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    電動(dòng)機基礎知識

    來(lái)源:子昂電機維修 日期:2023-09-23 17:44:27

    1、電動(dòng)機簡(jiǎn)介

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

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

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


    2、電動(dòng)機的分

    ① 按工作電源分類(lèi)

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

    ② 按結構及工作原理分類(lèi)

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

    ③ 按啟動(dòng)與運行方式分類(lèi)

    電動(dòng)機按啟動(dòng)與運行方式可分為電容啟動(dòng)式單相異步電動(dòng)機、電容運轉式單相異步電動(dòng)機、電容啟動(dòng)運轉式單相異步電動(dòng)機和分相式單相異步電動(dòng)機。

    ④ 按用途分類(lèi)

    電動(dòng)機按用途可分為驅動(dòng)用電動(dòng)機和控制用電動(dòng)機。

    驅動(dòng)用電動(dòng)機又分為電動(dòng)工具(包括鉆孔、拋光、磨光、開(kāi)槽、切割、擴孔等工具)用電動(dòng)機、家電(包括洗衣機、電風(fēng)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(fēng)、電動(dòng)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(dòng)機又分為步進(jìn)電動(dòng)機和伺服電動(dòng)機等。

    ⑤ 按轉子的結構分類(lèi)

    電動(dòng)機按轉子的結構可分為籠型感應電動(dòng)機(舊標準稱(chēng)為鼠籠型異步電動(dòng)機)和繞線(xiàn)轉子感應電動(dòng)機(舊標準稱(chēng)為繞線(xiàn)型異步電動(dòng)機)。

    ⑥ 按運轉速度分類(lèi)

    電動(dòng)機按運轉速度可分為高速電動(dòng)機、低速電動(dòng)機、恒速電動(dòng)機、調速電動(dòng)機。

    ⑦ 按防護形式分類(lèi)

    a.開(kāi)啟式(如IP11、IP22)。

    電動(dòng)機除必要的支撐結構外,對于轉動(dòng)及帶電部分沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的保護。

    b.封閉式(如IP44、IP54)。

    電動(dòng)機機殼內部的轉動(dòng)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(fēng)。防護式電動(dòng)機按其通風(fēng)防護結構不同,又分為如下幾種。

    ? 網(wǎng)罩式。

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

    ? 防滴式。

    電動(dòng)機通風(fēng)口的結構能夠防止垂直下落的液體或固體直接進(jìn)入電動(dòng)機內部。

     ? 防濺式。

    電動(dòng)機通風(fēng)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(jìn)入電動(dòng)機內部。

    ? 封閉式。

    電動(dòng)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(dòng)機機殼的結構能夠阻止具有一定壓力的水進(jìn)入電動(dòng)機內部。

    ? 水密式。

    當電動(dòng)機浸在水中時(shí),電動(dòng)機機殼的結構能阻止水進(jìn)入電動(dòng)機內部。

    ? 潛水式。

    電動(dòng)機在額定的水壓下,能長(cháng)期在水中運行。

    ? 隔爆式。

    電動(dòng)機機殼的結構足以阻止電動(dòng)機內部的氣體爆炸傳遞到電動(dòng)機外部,而引起電動(dòng)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(fēng)冷卻方式分類(lèi)

    a.自冷式。

    電動(dòng)機僅依靠表面的輻射和空氣的自然流動(dòng)獲得冷卻。

    b.自扇冷式。

    電動(dòng)機由本身驅動(dòng)的風(fēng)扇,供給冷卻空氣以冷卻電動(dòng)機表面或其內部。

     c.他扇冷式。

    供給冷卻空氣的風(fēng)扇不是由電動(dòng)機本身驅動(dòng),而是獨立驅動(dòng)的。

    d.管道通風(fēng)式。

    冷卻空氣不是直接由電動(dòng)機外部進(jìn)入電動(dòng)機或直接由電動(dòng)機內部排出,而是經(jīng)過(guò)管道引入或排出電動(dòng)機,管道通風(fēng)的風(fēng)機可以是自扇冷式或他扇冷式。

    e.液體冷卻。

    電動(dòng)機用液體冷卻。

    f.閉路循環(huán)氣體冷卻。

    冷卻電動(dòng)機的介質(zhì)循環(huán)在包括電動(dòng)機和冷卻器的封閉回路里,冷卻介質(zhì)經(jīng)過(guò)電動(dòng)機時(shí)吸收熱量,經(jīng)過(guò)冷卻器時(shí)放出熱量。

    g.表面冷卻和內部冷卻。

    冷卻介質(zhì)不經(jīng)過(guò)電動(dòng)機導體內部稱(chēng)為表面冷卻,冷卻介質(zhì)經(jīng)過(guò)電動(dòng)機導體內部稱(chēng)為內部冷卻。

    ⑨ 按安裝結構形式分類(lèi)

    電動(dòng)機安裝形式通常用代號表示。

    代號采用國際安裝的縮寫(xiě)字母IM表示,

    在IM 的第一個(gè)字母表示安裝類(lèi)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(lèi)

          A級、E級、B級、F級、H級、C級。電動(dòng)機絕緣等級分類(lèi)見(jiàn)下表。



    ? 按額定工作制分類(lèi)

     連續、斷續、短時(shí)工作制。

    連續工作制(SI)。電動(dòng)機在銘牌規定的額定值條件下,保證長(cháng)期運行。

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

    斷續工作制(S3)。電動(dòng)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(dòng)機常見(jiàn)故障

    電動(dòng)機在長(cháng)期運行過(guò)程中經(jīng)常會(huì )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(dòng)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(lèi)問(wèn)題發(fā)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(chǎn)生的熱應力無(wú)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(wú)法改變“硬對硬”的配合關(guān)系,在各力綜合作用下,仍會(huì )造成再次磨損。

    當代西方國家針對以上問(wèn)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(wú)補焊熱應力影響,修復厚度也不受限制,同時(shí)產(chǎn)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(dòng),避免再次磨損的可能,并延長(cháng)了設備部件的使用壽命,為企業(yè)節省大量的停機時(shí)間,創(chuàng )造巨大的經(jīng)濟價(jià)值。

    (1)故障現象:電動(dòng)機接通后不能啟動(dòng)

    原因及處理方法如下。

    ① 定子繞組接線(xiàn)錯誤——檢查接線(xiàn),糾正錯誤。

    ② 定子繞組斷路,短路接地,繞線(xiàn)轉子電動(dòng)機繞組斷路——找出故障點(diǎn),排除故障。

    ③ 負載過(guò)重或傳動(dòng)機構被卡住——檢查傳動(dòng)機構和負載。

    ④ 繞線(xiàn)轉子電動(dòng)機轉子回路開(kāi)路(電刷與滑環(huán)接觸不良,變阻器斷路,引線(xiàn)接觸不良等)——找出斷路點(diǎn),加以修復。

    ⑤ 電源電壓過(guò)低——檢查原因并排除。

    ⑥ 電源缺相——檢查線(xiàn)路,恢復三相。

    (2)故障現象:電動(dòng)機溫升過(guò)高或冒煙

    原因及處理方法如下。

    ① 負載過(guò)重或啟動(dòng)過(guò)于頻繁——減輕負載,減少啟動(dòng)次數。

    ② 運行過(guò)程中缺相——檢查線(xiàn)路,恢復三相。

    ③ 定子繞組接線(xiàn)錯誤——檢查接線(xiàn),加以糾正。

    ④ 定子繞組接地,匝間或相間發(fā)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(xiàn)轉子繞組缺相運行——找出故障點(diǎn),加以修復。

    ⑦ 定子與轉子相擦——檢查軸承,轉子是否變形,進(jìn)行修理或更換。

    ⑧ 通風(fēng)不良——檢查風(fēng)通是否暢通。

    ⑨ 電壓過(guò)高或過(guò)低——檢查原因并排除。

    (3)故障現象:電動(dòng)機振動(dòng)過(guò)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(dòng)機與負載軸線(xiàn)不對齊——檢查調整機組的軸線(xiàn)。

    ④ 電動(dòng)機安裝不妥——檢查安裝情況及底腳螺釘。

    ⑤ 負載突然過(guò)重 ——減輕負載。

    (4)故障現象:運行時(shí)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(jìn)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(dòng)機缺相運行 ——檢查斷路點(diǎn)并加以修復。

    ④ 風(fēng)葉碰機殼——檢查并消除故障。

    (5)故障現象:電動(dòng)機帶負載時(shí)轉速過(guò)低

    原因及處理方法如下。

    ① 電源電壓過(guò)低——檢查電源電壓。

    ② 負載過(guò)大——核對負載。

    ③ 籠形轉子繞組斷條——更換轉子。

    ④ 繞線(xiàn)轉子線(xiàn)組一相接觸不良或斷開(kāi)——檢查電刷壓力,電刷與滑環(huán)接觸情況及轉子繞組。

    (6)故障現象:電動(dòng)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(xiàn),排除接地不良故障。

    ② 繞組受潮——進(jìn)行烘干處理。

    ③ 絕緣損壞,引線(xiàn)碰殼——浸漆修補絕緣,重接引線(xiàn)。9.2.4 電動(dòng)機操作規程

    ① 在拆卸前,要用壓縮空氣吹凈電動(dòng)機表面灰塵,并將表面污垢擦拭干凈。

    ② 選擇電動(dòng)機解體的工作地點(diǎn),清理現場(chǎng)環(huán)境。

    ③ 熟悉電動(dòng)機結構特點(diǎn)和檢修技術(shù)要求。

    ④ 準備好解體所需工具(包括專(zhuān)用工具)和設備。

    ⑤ 為了進(jìn)一步了解電動(dòng)機運行中的缺陷,有條件時(shí)可在拆卸前做一次檢查試驗。為此,將電動(dòng)機帶上負載試轉,詳細檢查電動(dòng)機各部分溫度、聲音、振動(dòng)等情況,并測試電壓、電流、轉速等,然后再斷開(kāi)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(dòng)機外部接線(xiàn),做好記錄。

    ⑦ 選用合適電壓的兆歐表測試電動(dòng)機絕緣電阻。為了跟上次檢修時(shí)所測的絕緣電阻值相比較以判斷電動(dòng)機絕緣變化趨勢和絕緣狀態(tài),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(shí),表明電動(dòng)機絕緣不曾受潮或受潮程度不嚴重。為了跟以前的數據進(jìn)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(dòng)機的維修保養

    電動(dòng)機運行或故障時(shí),可通過(guò)看、聽(tīng)、聞、摸四種方法來(lái)及時(shí)預防和排除故障,保證電動(dòng)機的安全運行。

    (1)看

    觀(guān)察電動(dòng)機運行過(guò)程中有無(wú)異常,其主要表現為以下幾種情況。

    ① 定子繞組短路時(shí),可能會(huì )看到電動(dòng)機冒煙。

    ② 電動(dòng)機嚴重過(guò)載或缺相運行時(shí),轉速會(huì )變慢且有較沉重的“嗡嗡”聲。

    ③ 電動(dòng)機正常運行,但突然停止時(shí),會(huì )看到接線(xiàn)松脫處冒火花;熔絲熔斷或某部件被卡住等現象。

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

    ⑤ 若電動(dòng)機內接觸點(diǎn)和連接處有變色、燒痕和煙跡等,則說(shuō)明可能有局部過(guò)熱、導體連接處接觸不良或繞組燒毀等。

    (2)聽(tīng)

    電動(dòng)機正常運行時(shí)應發(fā)出均勻且較輕的“嗡嗡”聲,無(wú)雜音和特別的聲音。若發(fā)出噪聲太大,包括電磁噪聲、軸承雜聲、通風(fēng)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(dòng)機發(fā)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(shí)聲音忽高忽低且高低聲間隔時(shí)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(shuō)明電動(dòng)機嚴重過(guò)載或缺相運行。

    c.鐵芯松動(dòng)。電動(dòng)機在運行中因振動(dòng)而使鐵芯固定螺栓松動(dòng)造成鐵芯硅鋼片松動(dòng),發(fā)出噪聲。

    ② 對于軸承雜聲,應在電動(dòng)機運行中經(jīng)常監聽(tīng)。監聽(tīng)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(tīng)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(huì )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(shí)有“吱吱”聲,這是金屬摩擦聲,一般為軸承缺油所致,應拆開(kāi)軸承加注適量潤滑脂。

    b.若出現“嘰里”聲,這是滾珠轉動(dòng)時(shí)發(fā)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(dòng)而產(chǎn)生的聲音,這是軸承內滾珠損壞或電動(dòng)機長(cháng)期不用,潤滑脂干涸所致。

    ③ 若傳動(dòng)機構和被傳動(dòng)機構發(fā)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(lián)軸器或皮帶輪與軸間松動(dòng)以及鍵或鍵槽磨損引起。

    c.不均勻的碰撞聲,為風(fēng)葉碰撞風(fēng)扇罩引起。

    (3)聞

    通過(guò)聞電動(dòng)機的氣味也能判斷及預防故障。若發(fā)現有特殊的油漆味,說(shuō)明電動(dòng)機內部溫度過(guò)高;若發(fā)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(dòng)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(shí)應用手背去碰觸電動(dòng)機外殼、軸承周?chē)糠?,若發(fā)現溫度異常,其原因可能有以下幾種。

    ① 通風(fēng)不良。如風(fēng)扇脫落、通風(fēng)道堵塞等。

    ② 過(guò)載。致使電流過(guò)大而使定子繞組過(guò)熱。

    ③ 定子繞組匝間短路或三相電流不平衡。

    ④ 頻繁啟動(dòng)或制動(dòng)。

    ⑤ 若軸承周?chē)鷾囟冗^(guò)高,則可能是軸承損壞或缺油所致。


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