三相異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造,電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和維護(hù)是大家在日常工作中經(jīng)常面臨的問(wèn)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(dòng)機(jī)構(gòu)造
三相交流異步電動(dòng)機(jī)是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)又叫做感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，是交流電動(dòng)機(jī)的一種。
三相交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)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(dòng)機(jī)。

電動(dòng)機(jī)外型
異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造主要有定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動(dòng)部分）兩大部分組成。

三相交流異步電動(dòng)機(jī)定子是由鐵芯和三相繞組構(gòu)成，用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
三相交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子（鼠籠式），轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)槽里有一根銅條，在鐵芯兩端槽口處有兩個(gè)導(dǎo)電的端環(huán)分別把槽里的銅條連接起來(lái)，形成一個(gè)短接的回路，用于輸出機(jī)械能。

電動(dòng)機(jī)分解示意圖
三相交流異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子（鼠籠式）

2三相交流異步電動(dòng)機(jī)工作原理
電動(dòng)機(jī)定子中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是怎樣產(chǎn)生的？
相異步電動(dòng)機(jī)定子中的三個(gè)繞組在空間方位上互差120度，這樣，當(dāng)在定子繞組中通入三相交流電源時(shí)，定子繞組就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其產(chǎn)生的過(guò)程如圖所示。圖中分三個(gè)時(shí)刻來(lái)描述旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生過(guò)程。電流每變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化是同步的。
當(dāng)三相電流的相位從零變化到600時(shí)，由它們所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)的方向在空間就旋轉(zhuǎn)了600。
同樣的電流變化到1200時(shí)，由合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)了1200。電流變化到1800時(shí)，由合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)了1800。

三相交流電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)
當(dāng)電流完成一個(gè)周期的變化時(shí)，它們所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)的方向在空間也旋轉(zhuǎn)了一個(gè)周期。顯然，三相交流電流隨時(shí)間周而復(fù)始地變化，由三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)也就在空間不停地旋轉(zhuǎn)起來(lái)。這樣就得到了異步電動(dòng)機(jī)所需要的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速
如電動(dòng)機(jī)的定子三相繞組分別對(duì)應(yīng)接到三相交流電源的相序上時(shí)，這時(shí)定子三相繞組中電流的相序是按順時(shí)針?lè)较蚺帕械?。從上圖中可以看出，此時(shí)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也是按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。也就是說(shuō)，定子中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)的方向（也就是電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向），任意調(diào)換對(duì)接的二根電源相線即可實(shí)現(xiàn)。
還有呢，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與電源的頻率成正比，與磁極對(duì)數(shù)成反比。
異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）
異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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?yàn)檗D(zhuǎn)子導(dǎo)體中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流，是由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切割磁力線而產(chǎn)生的，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在電磁力矩的作用下，才隨旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。所以，電動(dòng)機(jī)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(gè)轉(zhuǎn)速不同步，這就是異步電動(dòng)機(jī)名稱的由來(lái)。

3三相交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)
電動(dòng)機(jī)起動(dòng)
就是將定子三相繞組接到三相交流電源上開(kāi)動(dòng)起來(lái)。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(dòng)的，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）為零n = 0，此時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)靜止不動(dòng)的轉(zhuǎn)子有著最大的相對(duì)轉(zhuǎn)速，此時(shí)的轉(zhuǎn)差率最大，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電流最大。

電動(dòng)機(jī)定子電流的大小是隨轉(zhuǎn)子電流變化而變化的。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)電流最大，約為額定電流的5～7倍。這么大的起動(dòng)電流會(huì)對(duì)電網(wǎng)、設(shè)備帶來(lái)很多的危害，所以要對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)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(dòng)機(jī)起動(dòng)方法
目前，鼠籠式三相交流異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法有多種：直接起動(dòng)、降壓起動(dòng)、變頻起動(dòng)、軟起動(dòng)等。
①直接起動(dòng)：就是把電動(dòng)機(jī)三相繞組直接接到電網(wǎng)上起動(dòng)。條件：當(dāng)供電變壓器容量比直接起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)容量大很多時(shí)（電機(jī)容量﹤變壓器容量20%～30%）允許直接起動(dòng)。
②降壓起動(dòng)：起動(dòng)時(shí)降低加在定子繞組上的電壓。目前常用的降壓起動(dòng)方法有：
自耦減壓起動(dòng)
星-三角起動(dòng)（△接法電動(dòng)機(jī)）
延邊三角形起動(dòng)（△接法電動(dòng)機(jī)）
③變頻器控制起動(dòng)：利用變頻器改變電源頻率實(shí)現(xiàn)平滑起動(dòng)。
④軟起動(dòng)器起動(dòng)：利用軟起器改變電源電壓實(shí)現(xiàn)平滑起動(dòng)
三相交流異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行保護(hù)控制
短路保護(hù)
必須在很短的時(shí)間內(nèi)切斷電源；
當(dāng)電機(jī)正常啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)誤動(dòng)作。
常用的有熔斷器和斷路器。
過(guò)流保護(hù)
過(guò)電流是指電動(dòng)機(jī)的工作電流超過(guò)其額定值，如果時(shí)間久了，就會(huì)使電機(jī)過(guò)熱損壞電機(jī)，因此需要采取保護(hù)措施。
過(guò)電流時(shí)，電流仍由正常路徑流通，其值比短路電流值要小。過(guò)電流一般是由于負(fù)載過(guò)大或是啟動(dòng)不正確。為了避免影響電動(dòng)機(jī)正常工作，過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作值應(yīng)該比正常啟動(dòng)電流略大一些。
過(guò)電流保護(hù)也要求保護(hù)裝置能瞬時(shí)動(dòng)作，一般采用過(guò)電流繼電器。
過(guò)載保護(hù)
電動(dòng)機(jī)過(guò)載是指其工作電流超過(guò)額定值使繞組過(guò)熱。引起過(guò)載的原因很多，如負(fù)載的突然增加、電源電壓降低、電動(dòng)機(jī)軸承磨損等。
過(guò)載與過(guò)流類似，但也有差別。主要的不同在于動(dòng)作效應(yīng)的不同。過(guò)電流是由電磁效應(yīng)來(lái)引發(fā)保護(hù)裝置動(dòng)作，針對(duì)電流的瞬時(shí)大??；而過(guò)載保護(hù)則是由電流的熱效應(yīng)，即電流對(duì)時(shí)間的累積結(jié)果來(lái)引發(fā)保護(hù)裝置動(dòng)作。一般情況下同一電路中，過(guò)載保護(hù)動(dòng)作電流值要比過(guò)電流小，而這兩者又均比上面提到的短路保護(hù)動(dòng)作電流值小。值得注意的是，短路保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)和過(guò)載保護(hù)是不能互相代替的。
過(guò)載保護(hù)應(yīng)采用熱繼電器或電動(dòng)機(jī)保護(hù)器作為保護(hù)元件。
失壓保護(hù)
如果電動(dòng)機(jī)在正常工作時(shí)突然掉電，那么在電源電壓恢復(fù)時(shí)，就可能自行啟動(dòng)，造成人身事故或機(jī)械設(shè)備損壞。為防止電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的自行啟動(dòng)或電器元件自行投入工作而設(shè)置的保護(hù)，稱為失壓保護(hù)。采用接觸器和按鈕控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)制動(dòng)就具有失壓保護(hù)功能。如果正常工作中電網(wǎng)電壓消失，接觸器會(huì)自動(dòng)釋放而切斷 電動(dòng)機(jī)電源。
欠壓保護(hù)
電動(dòng)機(jī)或電器元件在有些應(yīng)用場(chǎng)合，當(dāng)電網(wǎng)電壓降到額定電壓的60%－80%時(shí)，就要求能自動(dòng)切除電源而停止工作，這種保護(hù)稱為欠電壓保護(hù)。電動(dòng)機(jī)在電網(wǎng) 電壓降低時(shí)，其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩都將降低甚至堵轉(zhuǎn)。在負(fù)載一定的情況下，一方面電動(dòng)機(jī)電流增大，而其增加副度還不足以使熔斷器和熱繼電器動(dòng)作，因此必須要采取欠壓保護(hù)措施。  除了利用接觸器本身的欠電壓保護(hù)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(lái)進(jìn)行欠電壓保護(hù)，其方法是將電壓繼電器線圈跨接在電源上，其動(dòng)合觸頭串接在接觸器控制回路中。當(dāng)電網(wǎng)電壓低于指定值時(shí)，電壓繼電器動(dòng)作使接觸器釋放。
過(guò)壓保護(hù)
當(dāng)由于某種原因使得電動(dòng)機(jī)電源電壓超過(guò)其額定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)的定子電流增大，使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱增多，時(shí)間久了就會(huì)造成電動(dòng)機(jī)損壞。如果電壓比額定值高很多，則電動(dòng)機(jī)定子電流就會(huì)超出額定值許多而可能燒壞電機(jī)。因此，需要進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。
最常見(jiàn)的過(guò)電壓保護(hù)裝置是過(guò)電壓繼電器。電源電壓一旦過(guò)高，過(guò)電壓繼電器的常閉觸頭就立即動(dòng)作，從而控制接觸器及時(shí)斷開(kāi)電源。過(guò)電壓繼電器的動(dòng)作電壓整定值一般可為電動(dòng)機(jī)額定電壓的1.05－1.2倍。
斷相保護(hù)
異步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，如果電源任一相突然斷路，電動(dòng)機(jī)就處于斷相運(yùn)行。此時(shí)電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是在單相電源下運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)定子電流會(huì)增大，轉(zhuǎn)速要下降甚至?xí)罗D(zhuǎn)，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)燒壞電機(jī)。實(shí)踐表明，斷相運(yùn)行是使電動(dòng)機(jī)損壞的主要原因之一，因此應(yīng)進(jìn)行斷相保護(hù)。
引起電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行的原因很多，如熔斷器一相熔體燒斷，電動(dòng)機(jī)繞組一相斷路、一相接觸不良或松 脫，電源一相線路斷開(kāi)等，其中尤以熔斷器一相燒斷的情況最為常見(jiàn)。斷相運(yùn)行時(shí)，線路電流和電動(dòng)機(jī)繞組連接因斷相形式不同而不同；電動(dòng)機(jī)負(fù)載越大，故障電流也越大。斷相運(yùn)行時(shí)，通?？梢愿鶕?jù)電流或電壓發(fā)生的變化特征檢測(cè)出斷相信號(hào)來(lái)構(gòu)成斷相保護(hù)裝置。
斷相保護(hù)有很多方法，如下：
1） 用帶斷相保護(hù)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(hù)
5） 采用專門為斷相運(yùn)行而設(shè)計(jì)的斷相保護(hù)繼電器
相序保護(hù)
一般情況下，電動(dòng)機(jī)工作的接線順序是有規(guī)定的，如果由于某種原因，導(dǎo)致相序發(fā)生錯(cuò)亂，電動(dòng)機(jī)將無(wú)法正常工作甚至損壞。相序保護(hù)就是為了防止這類事故發(fā)生。
相序保護(hù)可采用相序繼電器，當(dāng)電路中相序與指定相序不符時(shí)，相序繼電器將觸發(fā)動(dòng)作，切斷控制電路的電源從而達(dá)到切斷電動(dòng)機(jī)電源、保護(hù)電動(dòng)機(jī)的目的。
溫度保護(hù)
在電動(dòng)機(jī)電流沒(méi)有超過(guò)額定值時(shí)，由于通風(fēng)不良、環(huán)境溫度過(guò)高、啟動(dòng)次數(shù)過(guò)于頻繁等原因，電動(dòng)機(jī)也會(huì)過(guò)熱。這種情況下用以上的過(guò)流保護(hù)或過(guò)載保護(hù)都不能解決問(wèn)題，因此需要直接反映溫度變化的熱保護(hù)器。
溫度保護(hù)通?？刹捎脺囟壤^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(hù)與過(guò)載保護(hù)都是利用溫度來(lái)觸發(fā)保護(hù)，但并不完全相同。過(guò)載保護(hù)是因?yàn)殡娏鏖L(zhǎng)時(shí)間超出額 定值使得繼電器升溫觸發(fā)保護(hù)；而溫度保護(hù)是由于散熱不良，環(huán)境溫度過(guò)高等因素使得電機(jī)過(guò)熱從而觸發(fā)保護(hù)。溫度保護(hù)被觸發(fā)時(shí)，電動(dòng)機(jī)中的電流值有可能是正常的，因此過(guò)載保護(hù)不一定會(huì)起作用。溫度保護(hù)與過(guò)載保護(hù)也是不能互相替代的。
漏電保護(hù)
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(shè)備接地故障引起電氣火災(zāi)和電氣設(shè)備損壞事故，低壓配電系統(tǒng)應(yīng)該具有漏電保護(hù)裝置。
漏電保護(hù)根據(jù)工作零線是否穿過(guò)電流感應(yīng)器，分為零序電流保護(hù)和剩余電流保護(hù)。零序電流保護(hù)與剩余電流保護(hù)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(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和等于零。不同之處是，零序電流保護(hù)檢測(cè)的是各相線中電流的矢量和，而剩余電流保護(hù)檢測(cè)的是各相線還有零線中的電流矢量和。
理論上來(lái)說(shuō)，三相線負(fù)載平衡且電路正常工作的情況下，各相線電流矢量和應(yīng)該為零。但是在實(shí)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(fù)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(dá)到漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流值例如30mA。因此，“負(fù)載三相平衡”這個(gè)概念只具理論意義。

4運(yùn)行前的檢查與測(cè)試
為了保證電動(dòng)機(jī)能安全運(yùn)行，在投運(yùn)前或維修后，應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的電氣性能和機(jī)械性能進(jìn)行必要的檢查和測(cè)試。
定子繞組絕緣電阻測(cè)試
測(cè)試目的：檢查電機(jī)繞組絕緣是否完好、受潮。一般情況下（經(jīng)驗(yàn)值）測(cè)試?yán)鋺B(tài)絕緣電阻時(shí)，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(yùn)行要求。
定子繞組直流電阻測(cè)試
測(cè)試目的：檢查電動(dòng)機(jī)三相定子繞組阻抗是否平衡。一般情況下（經(jīng)驗(yàn)值）測(cè)試?yán)鋺B(tài)直流電阻時(shí)，其各相線圈直流電阻的差別不應(yīng)大于三相平均值的2%。
電動(dòng)機(jī)接線檢查
測(cè)試目的：接線是否正確（Y-型或△-型）接線樁頭是否牢固。

對(duì)定子繞組大修后或未標(biāo)注極性的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)測(cè)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(wàn)用表的豪伏檔就可判斷
剩磁法
極性法
軸承、潤(rùn)滑、聯(lián)軸器對(duì)中、機(jī)座固定、盤車檢查
測(cè)試目的：檢查電動(dòng)機(jī)的機(jī)械性能（組裝質(zhì)量）
空載電流測(cè)試
測(cè)試目的：檢查電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力。一般情況下（經(jīng)驗(yàn)值）：
二極電機(jī)：I0 = 20—30% Ie
四極電機(jī)：I0 = 30—45% Ie
六極電機(jī)：I0=35—50% Ie
八極：I0 = 35—60% Ie
帶載運(yùn)行檢查測(cè)試
檢查電動(dòng)機(jī)控制回路、保護(hù)裝置回路、是否完好。
測(cè)量電源三相電壓是否正常。
測(cè)量三相負(fù)載電流是否平衡、正常。
檢查電動(dòng)機(jī)、設(shè)備震動(dòng)、聲響、溫度等是否正常。