電動機的結構原理與拆裝

時間：2023/5/15閱讀：3825

第一節概述：

異步電動機又稱感應電動機，是由氣隙旋轉磁場與轉子繞組感應電流相互作用產生電磁轉矩，從而實現機電能量轉換的一種交流電機。

異步電動機同其他類型的電機相比較，具有結構簡單、運行可靠、價格便宜、堅固耐用、維修方便等一系列優點。其缺點是功率因數低，調速性能差。

第二節異步電動機的簡單工作原理：

如圖為三相異步電動機工作原理的示意圖：

異步電動機的定子有三相繞組Ax、By、Cz，轉子有一閉合繞組。當定子三相繞組通以三相電流時，在氣隙中便產生旋轉磁場，其轉速為

n₁=60f₁/p

式中 n₁——同步轉速，r/min；

f₁——定子電流頻率，Hz

p——旋轉磁場磁極對數。

由于旋轉磁場與轉子繞組存在著相對運動，旋轉磁場切割轉子繞組，轉子繞組中便產生感應電勢。因為轉子繞組自成閉合回路，所以就有感應電流流通。

轉子繞組感受應電勢的方向由右手定則確定，若略去轉子繞組電抗，則感應電勢的方向即是感應電流的方向。轉子繞組中的感應電流與旋轉磁場相作用，在轉子上產生電磁力F，電磁力的方向按左手定則確定。

電磁力所產生的電磁轉矩，驅動轉子沿著旋轉磁場的方向轉動，這就是三相異步電動機的工作原理。

轉子轉動的方向雖與旋轉磁場轉動方向相同，但轉子的轉速n不可能達到同步轉速，即n＜n₁。

因為，二者如果相等，轉子與旋轉磁場就不存在相對運動，轉子中也就不會感應出電勢和電流，這樣，轉子不會受到電磁轉矩的作用，當然不可能繼續轉動。由此可見異步電動機轉子的轉速n總是和同步轉速n₁存在一定的差異，異步因而得名。

由此便得出轉差率：

s=（ n_1——n）/ n₁

由此可知，異步電動機的轉速范圍為0—n₁，對應的轉差率為1—0。異步電動機額定運行時的轉差率為0.02—0.06.

異步電動機進行時，因需激勵自身的磁場，要從電網吸取滯后無功電流，從而使電網的功率因數降低。

由于轉子旋轉方向與定子旋轉方向是一致的，所以只要改變電源電壓的相序，即可改定子旋轉的轉動方向，便可使是動機反轉。

第一節中小型三相異步電動機的分類和結構：

一、按照不同的特征可分類如下：

1、按照轉子結構形式分

鼠籠式與繞線式

2、按機殼防護形式分

防護式、封閉式、開啟式等

3、按機座號分

小、中、大型電機

4、按相數分

三相、單相電機

5、按冷卻方式分

空冷和液體冷卻

6、按安裝方式

立式和臥式

7、Y系列異步電動機按中心高分

短機座S、中機座M、長機座L

二、異步電動機的結構：

由兩個基本部分組成：定子、轉子，定轉子之間有定的氣隙。

1、定子它是由定子鐵心，定子繞組和機殼組成。

1）定子鐵心。

定子鐵心是磁路的一部分，它由0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，片與片之間絕緣，以減少渦流損失。硅鋼片的內圓上沖有定子槽，有的還有通風溝等。

2）定子繞組。

定子繞組是電機的電路部分，由許多線圈聯接而成，每個線圈有兩個有效邊。分別放在兩個槽內。每個槽內有槽楔、槽絕緣、層間絕緣等。

3）機殼

主要作用是用來固定和支撐定子鐵心。一般采用鑄鐵機座，也有用鋼板卷焊而成。封閉式電機機座表面有散熱筋片用來散熱。

2、轉子

主要由轉子鐵心和轉子繞組組成，是由硅鋼片疊壓而成。異步電機的轉子繞組一般采用鼠籠式繞組。一般用鑄鋁來做。

且轉子槽不與轉軸平行，而是扭斜一個角度，端環上還鑄有風扇葉片，供電機內部攪拌空氣，使電機內部溫度均勻。大型電機上轉子鐵心上留有徑向通風溝和軸向通風孔。

轉子繞組除鼠籠式外還有繞線式。它的轉子繞組和定子繞組一樣都有線圈組成，轉子繞組所形成的磁極數應與定子相同。在轉子的非傳動端裝有集電環，通過電刷裝置將內部和外部聯系起來。

繞線式轉子的特點是可以通過集電環和電刷在轉子回路中接入附加電阻，用以改善起動性能及調節電動機的轉速。

第二節交流電機的繞組

本節內容我們只要了解線圈放在槽內的直線部分是線圈的有效邊，電磁能量轉換通過該部分進行，在槽外的部分稱為端部，它的作用僅是把線圈的兩個有效邊聯接起來，不直接轉換電磁能量。為了節省材料，在嵌線工藝許可下，應盡可能縮短端部。其它關于電機下線工藝方面略。

第三節異步電動機的參數

1、額定功率P_N。是指軸上輸出的機械功率，W或KW。

2、額定電壓U_N。是電機額定運行時電源的線電壓，V或KV。

3、額定電流I_N。是電機額定運行時的線電流，A

4、額定頻率f_n。是電機在額定運行時的電源頻率，Hz。

5、額定轉速n_N。是電機在額定運行時的轉速，r/min。

6、接法。指電機在額定電壓下，定子三相繞組應采用的聯接方法。目前給出兩種：Y/△。

允許溫升（或絕緣等級）。是運行時電動機溫度高出環境溫度的數值。允許溫升的大小與電動機采用的絕緣材料有關，電機允許溫升與絕緣等級的關系如下：

1、定額。

銘牌所標的定額是指電機允許持續使用的時間，分為三種：連續定額、短時定額、斷續定額等。注意，短時定額和斷續定額運行的電動機不能按容量作連續定額運行，否則電機將過熱而燒毀。

2、電機的防護等級。

指外殼的防護，IP□□。第一種防護是對固體異物進入內部以及對人體觸及內部帶電部分或運動部分的防護；第二種防護等級是對水進入內部的防護。

9、電機型號。分產品代號、規格代號、特殊環境代號、電機極數、功率等幾部分。

第六節檢修前的檢查

1、檢查機座、端蓋和轉子軸向竄動

1）檢查電機端蓋和機座有無裂紋；

2）檢查轉子軸向竄動。

2、檢查定子，轉子氣隙

用塞尺在四個位置上測量，重復三次，每次把轉子轉動120度，最大差值不應超過其算術平均值的10%，測量時分別在電機兩端測量，塞尺要放在定轉子的齒頂上。異步電機的平均氣隙值（mm）

3、測量定、轉子繞組的直流電阻

1）在冷態下測量，同時用酒精溫度計測量繞組溫度，溫度計與被測處可靠接觸。

1）電橋法

2）電壓降法

要點：定子繞組各相或支路繞組的直流電阻，相互間的差別不應超過2%。

4、測量定、轉子繞組的絕緣電阻

1）電動機電壓在1000V以上時應使用2500V搖表，500-1000V時使用1000V搖表，500V以下使用500V搖表；電壓在1000V及以上的電動機還應測量吸收比（R60/R15），其值大于1.3。

電壓為1000V及以上電機的絕緣電阻在接近運行溫度時，定子繞組不應低于1MΩ/KV，轉子紅組不應低于0.5 MΩ，每次測得的絕緣電阻不應有明顯變化。

第七節電機的拆卸

1、拆卸前的準備

1）清掃電機各部，做好拆卸前的記錄及必要的記號；

2）拆開對輪螺栓，地腳螺栓，引入線電纜頭和接地線，將拆卸的零部件和螺絲作好記錄。將電機吊運至檢修場所。

2、拆卸靠背輪:用大小適合的專用拉具，螺桿對準軸的中心線，注意受力的平衡情況。當靠背輪不易拉出時，可用煤油浸潤，并用銅棒輕敲靠背輪；b、可用烤把將靠背輪均勻加熱，不得用鐵錘敲下靠背輪;c、拆卸油迷宮環、兩端軸承蓋。

3、拆卸端蓋

1）防止出錯，必須在兩端蓋打上不同的記號；

2）裝滾動軸承的電動機，先要拆軸承蓋，再卸端蓋；裝滑動軸承的電動機在拆卸軸承端前，應先將油放出。線繞式電動機一定要舉起電刷。拆卸時后卸負荷端。小型電動機在拆除另一端時，可以連帶風扇和轉子一塊抽出。

3）拆卸端蓋時：

a、先擰出端蓋與機殼的固定螺絲，然后用木錘或紫銅棒沿端蓋邊緣輕輕敲打，使端蓋從機座上脫離。

b、如果端蓋上備有拆蓋用的頂絲螺孔，可用頂絲螺桿擰在頂絲孔內，并對角擰緊螺桿，便能把端蓋拆下來。

c、對于大的端蓋，拆卸前用起重工具把它系牢，以免端蓋脫離機殼時，軋傷線圈絕緣。

d、端蓋離開口后，應用手扶持將其慢慢移出放在木架上，端蓋止口應向上。

4、抽出轉子

1）小型電動機的轉子可用手抬出，但注意不要擦傷鐵芯或繞組。轉子風扇直徑大于定子膛孔時，應將轉子從風扇側取出。有滑環的電機應從滑環側取出。

2）大中型電動機，必須用起重工具抽出轉子。抽轉子的方式有多種，一般選用一段內徑比軸頸大10~20毫米且管口無毛刺的鋼管作為假軸，套在軸的一端，套假軸時，軸頸上必須包上保護物。在專用支架中抽出轉子，如圖所示：

1、可調支架 2、橫粱 3、滾輪 4、鏈條葫蘆 5、假軸 6、木臺

將轉子軸兩端掛在鏈條葫蘆上，拉動鏈條，使轉子稍微抬起，經檢查牢固可靠后，由專人用燈光監視間隙，慢慢移動滾輪將轉子抽出定子膛孔，放在木臺上。或者用行車略微吊起轉子，將其重心稱出定子膛口，放在臨時支架上，再用行車吊住轉子重心處，慢慢將轉子抽出。

抽轉子（或放轉子）必須遵守下列規定：

1）出（或放進）轉子時，如使用鋼絲繩，則鋼絲繩不應碰到轉子的滑動面（軸頸）、風扇、滑環和繞組。

2）將轉子放在硬木襯墊上。

3）特別注意不使轉子碰到定子。因此，在抽出（或放進）轉子時，必須使用透光法進行監視。

4）絲繩縛轉子的部位，必須襯以木墊，以防止損壞轉子和防止鋼絲繩在轉子上打滑。

5、軸承的拆卸

1）滾動軸承的拆卸，要用拆卸軸承的專用工具進行拆卸，如圖所示：

冼掉軸承的油污，為了不使軸承的外套受力而被拉脫，專用工具的卡板應卡在軸承的內套上，將螺桿對準轉子軸端頭的中心孔，旋動螺桿略加力后，用手轉動軸承外套時應能自由活動，并且請注意卡板不要與軸相碰，然后搬動螺桿對軸承內套加力，在此同時用手錘輕敲卡板內套（不要直接敲打軸承內套），當軸承略松動時，再用力旋緊螺桿將軸承拉出軸外。若軸承過緊不能拉動時，可在軸承內套上澆注熱油使內套受熱膨脹，便能拉出。

2）整體式滑動軸承的拆卸：

拆卸前應先把端蓋油箱內的潤滑油倒出，然后拆卸外殼上的油擋，擰出軸承

的固定螺釘，用特殊工具將軸承拔出。拆卸時應將油環提起，不得使油環受力以免卡壞油環。

第八節電機的組裝

電動機組裝前必須進行清理工作，用刮刀喬去止口、定子和轉子表面以及其他配合的絕緣漆，并用蘸有煤油的紗頭擦凈各部件上的油垢和臟物，再用2~3公斤／厘米²的壓縮空氣吹凈定子和轉子，在繞組端部噴上一層灰磁漆以加強絕緣和防潮，待漆干后可按拆卸時相反的程序進行組裝。

1、對于用滾動軸承的電動機的組裝

1）先在軸上套進內軸承蓋，蓋的凹槽內應加黃油，然后擦凈軸頸，熱套軸承至軸頸肩胛為止。熱套的方法是將洗凈的軸承放入油槽內的支架上，使軸承懸于油中，油槽逐步加溫（一般以每小時100℃的速度升溫，因為油溫上升太快時，使軸承內、外套膨脹不一致會引起破裂），當油槽溫上升到70℃左右時停止加熱，保持半小時后，繼續加溫到90~100℃左右，便取出軸承套于軸上。

套軸承時，不允許用鐵錘在軸承周圍敲打，可采用特打鋼套，鋼套一端鑲一個銅圈，將有銅圈的一端貼在軸承里圈的側面，朝套入方向敲打鋼套，軸承套就會逐漸向前移動至預定位置。待冷縮后便緊緊地箍在軸頸上。在滾珠軸承空間涂上黃油，黃油約占空間容積的1∕2~2∕3為宜。

2）把轉子放入定子膛內。小型轉子可以直接放入，較大的轉子需用起重工具將轉子平行的送入膛中。裝入轉子時應注意轉子軸伸出端和線盒的相對位置。

3）端蓋裝配前先裝上擋風板。清除端蓋內的灰塵，擦去銹蝕的地方并涂上紅丹漆.

4）把第一個端蓋的軸承室套在外痤圈套上時，要用紫銅棒輕敲端蓋四周，禁止用鐵鍾直接敲打端蓋，以免造成端蓋裂紋。

5）用螺栓把內外軸承蓋固定在端蓋上。擰螺栓時，應將對角位置的螺栓輪流進行擰，不要一個螺栓一次就擰緊，防止軸承蓋破裂或發生歪斜而卡住軸端。

6）裝端蓋時只許用紫銅棒（或鉛鍾）輕敲四周，使端蓋和機座止口互相吻合五小部分后，再用螺栓把止口安全擰合。

裝第二個端蓋時，應把轉子吊成水平，接著把止口對合，擰上螺栓。用手搬動轉子，檢查兩個端蓋裝得是否同心和平正。若端蓋稍有歪斜。轉子就會被卡住。

若端蓋上沒有通風孔時，必須在端蓋未裝好前用長螺桿或鐵絲穿過端蓋上的螺孔，把內軸承蓋上沒有通風孔時，必須在端蓋未裝好前用長螺桿或鐵絲穿過端蓋上的螺孔，把內軸承蓋拉住，否則端蓋裝好后，難對準內軸承蓋的絲口了。

2、滑環式電動機的組裝

滑環式電動機的組裝，除了與滾動軸承式電動機相同的部分外，還要組裝滑環和舉刷裝置。

1）把保護盒固定在端蓋上。

2）套上短路環，使其能在軸上靈活滑動，而徑向轉動則被鍵所限制。

3）熱套滑環，并檢驗滑環上的三個插手表腳和短路環上的三個插座的連接情況是否良好。

4）把舉刷桿和刷握裝到保護盒上，注意舉刷桿要全部套上絕緣。

5）裝上舉刷桿和手柄等，以及接好電氣線路和蓋好保護蓋。

舉起裝置組裝后，必須檢查它的可靠性，即電刷舉起前短路環必先短接，短路環離開時，電刷一定要接觸滑環。

6）滑動軸承的電動機組裝后，還須進行下列檢查和調整：

①定子與轉子的氣隙的最大偏差不得超過平均值的10℅。否側應進行調整。

②轉子的軸向竄動應在范圍之內。當轉子受熱伸長時，轉子對軸承的端面會產生很大的摩擦力，甚至會被卡住，故應調整到規定的范圍內。

3、電動機組裝后的測量

電動機組裝后，還應測量定子繞組和轉子繞組（繞線式電機）對機殼和對轉子軸的絕緣電阻，各相繞組的直流電阻等，然后才能試轉或做必要的試驗，并填寫檢修后的各項記錄。

第九節電機檢修的注意事項

一、電機的定期大修

1、檢修定子及吹灰掃除

1）、地腳，應無開焊、裂紋和損傷變形。

2）用壓力為2~3公斤/厘米²的干凈壓縮空氣，把通風溝和繞組部吹凈。用破布蘸

汽油擦掉積灰和油垢（注意防火，并用干凈破布擦凈），如果油垢較厚，可用木或絕緣板制成的剔片清除（不可用金屬工具，以免損傷絕緣）。

3）芯各部應緊固完整，沒有過熱變色、銹斑、磨損、變形、折斷和松動等異常現象。可用小刀或螺絲刀試驗鐵芯的松緊，若鐵芯松馳，就在松弛處打入絕緣板制成的楔子。

發現有局部過熱燒成的藍色痕跡，應作鐵芯發熱試驗。同時還要詳細查看鐵芯與機殼筋鍵結合處，應是牢固可靠、沒有開焊和位移等異常現象。通風溝、孔應暢通。

4）檢查槽楔是否松動，用木鍾輕敲應無空振聲，槽口一段尤其應緊固。如果松動的槽楔超過全長的1/3以上，需退出加絕緣墊重新打緊。更換槽楔后應噴漆或涂漆，并按規程規定做耐壓試驗。槽楔伸出鐵芯端面長度應適當，一般100千瓦以上的電動機為10~15毫米。

1）查定子繞組表面漆膜應完整、平滑光亮，繞組絕緣應緊固而柔韌。從風道處檢查應平直完整沒有膨脹。端部墊塊、隔木及綁線應齊全，緊固可靠。若漆膜脫落、膨脹、變焦和有裂紋等，應刷漆修補。脫落嚴重時應在清除后，重噴原質絕緣漆。端部如松弛或斷裂時應補全墊塊，重新綁扎牢固。

2）查引線絕緣、引線瓷瓶產否完好，引線是否斷裂。否則應重包絕緣，焊接引線，修補或更換瓷瓶。

3）對定子檢查須仔細進行兩次：第一次在抽出轉子以后，第二次應在裝端蓋以前。

2、修轉子及吹灰掃除

1）用壓力為2 公斤/厘米²的干燥壓縮空氣吹掃轉子各部灰塵，用破布蘸汽油擦掉積灰和油垢，再用干凈破布擦凈。

2）查轉子各部，對鼠籠轉子，籠條及短路環應緊固可靠，沒有斷裂和松動。對繞線式繞組，還要檢查轉子兩端鋼扎線應緊固可靠，沒有松動位移、斷裂、過熱、開焊等現象。

3）對繞線式滑環，電刷裝置的檢修，除汽輪發電機的轉子的滑環、電刷檢修裝置的檢修外，還需檢查舉刷裝置，動作靈活可靠，短路環觸頭接觸良好，把手位置正確并有文字標記。

4）檢查風扇葉片應緊固，鉚釘齊全豐滿，用錘輕敲葉片，聲音清脆。平衡塊緊固、無位移。

5）檢查轉軸滑動面應清潔光滑，無碰傷、銹斑及橢圓變形。

3、檢查及清洗軸承

1）清除軸承內油污雜物，用汽油或煤油清洗各部，再用干凈破布擦拭干凈。

2）滑動軸承瓦胎與鎢金應緊密結合。鎢金面應圓潤光亮，無砂眼，碰傷等現象，與軸的接觸部分，用著色法檢查，上瓦不承擔負載每平方厘米應有一個漬點，下瓦在60°-90°承力圓弧內每平方厘米最少有兩點。軸承的油槽，油環、軸頸均完好。

3）軸承內外圈必須光滑、無傷痕、銹跡。用手撥動轉動靈活，無咬住、制動、搖擺及軸向竄動等缺陷。

1）測量軸承的間隙：

A、整體或滑動軸承間隙用塞尺測量，塞尺插入深度必須大天或等于軸瓦軸向長度。分裝式滑動軸承間隙用壓鉛絲的方法來測量，在軸頸上面沿著它的全長放置一根直徑為1~2mm的鉛絲，在下半瓦的結合面上沿軸向各放一根同樣的鉛絲，裝好上軸承蓋并擰緊螺絲，于是鉛絲被壓扁了。

軸承間隙Lf就等于軸頸上被壓扁的鉛絲厚度C與軸承側面上兩鉛絲的平均厚度之差。

軸承間隙符合下表之規定：

滑動軸承的允許間隙

B、滾動軸承間隙，用塞尺或鉛絲測量。將塞尺或鉛絲插在滾動體中間，撥轉機軸，使塞尺或鉛絲被夾入座圈與滾動體中間，測出軸承的徑向間隙。徑向間隙表明軸承的磨損情況，應符合下表之規定，否則應更換新軸承。

動軸承徑向間隙（毫米）

5)軸承內潤滑油脂應清潔無雜質，產色下常，稀稠適當。新添潤滑油脂牌號必須正確，不得同時使用兩種不同的油。添油時軸承內不得留有火油及其他雜質，新油必須清潔。添油量應適當。

2）承蓋、軸承、放油門及軸頭都要嚴密，以防油甩到線圈上。

3）組裝滾動軸承時，有型號的一面應朝外。滑動軸承組裝要正確，防止轉子竄動。

4、檢修及清掃冷卻系統

1）檢查空氣導管和風門，消除泄漏現象。必要時，空氣導管應重新涂漆。

2）清除空氣過濾器上的積灰和油垢。

異步電動機檢修后，還須按規程規定進行電氣試驗。

二、定子繞組接地故障的檢修

1、定子繞組接地的檢修

1）不接地可采用冒煙法，即在定子鐵芯與繞組間加一較低電壓（為防止燒壞鐵芯，應限制電流在5安以下）電流通過故障點時會發熱，絕緣燒損而冒白煙和電火花；

2）對于金屬性接地，一般用電壓降法：在抽出轉子以后，將交流或直流電源接于故障相的兩端如圖；測量U1、U2、U3電壓表的讀數，因為U1+U2=U3，按電壓的比例求出接地點距離引線長度的百分數L：如距離D點的%

對于金屬性接地，還可用開口變壓器法：先確定故障相，在故障相與定子鐵芯間加一低壓交流電源，這樣在電流導入端至接地之間，所有串聯的線圈都有電流，而接地點以后的線圈則無電流流過。

這時用開口變壓器跨接在槽的上面，開口變壓器的線圈接一微安表，逐槽測量，在每槽上順軸向移動開口變壓器，當全槽都有感應電壓產生時，說明接地點還在后槽內，當開口變壓器在某槽移動時，到某個地方微安表的指示消失（或減少）則表示故障點在該的這一點上。

電動機的結構原理與拆裝

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