电动机维修技术

1、第五章电机及其安装维护技术第一节电机设计技术一、 设计技术要求（一） 电机设计依据电机一般依据下列技术要求进行设计： !） 电机的类型或用途 （电动机、 发电机、 特殊用途电机） 。“） 与之连接的电系统对电机的要求 （电流、 电压、 频率、 相数等） 。#） 与之连接的电械系统及工作环境对电机的要求（几何尺寸、 质量、 结构及安装型式、 防护类型、 冷却方式、 飞逸转速或超速转速、 转动惯量等） 。$） 额定数据，运行方式和不同用途所要求的各种性能指标 （功率、 转速、 工作制、 效率、 功率因数、 起动性能、 换向性能、 励磁性能、 电压变化率、 电压波形畸变率、 振动与噪声限值以及电机对无线电干扰的限值等） 。%） 电机及各组成部分承受电气、 机械、 热负载的能力 （如绕组绝缘等级及各部分温升限值、 绕组绝缘的介电强度、 转子的机械强度等） 。/;) %#* +式中“8 计算功率 （.5） ；.; 电枢绕组电动势 （/） ；/; 电枢绕组电流 （0） 。由式 （ ?； 而对于直接氢冷或水冷的电机， 其利用系数约为 + “#。由于利用系数值对不同功率、 不同冷却方式 的电机变化范围

2、颇大， 主要的并不着重于其具体数值的大小， 而着重于研究其随电磁负荷如何变化， 以及明确其物理意义。 （二） 电磁负荷和主要尺寸比电磁负荷 )、 *!值不仅决定电机的利用系数， 直接影响电机有效材料用量， 更为重要的是 )、 *!。值与 电机的运行参数和性能 （功率因数、 起动性能、 过载能力和直流电机的换向性能等） 密切相关。电负荷 ) 4 （041） 表示沿定子内腔 （或电枢） 圆周上单位长度的安培导体数， 即) !01A “+2 式中0 槽数；1 每槽导体数；/ 电流 （0） ；2 并联支路数。 气隙磁通密度 *!3 4 为%? ! （!#!$!%） .%如果所测量的气隙不均匀度超过不均匀度最大允许值， 则应在解体抽芯检查后的回装过程中加以调整。#(#新编电气工程师手册如所安装的电动机功率不超过 !“#$， 可不用抽出转子检查， 而只需做一般检查即可， 其主要检查内容为：%， “5 来选用导线截面。故选用 BA “ ! 5 .)1D， 符合要求。/铜损法 铜损法是直接将交流电流或直流电流通入电机绕组， 通过电机绕组本身发热达到电机干燥的目的。铜损法包括交流干燥法和直流干燥法两种。

3、.） 交流干燥法。对于鼠笼式三相异步电动机， 可在电动机定子绕组中通入较低的三相交流电流。例如，0- (6A 电动机可接入 0#的额定电流。每隔 /F 应暂时切断电源， 并将转子旋转 .#%第二篇电气工程安装与维护篇所谓伏安法就是用直流电流表测量每相绕组所通过的直流电流， 用直流电压表测量被测绕组两端的直流电压， 然后根据欧姆定律 ! ! “ # $， 计算绕组的直流电阻值。用伏安法测量电阻值时应注意以下问题： “）测量电源应采用蓄电池或其他电压较稳定的直流电源； #） 为了保护电压表， 应在接通电源之后再接入电压表， 在断开电源之前先将电压表测量棒 （笔） 离开测量端， 并应注意同时读取电压表和电流表的读数； $） 为了减小电表的内阻对测量精确度的影响， 在测量具有较低直流电阻的绕组时应按图 % *( !)-“)./。因为任何绝缘材料在施加一定直流电压时， 都有极微弱的电流流过， 此电流由充电电流、 吸收电流和泄漏电流等三部分组成。其中充电电流和吸收电流随时间而迅速衰减， 尤其是充电电流衰减最快， 在 )-? 内可衰减为零； 而泄露电流的大小和吸收电流的衰减速度则与绝缘材料的干燥、

4、洁净程度和耐压性能等因素有关。当绝缘材料干燥、 清洁干净和耐压性能良好时， 泄漏电流就很小， 吸收电流衰减较慢， 需几十秒到数分钟才达到稳定。由此可见， 所测得的绝缘电阻值将随测量时间的增加而增大。当绝缘材料受潮或损坏时， 泄漏电流较大， 吸收电流的影响作用减小。因此， 对于某种绝缘材料来说， 不论是否受潮， 用兆欧表测量其 )-? 时的绝缘电阻 !)-约为一常数， 而 *? 时的绝缘电阻 8*随绝缘材料受潮程度的增加而明显降低。如果吸收比“)./， 即可认为电动机内部没有受潮和损坏， 如果“ )./， 则应进行干燥绝缘处理。 为了减化计算， 也可按表 - = )* 给出的换算系数#， 将所测得的电动机定子绕组绝缘电阻值换算到运行温度时的绝缘电阻。按上述所介绍的方法将绝缘电阻换算后， 再与电动机绕组的绝缘电阻满足条件 （或与电动机出厂原始数据或同类型电机） 相比较， 应无显著下降。表 - = )*电动机定子绕组绝缘换算到运行温度 $6时的绝缘电阻换算系数定子绕组测试温度 （6）-)*/*A*0*-*!*换算系数#热塑性绝缘)/BC*.-0-.A/.).A-.!/.B).0“ 级热固性绝

5、缘B!B.!0A/.B).B)*.-.0.)例题某台三相异步电动机， 为热塑性绝缘材料。在定子绕组温度为 )*6时， 用兆欧表测得绝缘电阻为 )*1!， 试计算运行温度时的绝缘电阻值。解： 对于热塑性绝缘材料， 其运行温度取 -/:） *“ （ * -/$ * +(/2:） * 其有效值大小为： “.34“ (/20:*8 相白炽灯泡端电压为： )“834“)“83*)“334“ *#* (-9 * （ * -/ , ;-/:） *“ （ * -/$ * +-/:） * 其有效值大小为： “.34“ -/2-(*图 % * (三相交流电源相序指示器图 % * (用相序指示器测试电源相序接线图由此可见， 接通电源后， 如图 % * ( 所示， 若设电容器 所接的那一相为 5 相， 则白炽灯泡较亮的那一相为 . 相， 而较暗的那一相为 8 相。此外， 绕线式电动机转子还需要做转子开路耐压试验； 对大中型电动机， 还应进行电动机空载试验和轴0新编电气工程师手册承绝缘检查等。在完成上述电动机安装试调和接线的基础上， 还应检查电机外壳接地或接零是否符合要求。一般电动机的电源线保护管采用水煤气管暗

6、敷， 且引出基础 !“# 以上， 并将接地线与电动机的接地螺钉及焊接钢管连接起来。若有多台电动机外壳接地时， 每台电机必须单独设接地线 （支线） ， 然后将这些接地支线分别与接地干线或等电位接地母线相连接， 不能把几个接地支线相互串联后， 再用一根接地线与接地干线或接地体相连接。接地线截面应按相线允许载流量确定， 即接地干线的允许载流量应不小于供电网中最大的相线载流量的 $%!， 接地支线的允许载流量应不小于该设备相线载流量的 $%#$ （ “ / ,） 。给 出磁通密度为：%+“ / ,) -“): -（5)50）式中， - 是空气隙的宽度， )）5 式 5-5-0 电路解释 如果 : 为零， 转子磁通旋转产生的电压为 9*； 可以将它看用发电机的戴维南电压。+ 项是有定子电流时发电机的输出电压， 因为 %“.是空气电机的输出电压， 因为 %“.是空气隙中的磁通密度。式 5-5-0 的后一项表示一个感性电抗：1+“#)- !-“#0+其中， !-“- )“#/“（5)5?）式中 0+是定子绕组的有效电感。1+是交流频率时的有效电抗。0;-新编电气工程师手册!“ 单相等效电路 式 （#

7、“$“$%） 的部分推导是近似的， 但其形式和解释是正确的， 可以得到有效的单相等效电路， 如图 # “1 (.2（!:为：&;“1 +. 0)1。)%输出功率和功率角 图 ! “ #( 给出了式 （!%(%$3） 的图像以及转子功率角对发电机功率的影响， 其中输出电压和励磁电压保持恒定。转子功率角“2， 是一个空间角， 其单位为电单位， 它是转子的物理轴超前于空气隙中总磁通的角度。驱动转矩增大时， 转子磁通的转速加快， 更多的机械能转变为电能。输出功率会达到一个极限， 如图 !“ #( 所示。输出功率大于此值后， 电动机一发电机就不能同步， 从而失去控制。实际中， 发电机工作时的功 率角在 $!#!=之间， 这样可以远离失控的危险。66#第二篇电气工程安装与维护篇图 ! “ #$同步发电机输出功率与转子功率角之间的关 系， 励磁电压和输出电压保持恒定从图 ! “ #$ 可以看出： 电机用作电动机时， 输出功率为负， 对应于负功率角。在本例中， 空气隙磁通超前于转子的轴， 电系统拉动机械系统， 电能被转换为机械能。下一节将研究同步电动机的特性。二、 同步电动机运行与维修（一） 同步电动

8、机运行前的检查% “） 增加， 电动机的转速下降； 反之， 则转速升高。通常电枢电流较大， 在调速过程中， 调速变阻器要消耗大量的电能， 故不经济， 但这种调速方法较为简单。61改变供电线路端电压 ! 的调速方法从他 （并） 励直流电动机机械特性可知， 这种调速方法的特点 是： 调速平滑， 转速稳定， 一般只能从额定电压向下调节， 因而转速只能调低不能调高， 调速范围较大。但最低转速常受转差率的限制而不能太低。采用这种方法调速， 必须有专门的可以改变电压的直流电源。目前用得较多的独立可调的直流电源是686第二篇电气工程安装与维护篇直流发电机一电动机系统 （即 !“ 机组） 及晶闸管整流 # 电动机系统。!“ 机组是用交流电动机带动直流发电机， 然后再拖动直流电动机， 因而可以通过调节直流发电机的 励磁电流 （调 $!） 来改变其磁场的强弱， 得到不同的输出电压， 达到调节直流电动机转速的目的， 如图 % # &所示。也可以通过调节直流电动机 “& 的励磁电流， 改变其磁场强弱， 从而得到 () 倍以上的大范围调速性能。通过改变直流发电机的励磁电流的方向和大小， 又可以实现直流电动机启、

9、 制动和正反转控制。图 % # &!“ 调速系统线路图如欲使电动机的转速在额定值以下调节， 则可保持 !“不变， 把 !增大， 因而发电机的端电压降低， 由于!不变， 电动机的转速便下降。如欲使电动机的转速在额定值以上调节， 则应保持其两端电压为额定值不变， 而把 !“增大， 由于电动机的励磁电流减小， 所以转速升高。!“ 机组的优点是能使生产机械的转速在较广的范围内均匀调节， 调速范围可达到 (*+)， 其缺点是设 备费用很大。近年来， 由于晶闸管整流技术的发展， 直流发电机有被晶闸管整流器代替的趋势， 从而大大提高了效率， 降低了设备费用。在调节并励电动机的转速时， 不论运行时串入电阻的数值如何， 启动和制动总是在满磁通下进行的。在调速过程中， 为了限制电枢电流的冲击， 常在电枢电流中接入电流继电器 ,-， 它在电枢电流过大时动作， 自动调节励磁， 以限制过大的冲击电流， 如图 % # & 所示。二、 串励电动机的启动和调速串励电动机启动和反转与并励电动机相同， 为了限制启动电流， 仍需要在电枢电路接入启动电阻， 但它的启动性能要比并励电动机好。串励电动机的调速原理和并励电动机基本相同， 当串励电动机采用改变磁场!的方法来调速时， 磁场变阻器 $.必须与串励绕组并联， 如图 % # &/ 所示。当磁场变阻器的阻值减小时，通过变阻器的电流增大， 而通过串励绕组的电流减小， 其所产生的磁通!也随之减小， 由转速公式 “ 0# # $ （!12 !.） %3!可知， 磁通减小， 转速 “ 便升高； 反之， 磁通增大， 而转速下降。图 % # &/串励电动机的调速 （45串励绕组）6)+新编电气工程师手册调节串励电动机转速时， 也可以在电枢中串入电阻， 这种方法比较常用。启动电阻用于调速时， 电阻发热量应按长期工作计算。三、 晶闸管一直流电动机的调速直流电动机的调速， 可以采用改变电枢电压和励磁绕组电压的方法来实现。晶闸管直流调速装置结构简单、 效率高、 工作可靠、 控制精度高， 因此获得了广泛的应用。如图 ! “ #$ 所示， 是一种直流电动机晶闸管整流无级调速系统，

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