三相鼠笼电动机拆装.docx
《三相鼠笼电动机拆装.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三相鼠笼电动机拆装.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
三相鼠笼电动机拆装
学习任务1三相鼠笼型电动机的拆装与维护
学习任务
1.三相鼠笼型电动机的拆装与维护
建议课时
80
情境描述
车间的1号风机突然发出刺耳的啸叫声，经维修电工组长检查后，初步判断为风机的三相鼠笼型电机出现故障，估计是因轴承磨损引起转子偏心，旋转中触碰到定子而发出噪音。
组长安排你对此电机进行拆卸、检修、安装、维护。
这也是维修电工最普遍、最基本的一项技能。
你恢复风机功能后，由组长验收并交付使用。
任务要求
1．正确使用电动机拆装工具；
2．能了解电动机基本结构和工作原理，正确拆装电动机，并能进行维护，填写维护记录。
3.能根据电机故障现象，分析故障范围，查找故障点，制定维修方案，掌握电机故障检修的基本方法；
4.能用仪表进行测试检查，验证电机安装的正确性；
5.能按照安全操作规程正确通电试车；
6．能按照企业管理制度，正确填写维修记录并归档，确保记录的可追溯性，为以后维修提供参考资料。
行动阶段
1.明确任务，获取信息
建议课时
4
情境描述
车间的1号风机突然发出刺耳的啸叫声，经电气工程师检查后，初步判断为风机的三相鼠笼型电机出现故障，你将被安排协助工程师处理此次的报修，请你查阅有关资料，做好拆卸电机并进行维修的准备。
任务要求
1、解读任务单
2、查阅1号风机的布线图
3、收集三相电动机的基本信息
4、填写工作页
看看下图家用电风扇和洗衣机的电动机，它们跟本次报修的车间风机的电动机有哪些异同？
电风扇电机洗衣机电机
1.上述的电动机额定工作电压是伏，属于相电动机。
2.此次报修的电动机额定工作电压是伏，属于相电动机。
3.交流电是由产生的。
（1）观察右图所示的三相交流发电机模型的结构。
特别注意镶嵌在铁芯中的红色、黄色、绿色三组线圈，其中每一组的线圈表面上看只有一圈，但其实这一圈里面已经用细的漆包线绕了很多匝，请大家留意这三组不同颜色的线圈在铁芯上的安装位置有什么特点？
。
（2）观察铁芯内部的永久磁铁，摇动手轮，观察永久磁铁的转动。
（3）该发电机共有个接线端口，请确定每个线圈的头尾。
（4）你觉得这个发电机的工作原理是
一、三相交流电
1.三相交流电动势的产生
三相交流电是由三相交流发电机产生的。
在三相交流发电机中,有三个相同的绕组（即线圈）,三个绕组的始端分别用U1、V1、W1表示，末端分别用U2、V2、W2来表示。
U1U2、V1V2、W1W2三个绕组分别称为U相、V相、W相绕组。
由于发电机结构的原因，这三相绕组所发出的三相电动势幅值相等，频率相同，相位互差120°。
这样的三相电动势称为对称的三相电动势，可以表示为
eU=Emsinωt
eV=Emsin（ωt-120°）
eW=Emsin（ωt-240°）=Emsin（ωt+120°）
它们的波形图及相量图如图1-1所示：
图1-1三相交流电的波形图及相量图
三相交流电在相位上的先后次序称为相序。
如上述的三相电动势依次滞后120°。
三相电动势达到最大值（振幅）的先后次序叫做相序。
e1比e2超前120，e2比e3超前120，而e3又比e1超前120，其相序为U→V→W，称这种相序称为正相序或顺相序；反之，如果e1比e3超前120，e3比e2超前120，e2比e1超前120，称这种相序为负相序或逆相序。
相序是一个十分重要的概念，为使电力系统能够安全可靠地运行，通常统一规定技术标准，一般在配电盘上用黄色标出U相，用绿色标出V相，用红色标出W相。
2.三相电源的连接
三相电源有星形（亦称Y形）接法和三角形（亦称形）接法两种。
①三相电源的星形（Y形）接法
将三相发电机三相绕组的末端U2、V2、W2（相尾）连接在一点，记作N，即中性点；始端U1、V1、W1（相头）分别与负载相连，这种连接方法叫做星形（Y形）连接，如图1-2所示：
L1
N
L2
L3
图1-2三相电源的星形（Y形）连接
从三相电源三个相头U1、V1、W1引出的三根导线叫作端线或相线，俗称火线，分别记作L1、L2、L3；从中性点N引出的导线叫做中线或零线（N线）。
由三根相线和一根中线组成的配电方式叫做三相四线制。
三相四线制供电系统可输送两种电压：
一种是相线与中线之间的电压，称为相电压，用UU、UV、UW表示；另一种是相线与相线之间的电压，称为线电压，用UUV、UVW、UWU表示，如图1-3所示。
通常规定各相电动势的参考方向为从绕组的末端指向始端，相电压的参考方向为从始端指向末端（从相线指向中线）；线电压的参考方向，例如UUV，则是从U端指向V端。
各线电压与相电压之间的关系为：
由相量图可知，线电压也是对称的，在相位上比相应的相电压超前30°。
线电压的有效值用UL表示，相电压的有效值用Up表示。
可知它们的关系为
图1-3三相四线制的相电压与线电压
一般低压供电系统的线电压是380V，它的相电压是380/
=220V。
可根据额定电压决定负载的接法：
若负载额定电压是380V，就接在两条相线之间；若负载额定电压是220V，就接在相线和中线之间。
必须注意，不加说明的三相电源和三相负载的额定电压都是指线电压
②三相电源的三角形（△形）接法
将三相发电机的第二绕组始端V1与第一绕组的末端U2相连、第三绕组始端W1与第二绕组的末端V2相连、第一绕组始端U1与第三绕组的末端W2相连，并从三个始端U1、V1、W1引出三根相线分别与负载相连，这种连接方法叫做三角形（△形）连接。
显然这时线电压等于相电压，即UL=Up
这种没有中线、只有三根相线的输电方式叫做三相三线制。
特别需要注意的是，在工业用电系统中如果只引出三根导线（三相三线制），那么就都是火线（没有中线），这时所说的三相电压大小均指线电压UL；而民用电源则需要引出中线，所说的电压大小均指相电压UP。
1.将上述手摇发电机的输出接成Y型接法、连接成三相四线输出，每组其中一位同学负责高速、匀速摇动手轮，其他组员负责测量出相电压和线电压的数值。
2.将上述手摇发电机的输出接成△型接法、连接成三相三线输出，每组其中一位同学负责高速、匀速摇动手轮，其他组员负责测量出相电压和线电压的数值。
接法
Y型
△型
相电压（V）
线电压（V）
二、三相鼠笼异步电动机的结构
异步电动机由定子和转子两个基本部分组成。
定子是固定部分，转子是转动部分。
为了使转子能够在定子中自由转动，定子、转子之间有0.2—2mm的空气隙。
图1-4是鼠笼式异步电动机拆开后各个部件的形状。
图1-4鼠笼式电动机的各部件
（一）定子
定子主要用来产生旋转磁场,它由定子铁心、定子绕组、机壳等组成。
1.定子铁心
定子铁心是磁路的一部分,为了降低铁心损耗,采用0.35～0.5mm厚的硅钢片（图1-5）叠压而成，硅钢片间彼此绝缘。
铁心内圆周上分布有若干均匀的平行槽，用来嵌放定子绕组，如图1-6所示。
2.机壳
机壳包括端盖和机座，其作用是支承定子铁心和固定整个电机。
中小型电机机座一般采用铸铁铸造,大型电机机座用钢板焊接而成。
端盖多用铸铁铸成，用螺栓固定在机座两端。
图1-5定子的硅钢片图1-6装有三相绕组的定子
3.定子绕组
定子绕组是电机定子的电路部分，应用绝缘铜线或铝线绕制而成。
三相绕组对称地嵌放在定子槽内（见图7-13）。
三相异步电动机定子绕组的三个首端U1、V1、W1和三个末端U2、V2、W2，都从机座上的接线盒中引出，如图１－7所示。
图（a）为定子绕组的星形接法；图（b）为定子绕组的三角形接法。
三相绕组具体应该采用何种接法，应视电力网的线电压和各相绕组的工作电压而定。
目前我国生产的三相异步电动机，功率在4kW以下者一般采用星形接法；在4kW以图1-7三相定子绕组的接法
上者采用三角形接法。
（二）转子
转子主要用来产生旋转力矩，拖动生产机械旋转。
转子由转轴、转子铁心、转子绕组构成。
1、转轴
转轴用来固定转子铁心和传递功率，一般用中碳钢制成。
2、转子铁心
转子铁心也属于磁路的一部分，也用0.35～0.5mm的硅钢片叠图1-8转子的硅钢片压而成（图1-8）。
转子铁心固定在转轴上，其外圆均匀分布的槽是用来放置转子绕组的。
3、转子绕组
三相异步电动机的转子绕组分为鼠笼式和绕线式两种。
1）鼠笼式转子
鼠笼式转子是由安放在转子铁心槽内的裸导体和两端的短路环连接而成的。
转子绕组就像一个鼠笼形状（图1-9），故称其为鼠笼式转子。
目前，100kW以下的鼠笼式电动机一般采用铸铝绕组。
这种转子是将融化了的铝液直接浇注在转子槽内，并连同两端的短路环和风扇叶浇注在一起，该转子也称为铸铝转子，如图1-10所示。
图1-9鼠笼绕组图1-10铸铝转子
2）绕线式转子
图1－11绕线式转子绕组与外接变阻器的连接
绕线式转子绕组与定子绕组相似，也为三相对称绕组，嵌放在转子槽内。
三相转子绕组通常连接成星形，即三个末端连在一起，三个首端分别与转轴上的三个滑环（滑环与轴绝缘且滑环间相互绝缘）相连，通过滑环和电刷接到外部的变阻器上（如图1－11），以便改善电机的起动和调速性能。
具有绕线式转子的电动机称为绕线式电动机。
绕线式电动机起动时，为改善起动性能，使转子绕组与外部变阻器相连；而在正常运转时，将外部变阻器调到零位或直接使三首端短接。
绕线式电动机由于
结构复杂、价格较贵，仅适用于要求有较大起
动转矩及有调速要求的场合。
而鼠笼式电动机由于结构简单、价格低廉、性能可靠及使用维护方便，在生产实际中应用很广泛。
三、三相鼠笼式异步电动机工作原理
图1-12工作原理
当电动机的定子绕组通以三相交流电时，便在气隙中产生旋转磁场。
设旋转磁场以n1的速度顺时针旋转，则静止的转子绕组同旋转磁场就有了相对运动，从而在转子导体中产生了感应电动势，其方向可根据右手定则判断（假定磁场不动，导体以相反的方向切割磁力线）。
如图1-12所示，可以确定出上半部导体的感应电动势垂直纸面向外，下半部导体的感应电动势垂直于纸面向里。
由于转子电路为闭合电路，在感应电动势的作用下，产生了感应电流。
由于载流导体在磁场中要受到力的作用，因此，可以用左手定则确定转子导体所受电磁力的方向，如图1-12所示。
这些电磁力对转轴形成
一电磁转矩，其作用方向同旋转磁场的旋转方向一致。
这样，转子便
以一定的速度沿旋转磁场的旋转方向转动起来。
从上面的分析可以知道，异步电动机电磁转矩的产生必须具备下列条件：
①气隙中有旋转磁场；
②转子导体中有感应电流。
在三相对称的定子绕组中通以三相对称的电流就能产生旋转磁场，而闭合的转子绕组在感应电动势的作用下能够形成感应电流，从而产生相应的电磁力矩。
如果旋转磁场反转，则转子的旋转方向也随之改变。
电动机不带机械负载的状态称为空载。
这时负载转矩是由轴与轴承之间的摩擦力及风阻力等造成的，称为空载转矩，其值很小。
这时电动机的电磁转矩也很小，但其转速n0（称空载转速）很高，接近于同步转速。
异步电动机的工作原理与变压器有许多相似之处，如二者都是依靠工作磁通为媒介来传递能量；异步电动机每相定子绕组的感应电动势E1也近似与外加电源电压U1平衡,即
U1≈E1=4.44f1N1Φk1（1-1）
式（1-1）中，k1为定子绕组系数，与电动机的结构有关；Φ为旋转磁场的每极平均磁通。
同样，异步电动机定子电路与转子电路的电流也满足磁通势平衡关系，即
i1N1+i2N2=i0N1（1-2）
由式（1-2）可知：
当异步电动机的负载增大时，转子电流增大，在外加电压不变时，定子绕组电流也增大，从而抵消转子磁通势对旋转磁通的影响。
可见，同变压器类似，定子绕组电流是由转子电流来决定的。
当然，异步电动机与变压器也有许多不同之处。
如变压器是静止的，而异步电动机是旋转的；异步电动机的负载是机械负载，输出为机械功率，而变压器的负载为电负载，输出的是电功率；此外，异步电动机的定子与转子之间有空气隙，所以它的空载电流较大（约为额定电流的20%～40%）；异步电动机的定子电流频率与转子电流频率一般是不同的。
1.请各组展示上述手摇发电机的接线（Y型）并加以说明。
2.请各组对上述手摇发电机的原理作出说明。
3.各组口述三相鼠笼异步电动机的结构。
4.各组口述三相鼠笼异步电动机的原理。
参照资料：
中国劳动社会保障出版社出版的《电机与变压器》或者其它的参考书。
行动阶段
2.制定工作计划
建议课时
4
情境描述
工程师准备对车间的1号风机进行检修，需要将风机的三相鼠笼型电机拆卸开来、进行检修、并重新安装，恢复功能，现工程师要求你制定一份合理的工作计划。
任务要求
1.制定检修工作计划。
2.列出工具、材料清单。
请你编制一份维修工作计划，你的计划最少要考虑到：
1.施工方案的步骤是
2.施工准备包括哪些内容？
3.施工会对车间的生产造成怎样的影响？
如何将影响降到最低？
4.施工中要注意哪些安全事项？
采取哪些安全保障措施？
5.施工的工期多长？
各环节怎么分配时间？
序号
工作步骤
使用工时
责任人
6.施工中需要用到哪些工具与材料？
序号
工具/材料
规格型号
数量
行动阶段
3.实施计划
建议课时
64
情境描述
工程师觉得你的计划可以实施，接下来你要按照计划完成：
1.电动机的拆卸。
2.电动机的检测维护。
3.电动机的安装
一、三相异步电动机的铭牌
观察电动机的外壳，上面的铭牌如下：
你从上面的铭牌中读到了什么内容？
写出来看看：
常用中、小型三相异步电动机的型号和参数
1．型号:
表示电动机的机座形式和转子类型。
国产异步电动机的型号用Y（Y2）、YR、YZR、YB、YQB、YD等汉语拼音字母来表示。
其含义为
Y—笼型异步电动机（容量为0.55～90kW）;
YR—绕线转子异步电动机（容量为250～2500kW）;
YZR—起重机上用的绕线转子异步电动机;
YB—防爆式异步电动机;
YQ—高启动转矩异步电动机;
2、参数：
1）额定功率（PN）:
在额定运行时,电动机轴上输出的机械功率（kW）。
2）额定电压（UN）:
在额定运行时,定子绕组端应加的线电压值,一般为220V／380V。
Y系列电动机功率在4kW以上均采用三角形连接，以便采用Y-△接法。
3kW以下有380V和220V两种，写成380/220V，对应接法两种，即Y/△。
电源线电压380V时，定子绕组接成星形；电源线电压220V时，定子绕组接成三角形。
3）额定电流（IN）:
在额定运行时,定子的线电流（A）。
4）接法:
指电动机定子三相绕组接入电源的连接方式。
5）转速（n）:
额定运行时的电动机转速。
6）功率因数（cosФ）:
指电动机输出额定功率时的功率因数,一般为0.75～0.90。
7）效率（η）:
电动机满载时输出的机械功率P2与输入的电功率P1之比,即η=P2／P1×100％。
8）防护形式:
电动机的防护形式用“IP”和两个阿拉伯数字表示,数字代表防护形式（如防尘、防溅）的等级。
9）温升:
电动机在额定负载下运行时,自身温度高于环境温度的允许值。
如允许温升为80℃,周围环境温度为35℃,则电动机所允许达到的最高温度为115℃。
10）绝缘等级:
是由电动机内部所使用的绝缘材料决定的,它规定了电动机绕组和其他绝缘材料可承受的允许温度。
目前Y系列电动机大多数采用B级绝缘,B级绝缘的最高允许温度为130℃;高压和大容量电机常采用H级绝缘,H级绝缘最高允许工作温度为180℃。
11）运行方式:
有连续、短时和间歇三种,分别用S1、S2、S3表示。
电动机接线前首先要用兆欧表检查其绝缘电阻。
额定电压在1KV以下的,运行中的电动机，绝缘电阻不应低于0.5MΩ。
新安装或大修后的电动机，其绝缘电阻不应低于1MΩ。
三相异步电动机接线盒内应有六个端头,各相的始端用U1、V1、W1表示,终端用U2、V2、W2表示。
电动机定子绕组的接线盒内端子的布置形式,常见的有Y形接法和△形接法,如图1-13所示。
当电动机没有铭牌,端子标号又弄不清楚时,需先确定三相绕组引出线的头尾端。
图1-13电动机的连接
二、电动机的拆卸
（1）拆卸前的准备
a、切断电源，拆开电机与电源连接线，并做好与电源线相对应的标记，以免恢
复时搞错相序，并把电源线的线头做绝缘处理。
b、备齐拆卸工具，特别是拉具、套筒等专用工具。
c、熟悉被拆电机的结构特点及拆装要领。
d、测量并记录联轴器或皮带轮与轴台间的距离。
e、标记电源线在接线盒中的相序、电机的出轴方向及引出线在机座上的出口方向。
（2）拆卸步骤
借助图1-14所示，简述拆卸步骤：
a、卸皮带轮或联轴器,拆电机尾部风扇罩。
b、卸下定位键或螺丝，并拆下风扇。
c、旋下前后端盖紧固螺钉，并拆下前轴承外盖。
d、用木板垫在转轴前端，将转子连同后端盖一起用锤子从止口中敲出。
e、抽出转子。
f、将方木伸进定子铁心顶住前端盖，用锤子敲击木方卸下前端盖，再拆卸前后轴承及轴承内盖。
图1-14电机拆卸步骤
（3）主要部件的拆卸方法
①皮带轮（或联轴器）的拆卸:
先在皮带轮（或联轴器）的轴伸端（联轴端）做好尺寸标记，然后旋松皮带轮上的固定螺丝或敲去定位销，给皮带轮（或联轴器）的内孔和转轴结合处加入煤油，稍等渗透后，使锈蚀的部分松动，再用拉具将皮带轮（或联轴器）缓慢拉出，如图1-15所示。
若拉不出，可用喷灯急火在皮带轮外侧轴套四周加热，加热时需用石棉或湿布把轴包好，并向轴上不断浇冷水，以免使其随同外套膨胀，影响皮带轮的拉出。
注意：
加热温度不能过高，时间不能过长，以防变形。
（a）皮带轮的位置标法（b）用拉具拆卸皮带轮图1-16用拉具拆卸轴承
图1-15拆卸皮带轮
②轴承的拆卸:
轴承的拆卸可采取以下三种方法。
a.用拉具进行拆卸拆卸时拉具钩爪一定要抓牢轴承内圈，以免损坏轴承，如图1-16所示。
b.用铜棒拆卸将铜棒对准轴承内圈，用锤子敲打铜棒，如图1-17所示。
用此方法时要注意轮流敲打轴承内圈的相对两侧，不可敲打一边，用力也不要过猛，直到把轴承敲出为止。
c.在拆卸端盖内孔轴承时，可采用如图1-18所示的方法，将端盖止口面向上平稳放置，在轴承外圈的下面垫上木板，但不能顶住轴承，然后用一根直径略小于轴承外沿的铜棒或其他金属管抵住轴承外圈，从上往下用锤子敲打，使轴承从下方脱出。
图1-17用锤子敲打铜棒图1-18拆卸端盖内孔轴承图1-19铁板架住拆卸轴承
d.铁板夹住拆卸用两块厚铁板夹住轴承内圈，铁板的两端用可靠支撑物架起，使转子悬空，如图1-19所示，然后在轴上端面垫上厚木板并用锤子敲打，使轴承脱出。
e、抽出转子:
在抽出转子之前，应在转子下面气隙和绕组端部垫上厚纸板，以免抽出转子时碰伤铁心和绕组。
对于小型电机的转子可直接用手取出，一手握住转轴，把转子拉出一些，随后另一手托住转子铁心渐渐往外移，如图1-20所示。
图1-20小型电机转子的拆卸
在拆卸较大的电机时，可两人一起操作，每人抬住转轴的一端，渐渐地把转子往外移，若铁心较长，有一端不好出力时，可在轴上套一节金属管，当作假轴，方便出力。
如图1-21所示。
图1-21中型电机转子的拆卸
1.写写你组的拆卸过程：
2.写写你组在拆卸过程中遇到的问题以及解决办法
序号
遇到的问题
解决办法
1.各组展示拆卸开的电机配件，指出每个配件实物的名称与作用。
2.各组简单的口述鼠笼三相异步电动机的工作原理。
3.总结你组拆卸过程中的问题及解决办法。
三、电动机常见故障的检修
电动机已经拆卸开了，接着请你对这个电动机进行检测，判断故障点，并排除故障。
1.电动机还能旋转，但是噪音很大，你觉得这是的问题。
A绕组烧毁B润滑的问题C轴承问题
2.请你观察转子的周围，有否刮碰的痕迹？
如果有，是的问题。
3.如果是怀疑绕组烧毁，如何判断？
。
4.如果怀疑是轴承问题，如何判断？
。
按国家标准，滚动轴承代号采用汉语拼音字母和阿拉伯数字表示，一般是以一组数字表示轴承的结构、类型和内径尺寸。
规定用七位数字表示：
右起第一、二位数字表示轴承内径；
右起第三位数字表示轴承直径系列；
右起第四位数字表示轴承类型代号；
右起第五、六位数字表示轴承的结构特点；
右起第七位数字表示轴承的宽度或高度系列。
超过七位数字的，就从左看起，左起第一位数字表示轴承游隙，左起第二位表示轴承精度等级，如G（普通）、E（高级）、D（精密级）、C（超精密级）。
而通常滚动轴承的代号是用四位数字表示，其四位数字的意义见表1-2。
表1-2滚动轴承代号的意义
位数
（右向左）
数字代表的意义
代号
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
第一、二位数
轴承内径
代号数字<04时，00、01、02、03、分别表示轴承内径
=10，12，15，17mm，代号数字为04～99时，代号的数字乘以5，即为轴承的内径尺寸。
第三位数
轴承直径
系列
特轻系列
轻窄系列
中窄系列
重窄系列
轻宽系列
中宽系列
特轻系列
超轻系列
超轻系列
第四位数
轴承类型
向心球轴承
调心球轴承
向心短圆柱滚子轴承
调心滚子轴承
滚针轴承
螺旋滚子轴承
角接触球轴承
圆锥滚子轴承
推力球轴承
推力滚子轴承
注意：
标注代号时最左边的”0”规定不写。
1.各组分析故障的原因，指出故障元件。
2.说明排除故障的方法。
四、电动机的安装
故障排除后，需要将电动机重新正确安装，恢复电动机的功能。
（1）装
升级会员 