毕业设计(论文)电动机的认识、应用和维护

电动机的认识、应用的维护摘要：近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。

由于电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。

本文主要介绍了三相异步电动机、直流电动机、单相异步电动机、同步电动机以及特殊电机的结构、分类、特点和应用的知识，还介绍了电动机使用中的注意事项及电动机维的措施。

关键字：电动机种类应用维护第一章概述电机是一种用来将电能与机械能相互转换的电磁装置。

其运行原理基于电磁感应定律。

电机的种类与规格很多，按其电流类型分类，可分为直流电机和交流电机两大类。

按其功能的不同交流电机可分为交流发电机和交流电动机两大类。

目前广泛采用的交流发电机是同步发电机，这是一种由原动机拖动旋转（例如火力发电厂的汽轮机、水电站的水轮机）产生交流电能的装置。

当前世界各国的电能几乎均由同步发电机产生。

交流电动机则是由交流电源供电将交流电能转变为机械能的装置。

根据电动机转速的变化情况，可分为同步电动机和异步电动机两类。

同步电动机是指电动机的转速始终保持与交流电源的频率同步不随所拖动的负载变化而变化的电动机，它主要用于功率较大，转速不要求调节的机械生产，如大型水泵、空气压缩机、矿井通风机等上面。

而交流异步电动机是指由交流电源供电，电动机的转速随负载变化而稍有变化的旋转电机，这是目前使用最多的一类电动机。

按供电电源的不同，异步电动机又可分为三相异步电动机和单相异步电动机两大类。

三相异步电动机由三项交流电源供电，由于其结构简单、价格低廉、坚固耐用、使用维护方便，因此在工业、农业及其他各个领域中都获得了广泛采用。

根据我国及世界上一些发达国家的统计表明，在整个电能消耗中，电动机的耗能约占60%~67%，而在整个电动机的耗能中，三相异步电动机又居首位。

单相异步电动机取用单相交流电源，电动机功率一般都比较小，主要用于家庭、办公场所等只有单相交流电源的场所，用于电风扇、空调、电冰箱、洗衣机等电器设备中。

除上述电动机外，还有一些特殊电机。

特殊电机是相对与普通的直流和交流电机而言，就电磁过程及所遵循的基本规律而言，它们和普通的电机没有本质的区别，只是所起的作用不同。

传动生产机械用的传动电机主要用来完成能量的变换，要求具有较高的性能指标（如效率和功率因数等）；而特殊电机则主要用来完成控制信号的传递和变换，要求他们的技术性能稳定可靠、动作灵敏、精度高、体积小、耗电少等。

当然特殊电机和普通传动电机相比，并没有一个严格的分界线，有些特殊电机在控制系统中也起着传动作用。

第二章三相异步电动机2.1三相异步电动机的工作原理作原理1、电生磁：在三相对称定子绕组中通入三相对称交流电，产生旋转磁场；2、磁生电：在旋转磁场中（假设笼型转子不动），转子切割磁场，产生感应电流；3、电生力：通电导体在磁场的作用下产生转矩（与磁场旋转方向一致），转子转动。

2.1.2旋转磁场的旋转方向正序：U —V —W ，此时电动机正转；逆序：任意两相对调，此时电动机反转。

即只要任意调换电动机两相绕组所接交流电源的相序，旋转磁场反转，电动机反转。

2.1.3旋转磁场的旋转速度（一）、P （磁极对数）=1 在两极电动机中旋转磁场的转速等于三相交流电的变化速度，即n （转速）=60f （频率）=3000r/min 。

（二）、P=2 两套三相绕组，在两极电动机中旋转磁场的转速等于三相交流电的变化速度的一半，故当磁极对数增加一倍，旋转磁场的转速减少一半。

1、P 对磁极 旋转磁场的转速为p f n 1160= （2-1）1f 为交流电的频率，Hz ；p 为电动机的磁极对数；1n 为旋转磁场的转速，又称同步转速，r/min 。

2.1.4转差率s同步转速1n 与电动机转速n 只差称为转速差，转速差与旋转磁场转速1n 之比称为异步电动机的转差率s ，11n n n s -= （2-2） )1(601s p f n -=（2-3） 2.1.5异步电动机的三中运行状态1、电动机运行状态（0<s<1）（1）当异步电动机刚开始启动的一瞬间，s=1；（2）如转子转速1n n 则转差率s=0；（3）异步电动机在正常状态下运行时，0<s<1。

2、发电机状态（-∞<s<0）3、电磁制动状态（1<s<+∞）2.2 三相异步电动机的结构2.2.1分类按其外壳防护方式的不同可分为开启型、防护型、封闭型三大类；按电动机的不同结构又可分为笼型异步电动机和绕组转自异步电动机；按其外形尺寸及功率的大小可分为大型、中型、小型异步机电动机等。

2.2.2结构三相笼型异步电动机的结构如图1-1所示。

图1-1 三相笼型异步电动机的结构图1、定子定子是指电动机中静止不动的部分，主要包括定子铁心、定子绕组、机座、端盖、罩壳等部件。

各部件作用如下：定子铁心（由表面有绝缘层的硅钢片叠压而成）：磁路的一部分，嵌放定子绕组；定子绕组：电路的一部分，能量转换的场所；机座：固定定子铁心和定子绕组；端盖：固定支撑转子，密闭。

（1）定子绕组三相定子绕组根据其在铁心槽内的布置方式不同可分为单层绕组和双层绕组。

单层绕组用于功率较小的三相异步电动机中，而功率较大的三相异步电动机则采用双层绕组。

三相异步电动机定子绕组的主要绝缘项目有以下三种：a、对地绝缘定子绕组整体与定子铁心之间的绝缘。

b、相间绝缘各相定子绕组之间的绝缘。

c、匝间绝缘每相定子绕组各线匝之间的绝缘。

（2）机座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以直接对流，有利于散热。

2、转子转自指电动机的旋转部分。

包括转子铁心、转子绕组、风扇、转轴。

转子铁心作用磁路的一部分，嵌放转子绕组。

转子绕组是电路的一部分，分为笼型转子和绕线型转子两类。

3、其他附件包括轴承、轴承端盖、风扇。

4、气隙属于磁路部分，气隙大，则磁阻大，有电源提供的励磁电流大，使电动机运行的功率因数低，一般气隙约0.2至1.5mm。

2.2.3额定参数P1、额定功率N电动机在额定工作状态下运行时，允许输出的机械功率（kW）。

I2、额定电流N电动机在额定工作状态下运行时，定子电路输入的线电流（Ａ）。

U3、额定电压N电动机在额定工作状态下运行时，定子电路所加的线电压（380V）。

n4、额定转速N电动机在额定工作状态下运行时的转速（r/min）。

5、接法电动机三相绕组与交流电源的连接方法，分星接和角接两种。

6、定额工作制a、连续定额电动机按铭牌值工作时可以长期连续运行。

b、短时定额电动机按铭牌值工作时只能在规定的时间内短时运行。

c、断续定额电动机按铭牌值工作时，运行一段时间就要停止一段时间，周而复始的按一定周期重复运行。

第三章三相异步电动机电力拖动3.1电力拖动的基本知识电力拖动系统由电源、电动机、控制设备、工作机构组成。

3.1.1电力拖动系统的运动状态（T：拖动转矩T：负载转矩）L1、T=T系统处于静止不动或匀速运动的稳定状态；L2、T>T系统处于加速状态；L3、T<T系统处于减速状态。

L3.1.2负载的机械特性1、恒转矩负载的机械特性a、反抗性恒转矩负载：负载转矩大小不变但方向始终与工作机械运动的方向相反。

总是阻碍电动机的转动。

b、位能性恒转矩负载：负载转矩大小和方向始终保持不变。

2、恒功率负载的机械特性：转矩与转速成反比3、泵、风机类负载的机械特性：转矩与转速的平方成正比3.2三相异步电动机的起动3.2.1概述起动是指电动机通电后转速从零开始逐渐加速到正常运转的过程。

异步电动机的起动要求：1、电动机应具有足够大的起动转矩；2、在保证足够的起动转矩前提下，电动机的起动电流应尽量小；3、起动所需的控制设备应尽量简单、力求价格低廉操作及维护方便；4、起动过程中的能量消耗应尽量小。

3.2.2起动方式1、三相笼型异步电动机的起动方式有两类。

（1）在额定电压下的直接起动（又称全压起动，用于容量小的电动机）（2）降压起动（降低加在定子绕组上的电压）：a、Y— 降压起动(起动电流小，起动转矩小，只能用于轻载或空载的设备上)；b、定子串电阻（电抗）降压起动（不宜频繁起动）；c、定子串自耦变压器降压起动（用于轻载或空载起动）；d、延边三角形降压起动。

2、三相绕线型异步电动机的起动方式有两类：（1）转子串电阻起动（逐级切除）；（2）转子串频敏变阻器起动（铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗较大）。

3.3 三相异步电动机的调速调速就是用人为的方法来改变异步电动机的转速。

常用的调速方法有以下三种：1、变极调速——改变定子绕组的磁极对数；2、变频调速——改变供电电网的频率；3、变转差率调速——改变电动机的转差率。

3.3.1变极调速改变定子绕组的接线方式，就能改变磁极对数。

当每相定子绕组中有一般的电流方向改变时，磁极对数减半。

变极调速的优点是所需设备简单，缺点是绕组引出头较多，调速技术少，只用于笼型异步电动机。

3.3.2变频调速变频调速具有调速范围宽、平滑性好、机械特性较硬等优点，有很好的调速性能，是异步电动机最理想的调速方法。

变频调速主要有两种控制方式，即恒转矩变频调速和恒功率变频调速。

3.3.3变转差率调速其方式有降电压调速和转子串电阻调速。

改变转子电阻调速适用于绕线型异步电动机，改变定子电压调速适用于笼型异步电动机。

3.4 三相异步电动机的制动电动机的制动是指在电动机的轴上加一个与其旋转方向相反的转矩，使电动机减速或停转。

3.4.1分类根据制动转矩产生的方法不同，可分为机械制动和电气制动两类。

机械制动通常是靠摩擦方法产生制动转矩，如电磁抱闸制动。

电气制动是使电动机所产生的电磁转矩与电动机的旋转方向相反来实现的。

三相异步电动机的电气制动有反接制动（包括倒拉反转制动、电源反接制动）、能耗制动和再生制动（又称回馈制动）三种。

3.4.2制动1、机械制动机械制动最常用的装置是电磁抱闸，它主要有制动电磁铁和闸瓦制动器两部分组成。

制动电磁铁包括铁心、电磁线圈和衔铁，闸瓦制动器包括闸轮、闸瓦、杠杆和弹簧。

起动：电磁线圈通电产生电磁力，闸瓦离开转轴，电机正常运行；制动：电磁线圈断电电磁力消失，在弹簧的作用下闸瓦抱住转轴，电机开始制动。

2、反接制动a、倒拉反转制动：转子串入足够大的电阻；b、电源反接制动：定子绕组串入限流电阻。

3、能耗制动能耗制动控制就是在断开电动机三相电源的同时接通直流电源，此时直流电流流入定子的两相绕组，产生恒定磁场。

这种制动方法是利用转子转动时的惯性切割恒定磁场的磁通而产生制动转矩，把转子的动能消耗在转子回路的电阻上，所以称为能耗制动。

4、再生制动电动机在额定工作状态下运行时，由于某种原因，是电动机的转速超过了旋转磁场的同步转速，则转子导体切割旋转磁场的方向与电动机运行状态时相反，从而使转子电流几所产生的电磁转矩改变方向，成为与转子转向相反的制动转矩，电动机即在制动状态下运行，这种制动称为再生制动。