三相異步電動機構造,電動機的運行和維護是大家在日常工作中經(jīng)常面臨的問題，今天就和大家一起討論一下這方面內(nèi)容。


1三相交流異步電動機構造
三相交流異步電動機是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用最廣泛的一種電動機，異步電動機又叫做感應電動機，是交流電動機的一種。
三相交流異步電動機的結構按轉(zhuǎn)子結構分主要有兩種：一種是鼠籠式，另一種是繞線式。這次我們主要介紹鼠籠式三相交流異步電動機。

電動機外型
異步電動機的構造主要有定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分）兩大部分組成。

三相交流異步電動機定子是由鐵芯和三相繞組構成，用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。
三相交流異步電動機轉(zhuǎn)子（鼠籠式），轉(zhuǎn)子鐵芯的每個槽里有一根銅條，在鐵芯兩端槽口處有兩個導電的端環(huán)分別把槽里的銅條連接起來，形成一個短接的回路，用于輸出機械能。

電動機分解示意圖
三相交流異步電動機轉(zhuǎn)子放在定子中，轉(zhuǎn)子軸兩端的軸承放到定子兩邊端蓋槽中，這樣使定、轉(zhuǎn)子之間隔著一層空氣間隙，約0.2～1.0毫米。

三相交流異步電動機轉(zhuǎn)子（鼠籠式）

2三相交流異步電動機工作原理
電動機定子中的旋轉(zhuǎn)磁場是怎樣產(chǎn)生的？
相異步電動機定子中的三個繞組在空間方位上互差120度，這樣，當在定子繞組中通入三相交流電源時，定子繞組就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，其產(chǎn)生的過程如圖所示。圖中分三個時刻來描述旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生過程。電流每變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化是同步的。
當三相電流的相位從零變化到600時，由它們所產(chǎn)生的合成磁場的方向在空間就旋轉(zhuǎn)了600。
同樣的電流變化到1200時，由合成磁場旋轉(zhuǎn)了1200。電流變化到1800時，由合成磁場旋轉(zhuǎn)了1800。

三相交流電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場
當電流完成一個周期的變化時，它們所產(chǎn)生的合成磁場的方向在空間也旋轉(zhuǎn)了一個周期。顯然，三相交流電流隨時間周而復始地變化，由三相電流產(chǎn)生的合成磁場也就在空間不停地旋轉(zhuǎn)起來。這樣就得到了異步電動機所需要的旋轉(zhuǎn)磁場。
旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速
如電動機的定子三相繞組分別對應接到三相交流電源的相序上時，這時定子三相繞組中電流的相序是按順時針方向排列的。從上圖中可以看出，此時的旋轉(zhuǎn)磁場也是按順時針方向旋轉(zhuǎn)。也就是說，定子中旋轉(zhuǎn)磁場的方向是由定子三相繞組中三相電流的相序決定的。
如果要改變定子中旋轉(zhuǎn)磁場的方向（也就是電動機旋轉(zhuǎn)方向），任意調(diào)換對接的二根電源相線即可實現(xiàn)。
還有呢，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與電源的頻率成正比，與磁極對數(shù)成反比。
異步電動機轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）
異步電動機的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）與旋轉(zhuǎn)磁場磁的同步轉(zhuǎn)速方向是相同的，但他們的轉(zhuǎn)速大小是不同的。

因為轉(zhuǎn)子導體中所產(chǎn)生的感應電流，是由于轉(zhuǎn)子導體與旋轉(zhuǎn)磁場有相對運動，切割磁力線而產(chǎn)生的，轉(zhuǎn)子導體在電磁力矩的作用下，才隨旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動起來。所以，電動機的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）不等于同步轉(zhuǎn)速，并且始終小于同步轉(zhuǎn)速，兩個轉(zhuǎn)速不同步，這就是異步電動機名稱的由來。

3三相交流異步電動機的起動
電動機起動
就是將定子三相繞組接到三相交流電源上開動起來。定子三相繞組剛接通三相交流電源的瞬間，轉(zhuǎn)子是靜止不動的，電動機轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）為零n = 0，此時，旋轉(zhuǎn)磁場對靜止不動的轉(zhuǎn)子有著最大的相對轉(zhuǎn)速，此時的轉(zhuǎn)差率最大，轉(zhuǎn)子導體中的感應電流最大。

電動機定子電流的大小是隨轉(zhuǎn)子電流變化而變化的。電動機起動時電流最大，約為額定電流的5～7倍。這么大的起動電流會對電網(wǎng)、設備帶來很多的危害，所以要對電動機的起動電流加以限制，采取一些必須的措施。
鼠籠式三相交流異步電動機起動方法
目前，鼠籠式三相交流異步電動機起動方法有多種：直接起動、降壓起動、變頻起動、軟起動等。
①直接起動：就是把電動機三相繞組直接接到電網(wǎng)上起動。條件：當供電變壓器容量比直接起動的電動機容量大很多時（電機容量﹤變壓器容量20%～30%）允許直接起動。
②降壓起動：起動時降低加在定子繞組上的電壓。目前常用的降壓起動方法有：
自耦減壓起動
星-三角起動（△接法電動機）
延邊三角形起動（△接法電動機）
③變頻器控制起動：利用變頻器改變電源頻率實現(xiàn)平滑起動。
④軟起動器起動：利用軟起器改變電源電壓實現(xiàn)平滑起動
三相交流異步電動機運行保護控制
短路保護
必須在很短的時間內(nèi)切斷電源；
當電機正常啟動、制動時，保護裝置不應誤動作。
常用的有熔斷器和斷路器。
過流保護
過電流是指電動機的工作電流超過其額定值，如果時間久了，就會使電機過熱損壞電機，因此需要采取保護措施。
過電流時，電流仍由正常路徑流通，其值比短路電流值要小。過電流一般是由于負載過大或是啟動不正確。為了避免影響電動機正常工作，過電流保護動作值應該比正常啟動電流略大一些。
過電流保護也要求保護裝置能瞬時動作，一般采用過電流繼電器。
過載保護
電動機過載是指其工作電流超過額定值使繞組過熱。引起過載的原因很多，如負載的突然增加、電源電壓降低、電動機軸承磨損等。
過載與過流類似，但也有差別。主要的不同在于動作效應的不同。過電流是由電磁效應來引發(fā)保護裝置動作，針對電流的瞬時大小；而過載保護則是由電流的熱效應，即電流對時間的累積結果來引發(fā)保護裝置動作。一般情況下同一電路中，過載保護動作電流值要比過電流小，而這兩者又均比上面提到的短路保護動作電流值小。值得注意的是，短路保護、過電流保護和過載保護是不能互相代替的。
過載保護應采用熱繼電器或電動機保護器作為保護元件。
失壓保護
如果電動機在正常工作時突然掉電，那么在電源電壓恢復時，就可能自行啟動，造成人身事故或機械設備損壞。為防止電壓恢復時電動機的自行啟動或電器元件自行投入工作而設置的保護，稱為失壓保護。采用接觸器和按鈕控制電動機的啟動制動就具有失壓保護功能。如果正常工作中電網(wǎng)電壓消失，接觸器會自動釋放而切斷 電動機電源。
欠壓保護
電動機或電器元件在有些應用場合，當電網(wǎng)電壓降到額定電壓的60%－80%時，就要求能自動切除電源而停止工作，這種保護稱為欠電壓保護。電動機在電網(wǎng) 電壓降低時，其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩都將降低甚至堵轉(zhuǎn)。在負載一定的情況下，一方面電動機電流增大，而其增加副度還不足以使熔斷器和熱繼電器動作，因此必須要采取欠壓保護措施。  除了利用接觸器本身的欠電壓保護作用之外，還可以采用低壓斷路器或?qū)ｉT的電磁式電壓繼電器來進行欠電壓保護，其方法是將電壓繼電器線圈跨接在電源上，其動合觸頭串接在接觸器控制回路中。當電網(wǎng)電壓低于指定值時，電壓繼電器動作使接觸器釋放。
過壓保護
當由于某種原因使得電動機電源電壓超過其額定值時，電動機的定子電流增大，使電動機發(fā)熱增多，時間久了就會造成電動機損壞。如果電壓比額定值高很多，則電動機定子電流就會超出額定值許多而可能燒壞電機。因此，需要進行過電壓保護。
最常見的過電壓保護裝置是過電壓繼電器。電源電壓一旦過高，過電壓繼電器的常閉觸頭就立即動作，從而控制接觸器及時斷開電源。過電壓繼電器的動作電壓整定值一般可為電動機額定電壓的1.05－1.2倍。
斷相保護
異步電動機在正常運行時，如果電源任一相突然斷路，電動機就處于斷相運行。此時電動機實際上是在單相電源下運行，電動機定子電流會增大，轉(zhuǎn)速要下降甚至會堵轉(zhuǎn)，時間一長就會燒壞電機。實踐表明，斷相運行是使電動機損壞的主要原因之一，因此應進行斷相保護。
引起電動機斷相運行的原因很多，如熔斷器一相熔體燒斷，電動機繞組一相斷路、一相接觸不良或松 脫，電源一相線路斷開等，其中尤以熔斷器一相燒斷的情況最為常見。斷相運行時，線路電流和電動機繞組連接因斷相形式不同而不同；電動機負載越大，故障電流也越大。斷相運行時，通?？梢愿鶕?jù)電流或電壓發(fā)生的變化特征檢測出斷相信號來構成斷相保護裝置。
斷相保護有很多方法，如下：
1） 用帶斷相保護的熱繼電器
2） 采用電壓繼電器
3） 采用欠電流繼電器
4） 斷絲電壓保護
5） 采用專門為斷相運行而設計的斷相保護繼電器
相序保護
一般情況下，電動機工作的接線順序是有規(guī)定的，如果由于某種原因，導致相序發(fā)生錯亂，電動機將無法正常工作甚至損壞。相序保護就是為了防止這類事故發(fā)生。
相序保護可采用相序繼電器，當電路中相序與指定相序不符時，相序繼電器將觸發(fā)動作，切斷控制電路的電源從而達到切斷電動機電源、保護電動機的目的。
溫度保護
在電動機電流沒有超過額定值時，由于通風不良、環(huán)境溫度過高、啟動次數(shù)過于頻繁等原因，電動機也會過熱。這種情況下用以上的過流保護或過載保護都不能解決問題，因此需要直接反映溫度變化的熱保護器。
溫度保護通常可采用溫度繼電器。溫度繼電器主要有雙金屬片和熱敏電阻式兩種，它們都被直接埋置在發(fā)熱部位。
溫度保護與過載保護都是利用溫度來觸發(fā)保護，但并不完全相同。過載保護是因為電流長時間超出額 定值使得繼電器升溫觸發(fā)保護；而溫度保護是由于散熱不良，環(huán)境溫度過高等因素使得電機過熱從而觸發(fā)保護。溫度保護被觸發(fā)時，電動機中的電流值有可能是正常的，因此過載保護不一定會起作用。溫度保護與過載保護也是不能互相替代的。
漏電保護
為了防止直接接觸電擊事故和間接接觸電擊事故，防止電氣線路或電氣設備接地故障引起電氣火災和電氣設備損壞事故，低壓配電系統(tǒng)應該具有漏電保護裝置。
漏電保護根據(jù)工作零線是否穿過電流感應器，分為零序電流保護和剩余電流保護。零序電流保護與剩余電流保護的基本原理都是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節(jié)點的復電流的代數(shù)和等于零。不同之處是，零序電流保護檢測的是各相線中電流的矢量和，而剩余電流保護檢測的是各相線還有零線中的電流矢量和。
理論上來說，三相線負載平衡且電路正常工作的情況下，各相線電流矢量和應該為零。但是在實際的 產(chǎn)品制造中，由于生產(chǎn)工藝、使用條件及電源品質(zhì)等因素的制約，理想的三相完全平衡的負載不大可能存在，其三相電流的矢量和不為零而且很容易達到漏電保護器的動作電流值例如30mA。因此，“負載三相平衡”這個概念只具理論意義。

4運行前的檢查與測試
為了保證電動機能安全運行，在投運前或維修后，應對電動機的電氣性能和機械性能進行必要的檢查和測試。
定子繞組絕緣電阻測試
測試目的：檢查電機繞組絕緣是否完好、受潮。一般情況下（經(jīng)驗值）測試冷態(tài)絕緣電阻時，要求絕緣電阻值不小于每千伏1兆歐，即R≥1兆歐/千伏，才能滿足最低絕緣的安全運行要求。
定子繞組直流電阻測試
測試目的：檢查電動機三相定子繞組阻抗是否平衡。一般情況下（經(jīng)驗值）測試冷態(tài)直流電阻時，其各相線圈直流電阻的差別不應大于三相平均值的2%。
電動機接線檢查
測試目的：接線是否正確（Y-型或△-型）接線樁頭是否牢固。

對定子繞組大修后或未標注極性的電動機，應測試三相繞組的極性，才能保證星形、三角形接法的正確性：
一節(jié)1.5V干電池和萬用表的豪伏檔就可判斷
剩磁法
極性法
軸承、潤滑、聯(lián)軸器對中、機座固定、盤車檢查
測試目的：檢查電動機的機械性能（組裝質(zhì)量）
空載電流測試
測試目的：檢查電動機的負載能力。一般情況下（經(jīng)驗值）：
二極電機：I0 = 20—30% Ie
四極電機：I0 = 30—45% Ie
六極電機：I0=35—50% Ie
八極：I0 = 35—60% Ie
帶載運行檢查測試
檢查電動機控制回路、保護裝置回路、是否完好。
測量電源三相電壓是否正常。
測量三相負載電流是否平衡、正常。
檢查電動機、設備震動、聲響、溫度等是否正常。