合適的轉速，確保滿足生產要求，同時避免因轉速不匹配導致的負載波動或機械應力過大。考慮電動機的效率、噪音、振動等指標，選擇性能優異的電動機，以提高生產效率和降低運維成本。三相異步電動機的選用防護形式的選用功率的選用轉速的選擇其他要求合閘后電動機無任何動靜可能原因是電源未接通或繞組斷路，應檢查電源線和繞組連接。合閘后電動機不動，但有嗡嗡聲可能是電源電壓過低或繞組接地，應檢查電源電壓和繞組絕緣。合閘后電動機不轉，但熔體立即熔斷可能是電路中存在短路故障，應檢查電路和電動機繞組。三相異步電動機典型故障的處理啟動困難，啟動后轉速嚴重低于正常值檢查電源電壓、負載情況及傳動裝置，確保正常運行。三相空載電流嚴重不平衡三相空載電流過大三相異步電動機典型故障的處理檢查繞組連接和絕緣，可能存在斷路或短路故障，需修復。檢查電源電壓、繞組絕緣及機械部分，可能因電壓過高、絕緣損壞或機械摩擦導致。可能因軸承損壞、傳動部件松動或不平衡引起，需檢查并修復。運行中發生異響運行中振動劇烈軸承過熱檢查基礎螺栓、傳動部件和平衡狀態，可能因松動