三相异步电动机（感应电动机的一种）
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更新时间：2023-05-16
三相异步电动机
感应电动机的一种
工作原理
当向三相定子绕组中通入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。
通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
交流三相异步电动机绕组分类：
单层绕组：
单层绕组就是在每个定子槽内只嵌置一个线圈有效边的绕组，因而它的线圈总数只有电机总槽数的一半。单层绕组的优点是绕组线圈数少工艺比较简单；没有层间绝缘故槽的利用率提高；单层结构不会发生相间击穿故障等。缺点则是绕组产生的电磁波形不够理想，电机的铁损和噪音都较大且起动性能也稍差，故单层绕组一般只用于小容量异步电动机中。单层绕组按照其线圈的形状和端接部分排列布置的不同，可分为链式绕组、交叉链式绕组、同心式绕组和交叉式同心绕组等几种绕组形式。
1、链式绕组链式绕组是由具有相同形状和宽度的单层线圈元件所组成，因其绕组端部各个线圈像套起的链环一样而得名。单层链式绕组应特别注意的是其线圈节距必须为奇数，否则该绕组将无法排列布置。
2、交叉链式绕组当每极每相槽数9为大于2的奇数时链式绕组将无法排列布置，此时就需要采用具有单、双线圈的交叉式绕组。
3、同心式绕组在同一极相组内的所有线圈围抱同一圆心。
4、当每级每相槽数Q为大于2的偶数时则可采取交叉同心式绕组的形式。
单层同心绕组和交叉同心式绕组的优点为绕组的绕线、嵌线较为简单，缺点则为线圈端部过长耗用导线过多。现除偶有用在小容量2极、4极电动机中以外，如今已很少采用这种绕组形式。
双层叠式绕组
星接与角接的关系
星接改角接：原星接时线径总截面积除以1.732等于角接时的线径总截面积。
角接改星接：原角接时线径总截面积乘以1.732等于星接时的线径总截面积。
星接与角接本质上的区别
星接时线电压等于相电压的1.732倍，相电流等于线电流。
角接时相电压等于线电压，线电流等于相电流的1.732倍。
同功率的电机，星接时，线径粗，匝数少，角接时，线径细，匝数多。
角接时的截面积是星接时的0.58倍。（即角接时线径总截面积除以0.58等于星接时的线径总截面积。星接时线径总截面积乘以0.58等于角接时的线径总截面积）
线径截面积计算公式：截面积S=直径的平方乘以0.785
电机的内部连接有显极和庶极之分，显极和庶极连接是由电机的设计属性决定的，是不能更改的
功率因数0.85，效率0.85时系数为：0.435，乘以额定电流
功率因数0.86，效率0.86时系数为：0.393，乘以额定电流
功率因数0.87，效率0.87时系数为：0.353，乘以额定电流
功率因数0.88，效率0.88时系数为：0.313，乘以额定电流
功率因数0.89，效率0.89时系数为：0.276，乘以额定电流
功率因数0.90，效率0.90时系数为：0.240，乘以额定电流
功率因数0.91，效率0.91时系数为：0.205，乘以额定电流
功率因数0.92，效率0.92时系数为：0.172，乘以额定电流
功率因数0.93，效率0.93时系数为：0.142，乘以额定电流
功率因数0.94，效率0.94时系数为：0.113，乘以额定电流
功率因数0.95，效率0.95时系数为：0.086，乘以额定电流
功率因数0.96，效率0.96时系数为：0.062，乘以额定电流
功率因数0.97，效率0.97时系数为：0.040，乘以额定电流
功率因数0.98，效率0.98时系数为：0.022，乘以额定电流
功率因数0.99，效率0.99时系数为：0.008，乘以额定电流
四极、六极、八极功率因数0.81-0.85
功率因数0.81，效率0.81时系数为：0.468，乘以额定电流
功率因数0.82，效率0.82时系数为：0.433，乘以额定电流
功率因数0.83，效率0.83时系数为：0.398，乘以额定电流
功率因数0.84，效率0.84时系数为：0.365，乘以额定电流
功率因数0.85，效率0.85时系数为：0.332，乘以额定电流
四极、六极、八极功率因数0.70-0.80
功率因数0.70，效率0.70时系数为：0.728，乘以额定电流
功率因数0.71，效率0.71时系数为：0.694，乘以额定电流
功率因数0.72，效率0.72时系数为：0.661，乘以额定电流
功率因数0.73，效率0.73时系数为：0.630，乘以额定电流
功率因数0.74，效率0.74时系数为：0.595，乘以额定电流
功率因数0.75，效率0.75时系数为：0.562，乘以额定电流
功率因数0.76，效率0.76时系数为：0.530，乘以额定电流
功率因数0.77，效率0.77时系数为：0.499，乘以额定电流
功率因数0.78，效率0.78时系数为：0.468，乘以额定电流
功率因数0.79，效率0.79时系数为：0.438，乘以额定电流
功率因数0.80，效率0.80时系数为：0.408，乘以额定电流
六极、八极功率因数0.75
功率因数0.75，效率0.75时系数为：0.496，乘以额定电流
连体半密封的电机定子铁芯拆出：用加热的方法，把定子壳反过来放下面悬空，加热定子外壳当温度达到一定温度时轻轻震一震自己就出来了。
运行：
电动机应妥善接地，接线盒内右下方有接地螺钉，必要时也可利用电动机的底脚或法兰盘固定螺栓接地。
电动机一般应配有故障保护装置，如热保护装置、电动机电子保护器等，并根据电动机铭牌电流调整保护装置的整定值选择。如电动机负载较稳定，为了更好地保护电动机，可按电动机的实际工作电流来调整保护装置的整定值。电动机的实际工作电流可在电动机负载运转时，用钳形电流表直接测定。
当电源的电压、频率与铭牌上的数值偏差超过5%时，电动机不能保证连续输出额定功率。连续工作的电动机不允许过载。
电动机空载或负载运行不应有断续的或异常的声响或振动，轴承温度不应过高。
字母含义：
W——户外； Z——冶金起重； Q——高起动转轮；
D——多速； B——防爆； R一绕线式；
S——双鼠笼； K一—高速； H——高转差率。
基本结构
三相异步电动机由固定的定子和旋转的转子两个基本部分组成，转子装在定子内腔里，借助轴承被支撑在两个端盖上。为了保证转子能在定子内自由转动，定子和转子之问必须有一间隙，称为气隙。电动机的气隙是一个非常重要的参数，其大小及对称性等对电动机的性能有很大影响。图2所示为三相笼型异步电动机的组成部件。
定子
定子由定子三相绕组、定子铁心和机座组成。
定子三相绕组是异步电动机的电路部分，在异步电动机的运行中起着很重要的作用，是把电能转换为机械能的关键部件。定子三相绕组的结构是对称的，一般有六个出线端
、
、
、
、
、
，置于机座外侧的接线盒内，根据需要接成星形（Y）或三角形（△），如图3所示。
机座又称机壳，它的主要作用是支撑定子铁心，同时也承受整个电动机负载运行时产生的反作用力，运行时由于内部损耗所产生的热量也是通过机座向外散发。中、小型电动机的机座一般采用铸铁制成。大型电动机因机身较大浇注不便，常用钢板焊接成型。
转子
异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组及转轴组成。
转子绕组是异步电动机电路的另一部分，其作用为切割定子磁场，产生感应电势和电流，并在磁场作用下受力而使转子转动。其结构可分为笼型绕组和绕线式绕组两种类型。这两种转子各自的主要特点是：笼型转子结构简单，制造方便，经济耐用；绕线式转子结构复杂，价格贵，但转子回路可引入外加电阻来改善起动和调速性能。
笼型转子绕组由置于转子槽中的导条和两端的端环构成。为节约用钢和提高生产率，小功率异步电动机的导条和端环一般都是融化的铝液一次浇铸出来的；对于大功率的电动机，由于铸铝质量不易保证，常用铜条插入转子铁心槽中，再在两端焊上端环。笼型转子绕组自行闭合，不必由外界电源供电，其外形像一个笼子，故称笼型转子，如图4所示。
气隙
异步电动机的气隙是很小的，中小型电动机一般为0.2～2mm。气隙越大，磁阻越大，要产生同样大小的磁场，就需要较大的励磁电流。由于气隙的存在，异步电动机的磁路磁阻远比变压器为大，因而异步电动机的励磁电流也比变压器的大得多。变压器的励磁电流约为额定电流的3%，异步电动机的励磁电流约为额定电流的30%。励磁电流是无功电流，因而励磁电流越大。
故障处理
绕组是电动机的组成部分，老化、受潮、受热、受侵蚀、异物侵入、外力的冲击都会造成对绕组的伤害，电机过载、欠电压、过电压，缺相运行也能引起绕组故障。绕组故障一般分为绕组接地、短路、开路、接线错误。如今分别说明故障现象、产生的原因及检查方法。
绕组接地
指绕组与铁心或与机壳绝缘破坏而造成的接地。
1、故障现象
机壳带电、控制线路失控、绕组短路发热，致使电动机无法正常运行。
2、产生原因
绕组受潮使绝缘电阻下降；电动机长期过载运行；有害气体腐蚀；金属异物侵入绕组内部损坏绝缘；重绕定子绕组时绝缘损坏碰铁心；绕组端部碰端盖机座；定、转子磨擦引起绝缘灼伤；引出线绝缘损坏与壳体相碰；过电压（如雷击）使绝缘击穿。
3.检查方法
⑶兆欧表法。根据不同的等级选用不同的兆欧表测量每组电阻的绝缘电阻，若读数为零，则表示该项绕组接地，但对电机绝缘受潮或因事故而击穿，需依据经验判定，一般说来指针在“0”处摇摆不定时，可认为其具有一定的电阻值。
⑷试灯法。如果试灯亮，说明绕组接地，若发现某处伴有火花或冒烟，则该处为绕组接地故障点。若灯微亮则绝缘有接地击穿。若灯不亮，但测试棒接地时也出现火花，说明绕组尚未击穿，只是严重受潮。也可用硬木在外壳的止口边缘轻敲，敲到某一处等一灭一亮时，说明电流时通时断，则该处就是接地点。
⑸电流穿烧法。用一台调压变压器，接上电源后，接地点很快发热，绝缘物冒烟处即为接地点。应特别注意小型电机不得超过额定电流的两倍，时间不超过半分钟；大电机为额定电流的20%-50%或逐步增大电流，到接地点刚冒烟时立即断电。
⑹分组淘汰法。对于接地点在铁芯心里面且烧灼比较厉害，烧损的铜线与铁芯熔在一起。采用的方法是把接地的一相绕组分成两半，依此类推，最后找出接地点。
此外，还有高压试验法、磁针探索法、工频振动法等，此处不一一介绍。
4.处理方法
⑴绕组受潮引起接地的应先进行烘干，当冷却到
左右时，浇上绝缘漆后再烘干。
⑵绕组端部绝缘损坏时，在接地处重新进行绝缘处理，涂漆，再烘干。
⑶绕组接地点在槽内时，应重绕绕组或更换部分绕组元件。
最后应用不同的兆欧表进行测量，满足技术要求即可。
绕组短路
1.故障现象
2.产生原因
电动机长期过载，使绝缘老化失去绝缘作用；嵌线时造成绝缘损坏；绕组受潮使绝缘电阻下降造成绝缘击穿；端部和层间绝缘材料没垫好或整形时损坏；端部连接线绝缘损坏；过电压或遭雷击使绝缘击穿；转子与定子绕组端部相互摩擦造成绝缘损坏；金属异物落入电动机内部和油污过多。
3.检查方法
⑴外部观察法。观察接线盒、绕组端部有无烧焦，绕组过热后留下深褐色，并有臭味。
⑷电桥检查。测量个绕组直流电阻，一般相差不应超过5%以上，如超过，则电阻小的一相有短路故障。
⑸短路侦察器法。被测绕组有短路，则钢片就会产生振动。
⑹万用表或兆欧表法。测任意两相绕组相间的绝缘电阻，若读数极小或为零，说明该二相绕组相间有短路。
⑻电流法。电机空载运行，先测量三相电流，在调换两相测量并对比，若不随电源调换而改变，较大电流的一相绕组有短路。
4.短路处理方法
⑴短路点在端部。可用绝缘材料将短路点隔开，也可重包绝缘线，再上漆重烘干。
⑵短路在线槽内。将其软化后，找出短路点修复，重新放入线槽后，再上漆烘干。
⑶对短路线匝少于
的每相绕组，串联匝数时切断全部短路线，将导通部分连接，形成闭合回路，供应急使用。
⑷绕组短路点匝数超过时，要全部拆除重绕。
绕组断路
由于焊接不良或使用腐蚀性焊剂，焊接后又未清除干净，就可能造成壶焊或松脱；受机械应力或碰撞时线圈短路、短路与接地故障也可使导线烧毁，在并烧的几根导线中有一根或几根导线短路时，另几根导线由于电流的增加而温度上升，引起绕组发热而断路。一般分为一相绕组端部断线、匝间短路、并联支路处断路、多根导线并烧中一根断路、转子断笼。
1.故障现象
电动机不能启动，三相电流不平衡，有异常噪声或振动大，温升超过允许值或冒烟。
2.产生原因
⑴在检修和维护保养时碰断或制造质量问题。
⑵绕组各元件、极（相）组和绕组与引接线等接线头焊接不良，长期运行过热脱焊。
⑶受机械力和电磁场力使绕组损伤或拉断。
⑷匝间或相间短路及接地造成绕组严重烧焦或熔断等。
3.检查方法
⑴观察法。断点大多数发生在绕组端部，看有无碰折、接头出有无脱焊。
⑵万用表法。利用电阻档，对“Y”型接法的将一根表棒接在“Y”形的中心点上，另一根依次接在三相绕组的首端，无穷大的一相为断点；“△”型接法的短开连接后，分别测每组绕组，无穷大的则为断路点。
⑶试灯法。方法同前，等不亮的一相为断路。
⑷兆欧表法。阻值趋向无穷大（即不为零值）的一相为断路点。
⑺电流平衡法。对于“Y”型接法的，可将三相绕组并联后，通入低电压大电流的交流电，如果三相绕组中的电流相差大于10%时，电流小的一端为断路；对于“△”型接法的，先将定子绕组的一个接点拆开，再逐相通入低压大电流，其中电流小的一相为断路。
4.断路处理方法
⑵绕组由于匝间、相间短路和接地等原因而造成绕组严重烧焦的一般应更换新绕组。
⑶对断路点在槽内的，属少量断点的做应急处理，采用分组淘汰法找出断点，并在绕组断部将其连接好并绝缘合格后使用。
⑷对笼形转子断笼的可采用焊接法、冷接法或换条法修复。
绕组接错
绕组接错造成不完整的旋转磁场，致使启动困难、三相电流不平衡、噪声大等症状，严重时若不及时处理会烧坏绕组。主要有下列几种情况：某极相中一只或几只线圈嵌反或头尾接错；极（相）组接反；某相绕组接反；多路并联绕组支路接错；“△”、“Y”接法错误。
1、故障现象
2、产生原因
3.检修方法
⑴滚珠法。如滚珠沿定子内圆周表面旋转滚动，说明正确，否则绕组有接错现象。
⑵指南针法。如果绕组没有接错，则在一相绕组中，指南针经过相邻的极（相）组时，所指的极性应相反，在三相绕组中相邻的不同相的极（相）组也相反；如极性方向不变时，说明有一极（相）组反接；若指向不定，则相组内有反接的线圈。
4.处理方法
⑴一个线圈或线圈组接反，则空载电流有较大的不平衡，应进厂返修。
⑵引出线错误的应正确判断首尾后重新连接。
⑶减压启动接错的应对照接线图或原理图，认真校对重新接线。
⑷新电机下线或重接新绕组后接线错误的，应送厂返修。
⑸定子绕组一相接反时，接反的一相电流特别大，可根据这个特点查找故障并进行维修。
⑹把“Y”型接成“△”型或匝数不够，则空载电流大，应及时更正。怎样测量三相异步电动机六股引出线的相同端头用干电池和万用表判别，
分类形式
一、按电动机结构尺寸分类
①大型电动机指电动机机座中心高度大于630mm，或者16号机座及以上。或定子铁芯外径大于990mm者。称为大型电动机。
②中型电动机指电动机机座中心高度在355一630mm之间。或者11-15号机座。或定子铁芯外径在560~990mm之间者。称为中型电动机。
③小型电动机指电动机机座中心高度在80-315mm.或者10号及以下机座，或定子铁芯外径在125-560mm之间者。称为小型电动机。
二、按电动机转速分类
①恒转速电动机有普通笼型、特殊笼型(深槽式、双笼式、高启动转矩式)和绕线型。
三、按机械特性分类
②深槽笼型适用于中等容量、启动转矩比井通笼型异步电动机稍大的场所。
⑤绕线转子异步电动机适用于启动转矩大、启动电流小的场所，如传送带、压缩机、压延机等设备。
四、按电动机防护形式分类
①开启式电动机除必要的支承结构外，对于转动及带电部分没有专门的保护。
②防护式电动机内转动和带电部分有必要的机械保护。但不明显地妨碍通风。按其通风口防护结构不同。有下列三种：网罩式、防滴式、防溅式。防滴式与防溅式不同，防滴式是能防止垂直下落的固体或液体进入电动机内部，而防溅式是能防止与垂线成1000角范围内任何方向的液体或固体进入电动机内部。
③封闭式电动机机壳结构能够阻止壳内外空气自由交换。但并不要求完全密封。
④防水式电动机机壳结构能够阻止具有一定压力的水进入电动机内部。
⑤水密式当电动机浸没在水中时。电动机机壳的结构能够阻止水进入电动机内部。
⑥潜水式电动机在规定的水压下，能长期在水中运行。
⑦隔爆式电动机机壳的结构能阻止电动机内部的气体爆炸传递到电动机外部。而引起电动机外部的燃烧性气体的爆炸。
五、按电动机使用环境分类
可分为普通型、湿热型、干热型、船用型、化工型、高原型和户外型。
调速方式
串级调速
串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：
1、可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；
2、装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70%－90%的生产机械上；
3、调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；
4、晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。
电阻调速
绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下
运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。
定子调压调速方法
当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在
以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。
1、调压调速线路简单，易实现自动控制；
2、调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。
3、调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。
电磁调速
电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部分组
电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。电枢和后者没有机械联系，都能自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称主动部分，由电动机带动；磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。当电枢与磁极均为静止时，如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极，其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速N1，这是一种转差调速方式，变动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。电磁调速电动机的调速特点：
·装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便；
1、调速平滑、无级调速；
2、对电网无谐影响；
3、速度失大、效率低。
该方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械。
耦合器调速
液力耦合器是一种液力传动装置，一般由泵轮和涡轮组成，它们统称工作轮，放在密封壳体中。壳中充入一定量的工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时，处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速，其特点为：
1、功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要；
2、结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低；
3、尺寸小，能容大；
4、控制调节方便，容易实现自动控制。
该方法适用于风机、水泵的调速。
铭牌数据
三相异步电动机的铭牌数据包括以下几项。
（2）额定电压
：额定运行状态下加在定子绕组上的线电压，V或kV。
（3）额定电流
：额定电压下电动机输出额定功率时定子绕组的线电流，A。
对额定电流，还可以采用如下经验公式进行估算：
三相交流电动机轴上额定输出功率与输人电功率的关系为：
设备故障解答
答：AVR电路由整流主回路，电压检测电路，比较控制电路三个部分组成；排除原有电气元件本身质量上的原因造成损坏的可能性而言，在整块AVR电路中，主回路和比较控制电路的工作频率变动最大；其中主回路的整流桥和比较电路中的晶体管变动更频，其损坏比例占整块AVR损坏率的90%以上；鉴于进口发电机上的AVR属于非拆修配件，损坏了就要换新的，所以，我们主要分析造成发电机上的AVR损坏的原因，尽可能避免AVR的损坏是最重要的，只要使用适当，可以提高AVR的使用寿命。发电机电压越稳定，AVR内的变动频率越小；比较电路中的晶体管的开关动作越小，AVR损坏的几率越小；输出负载相对平稳，AVR内的变动频率越小，比较电路中的晶体管的开关动作越小，AVR损坏的几率越小；柴油机的转速越稳定，变化电流对AVR的振荡冲击越小；经常性的“游车”和超负载，三相负载相差太大是造成AVR损坏的最主要原因；选择带E、F、C燃油系统的发电机组，由于频率变动小，AVR的使用会更可靠。
3、两台发电机组并机使用的条件是什么？用什么装置来完成并机工作？
