電動機基礎知識

1、電動機簡介

      電動機是把電能轉換成機械能的一種設備。它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產生旋轉磁場并作用于轉子（如鼠籠式閉合鋁框）形成磁電動力旋轉扭矩。

      電動機按使用電源不同分為直流電動機和交流電動機，電力系統中的電動機大部分是交流電動機，可以是同步電動機或者是異步電動機（電動機定子磁場轉速與轉子旋轉轉速不保持同步速）。

      電動機主要由定子與轉子組成，通電導線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線（磁場方向）方向有關。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動機轉動。

2、電動機的分

① 按工作電源分類

       根據電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。

② 按結構及工作原理分類

       電動機按結構及工作原理可分為直流電動機，異步電動機和同步電動機。同步電動機還可分為永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同布電動機。異步電動機可分為感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機又分為三相異步電動機和罩極異步電動機等。交流換向器電動機又分為單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。

③ 按啟動與運行方式分類

電動機按啟動與運行方式可分為電容啟動式單相異步電動機、電容運轉式單相異步電動機、電容啟動運轉式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。

④ 按用途分類

電動機按用途可分為驅動用電動機和控制用電動機。

驅動用電動機又分為電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具）用電動機、家電（包括洗衣機、電風扇、電冰箱、空調器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風、電動剃須刀等）及其他通用小型機械設備（包括各種小型機床、小型機械、醫療器械、電子儀器等）。

控制用電動機又分為步進電動機和伺服電動機等。

⑤ 按轉子的結構分類

電動機按轉子的結構可分為籠型感應電動機（舊標準稱為鼠籠型異步電動機）和繞線轉子感應電動機（舊標準稱為繞線型異步電動機）。

⑥ 按運轉速度分類

電動機按運轉速度可分為高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調速電動機。

⑦ 按防護形式分類

a.開啟式（如IP11、IP22）。

電動機除必要的支撐結構外，對于轉動及帶電部分沒有專門的保護。

b.封閉式（如IP44、IP54）。

電動機機殼內部的轉動部分及帶電部分有必要的機械保護，以防止意外的接觸，但并不明顯的妨礙通風。防護式電動機按其通風防護結構不同，又分為如下幾種。

? 網罩式。

電動機的通風口用穿孔的遮蓋物遮蓋起來，使電動機的轉動部分及帶電部分不能與外物相接觸。

? 防滴式。

電動機通風口的結構能夠防止垂直下落的液體或固體直接進入電動機內部。

 ? 防濺式。

電動機通風口的結構可以防止與垂直成100°角范圍內任何方向的液體或固體進入電動機內部。

? 封閉式。

電動機機殼的結構能夠阻止機殼內外空氣的自由交換，但并不要求完全的密封。

? 防水式。

電動機機殼的結構能夠阻止具有一定壓力的水進入電動機內部。

? 水密式。

當電動機浸在水中時，電動機機殼的結構能阻止水進入電動機內部。

? 潛水式。

電動機在額定的水壓下，能長期在水中運行。

? 隔爆式。

電動機機殼的結構足以阻止電動機內部的氣體爆炸傳遞到電動機外部，而引起電動機外部的燃燒性氣體的爆炸。公眾號《機械工程文萃》，工程師的加油站！

⑧ 按通風冷卻方式分類

a.自冷式。

電動機僅依靠表面的輻射和空氣的自然流動獲得冷卻。

b.自扇冷式。

電動機由本身驅動的風扇，供給冷卻空氣以冷卻電動機表面或其內部。

 c.他扇冷式。

供給冷卻空氣的風扇不是由電動機本身驅動，而是獨立驅動的。

d.管道通風式。

冷卻空氣不是直接由電動機外部進入電動機或直接由電動機內部排出，而是經過管道引入或排出電動機，管道通風的風機可以是自扇冷式或他扇冷式。

e.液體冷卻。

電動機用液體冷卻。

f.閉路循環氣體冷卻。

冷卻電動機的介質循環在包括電動機和冷卻器的封閉回路里，冷卻介質經過電動機時吸收熱量，經過冷卻器時放出熱量。

g.表面冷卻和內部冷卻。

冷卻介質不經過電動機導體內部稱為表面冷卻，冷卻介質經過電動機導體內部稱為內部冷卻。

⑨ 按安裝結構形式分類

電動機安裝形式通常用代號表示。

代號采用國際安裝的縮寫字母IM表示，

在IM 的第一個字母表示安裝類型代號，B表示臥式安裝，V表示立式安裝；

第二位數字表示特征代號，用阿拉伯數字表示。

⑩ 按絕緣等級分類

      A級、E級、B級、F級、H級、C級。電動機絕緣等級分類見下表。

? 按額定工作制分類

 連續、斷續、短時工作制。

連續工作制（SI）。電動機在銘牌規定的額定值條件下，保證長期運行。

短時工作制（S2）。電動機在銘牌規定的額定值條件下，只能在限定的時間內短時運行。短時運行的持續時間標準有四種：10min 、30min 、60min及90min。

斷續工作制（S3）。電動機在銘牌規定的額定值條件下只能斷續周期性使用，用每周期10min的百分比表示。如：FC=25%；其中，包括S4～S10都屬于幾種不同條件的斷續運行工作制。

9.2.3 電動機常見故障

電動機在長期運行過程中經常會出現各種故障。

如與減速機之間的連接器傳遞扭矩較大，法蘭面上的連接孔出現嚴重的磨損，增大了連接的配合間隙導致傳遞扭矩不平穩；電動機軸軸承損壞后，造成的軸承位磨損；軸頭、鍵槽間的磨損等。該類問題發生后，傳統方法多以補焊或刷鍍后機加工修復為主，但兩者均存在一定弊端。

補焊高溫產生的熱應力無法完全消除，易出現彎曲或斷裂；而電刷鍍受涂層厚度限制，容易剝落，且以上兩種方法都是用金屬修復金屬，無法改變“硬對硬”的配合關系，在各力綜合作用下，仍會造成再次磨損。

當代西方國家針對以上問題多采用高分子復合材料的修復方法。應用高分子材料修復，既無補焊熱應力影響，修復厚度也不受限制，同時產品所具有的金屬材料不具備的退讓性，可吸收設備的沖擊振動，避免再次磨損的可能，并延長了設備部件的使用壽命，為企業節省大量的停機時間，創造巨大的經濟價值。

（1）故障現象：電動機接通后不能啟動

原因及處理方法如下。

① 定子繞組接線錯誤——檢查接線，糾正錯誤。

② 定子繞組斷路，短路接地，繞線轉子電動機繞組斷路——找出故障點，排除故障。

③ 負載過重或傳動機構被卡住——檢查傳動機構和負載。

④ 繞線轉子電動機轉子回路開路（電刷與滑環接觸不良，變阻器斷路，引線接觸不良等）——找出斷路點，加以修復。

⑤ 電源電壓過低——檢查原因并排除。

⑥ 電源缺相——檢查線路，恢復三相。

（2）故障現象：電動機溫升過高或冒煙

原因及處理方法如下。

① 負載過重或啟動過于頻繁——減輕負載，減少啟動次數。

② 運行過程中缺相——檢查線路，恢復三相。

③ 定子繞組接線錯誤——檢查接線，加以糾正。

④ 定子繞組接地，匝間或相間發生短路——查出接地或短路部位，加以修復。

⑤ 籠型轉子繞組斷條——更換轉子。

⑥ 繞線轉子繞組缺相運行——找出故障點，加以修復。

⑦ 定子與轉子相擦——檢查軸承，轉子是否變形，進行修理或更換。

⑧ 通風不良——檢查風通是否暢通。

⑨ 電壓過高或過低——檢查原因并排除。

（3）故障現象：電動機振動過大

原因及處理方法如下。

① 轉子不平衡——校平平衡。

② 帶輪不平衡或軸伸彎曲——檢查并校正。

③ 電動機與負載軸線不對齊——檢查調整機組的軸線。

④ 電動機安裝不妥——檢查安裝情況及底腳螺釘。

⑤ 負載突然過重 ——減輕負載。

（4）故障現象：運行時有異聲

原因及處理方法如下。

① 定子與轉子相擦——檢查軸承，轉子是否變形，進行修理或更換。

② 軸承損壞或潤滑不良——更換軸承，清洗軸承。

③ 電動機缺相運行 ——檢查斷路點并加以修復。

④ 風葉碰機殼——檢查并消除故障。

（5）故障現象：電動機帶負載時轉速過低

原因及處理方法如下。

① 電源電壓過低——檢查電源電壓。

② 負載過大——核對負載。

③ 籠形轉子繞組斷條——更換轉子。

④ 繞線轉子線組一相接觸不良或斷開——檢查電刷壓力，電刷與滑環接觸情況及轉子繞組。

（6）故障現象：電動機外殼帶電

原因及處理方法如下。

① 接地不良或接地電阻太大——按規定接好地線，排除接地不良故障。

② 繞組受潮——進行烘干處理。

③ 絕緣損壞，引線碰殼——浸漆修補絕緣，重接引線。9.2.4　電動機操作規程

① 在拆卸前，要用壓縮空氣吹凈電動機表面灰塵，并將表面污垢擦拭干凈。

② 選擇電動機解體的工作地點，清理現場環境。

③ 熟悉電動機結構特點和檢修技術要求。

④ 準備好解體所需工具（包括專用工具）和設備。

⑤ 為了進一步了解電動機運行中的缺陷，有條件時可在拆卸前做一次檢查試驗。為此，將電動機帶上負載試轉，詳細檢查電動機各部分溫度、聲音、振動等情況，并測試電壓、電流、轉速等，然后再斷開負載，單獨做一次空載檢查試驗，測出空載電流和空載損耗，做好記錄。公眾號《機械工程文萃》，工程師的加油站！

⑥ 切斷電源，拆除電動機外部接線，做好記錄。

⑦ 選用合適電壓的兆歐表測試電動機絕緣電阻。為了跟上次檢修時所測的絕緣電阻值相比較以判斷電動機絕緣變化趨勢和絕緣狀態，應將不同溫度下測出的絕緣電阻值換算到同一溫度，一般換算至75℃。

⑧ 測試吸收比K。當吸收比K>1.33時，表明電動機絕緣不曾受潮或受潮程度不嚴重。為了跟以前的數據進行比較，同樣要將任意溫度下測得的吸收比換算到同一溫度。

9.2.5　電動機的維修保養

電動機運行或故障時，可通過看、聽、聞、摸四種方法來及時預防和排除故障，保證電動機的安全運行。

（1）看

觀察電動機運行過程中有無異常，其主要表現為以下幾種情況。

① 定子繞組短路時，可能會看到電動機冒煙。

② 電動機嚴重過載或缺相運行時，轉速會變慢且有較沉重的“嗡嗡”聲。

③ 電動機正常運行，但突然停止時，會看到接線松脫處冒火花；熔絲熔斷或某部件被卡住等現象。

④ 若電動機劇烈振動，則可能是傳動裝置被卡住或電動機固定不良、底腳螺栓松動等。

⑤ 若電動機內接觸點和連接處有變色、燒痕和煙跡等，則說明可能有局部過熱、導體連接處接觸不良或繞組燒毀等。

（2）聽

電動機正常運行時應發出均勻且較輕的“嗡嗡”聲，無雜音和特別的聲音。若發出噪聲太大，包括電磁噪聲、軸承雜聲、通風噪聲、機械摩擦聲等，均可能是故障先兆或故障現象。

① 對于電磁噪聲，如果電動機發出忽高忽低且沉重的聲音，則原因可能有以下幾種。

a.定子與轉子間氣隙不均勻，此時聲音忽高忽低且高低聲間隔時間不變，這是軸承磨損從而使定子與轉子不同心所致。

b.三相電流不平衡。這是三相繞組存在誤接地、短路或接觸不良等原因，若聲音很沉悶則說明電動機嚴重過載或缺相運行。

c.鐵芯松動。電動機在運行中因振動而使鐵芯固定螺栓松動造成鐵芯硅鋼片松動，發出噪聲。

② 對于軸承雜聲，應在電動機運行中經常監聽。監聽方法是將螺絲刀一端頂住軸承安裝部位，另一端貼近耳朵，便可聽到軸承運轉聲。若軸承運轉正常，其聲音為連續而細小的“沙沙”聲，不會有忽高忽低的變化及金屬摩擦聲。若出現以下幾種聲音則為不正?，F象。

a.軸承運轉時有“吱吱”聲，這是金屬摩擦聲，一般為軸承缺油所致，應拆開軸承加注適量潤滑脂。

b.若出現“嘰里”聲，這是滾珠轉動時發出的聲音，一般為潤滑脂干涸或缺油引起，可加注適量油脂。

c.若出現“咔咔”聲或“嘎吱”聲，則為軸承內滾珠不規則運動而產生的聲音，這是軸承內滾珠損壞或電動機長期不用，潤滑脂干涸所致。

③ 若傳動機構和被傳動機構發出連續而非忽高忽低的聲音，可分以下幾種情況處理。

a.周期性“啪啪”聲，為皮帶接頭不平滑引起。

b.周期性“咚咚”聲，為聯軸器或皮帶輪與軸間松動以及鍵或鍵槽磨損引起。

c.不均勻的碰撞聲，為風葉碰撞風扇罩引起。

（3）聞

通過聞電動機的氣味也能判斷及預防故障。若發現有特殊的油漆味，說明電動機內部溫度過高；若發現有很重的煳味或焦臭味，則可能是絕緣層被擊穿或繞組已燒毀。

（4）摸

摸電動機一些部位的溫度也可判斷故障原因。為確保安全，用手摸時應用手背去碰觸電動機外殼、軸承周圍部分，若發現溫度異常，其原因可能有以下幾種。

① 通風不良。如風扇脫落、通風道堵塞等。

② 過載。致使電流過大而使定子繞組過熱。

③ 定子繞組匝間短路或三相電流不平衡。

④ 頻繁啟動或制動。

⑤ 若軸承周圍溫度過高，則可能是軸承損壞或缺油所致。