电机与变压器样章讲解.docx
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电机与变压器样章讲解
项目四三相异步电动机的拆装与检修
项目概述
三相异步电动机(又称三相感应电动机)是现代工农业生产中应用最广泛的一种动力机械。
在工业方面,常用作各种机床、鼓风机、空压机、起重运输设备和各种动力机械的拖动设备;在农业方面,则用作排灌、脱粒、粉碎及农副产品加工的动力机械。
本项目的主要内容是通过完成三相异步电动机的拆装与检修,培养学生拆装三相异步电动机的工作过程经验,并从中学习了三相异步电动机的结构、原理和机械特性等相关理论知识。
知识目标
1.会识别三相异步电动机的结构;
2.能叙述三相异步电动机的工作原理;
3.能叙述三相异步电动机的启动、调速与制动方法;
4.能绘制三相异步电动机的机械特性;
5.能识读三相异步电动机的铭牌参数;
6.能描述三相异步电动机的机械特性;
7.能识读、绘制三相异步电动机的绕组展开图。
技能目标
1.能规范拆卸三相异步电动机;
2.能规范装配三相异步电动机;
3.能正确控制三相异步电动机的启动及正反转运行;
4.会判定三相异步电动机定子绕组的首尾端;
5.会测量三相异步电动机定子绕组的直流电阻值;
6.能根据故障现象,正确判断和分析三相异步电动机的故障原因,并对故障进行处理。
规范标准
1.《小功率电动机的安全要求》(GB12350-2000)。
2.《YS系列三相异步电动机技术条件》(JB/T1009-2007)。
3.《旋转电机定额和性能》(GB755-2000)。
4.《电机功率等级》(GB4826-1984)。
5.《三相异步电动机经济运行》(GB12497-1995)。
6.《三异异步电动机负载率现场测试方法》(GB8916-1988)。
任务1三相异步电动机的拆装
任务目标
1.会识别三相异步电动机的结构;
2.能叙述三相异步电动机的工作原理;
3.能规范拆卸三相异步电动机;
4.能规范装配三相异步电动机;
5.能为使用者提出正确使用、维护、保养三相异步电动机的要求与建议。
任务描述
三相异步电动机(图4-1)的工厂电气设备中的应用相当广泛,对三相异步电动机进行保养和故障检修时,可能需要对电动机进行拆装,拆装电机是维修电机的基本功,拆装质量的好坏直接影响着维修的质量,不规范的拆装可能造成二次故障,给故障检修带来困难。
因此,为了保证电动机的维修质量,必须掌握三相异步电动机的拆卸与组装方法、步骤与技巧。
图4-1三相异步电动机
本学习任务是学习拆卸与装配一台三相异步电动机,任务描述如下:
一台三相异步电动机在运行时发热严重,并且伴有噪音,经维修师傅检查确定需对电动机做进一步的检修,请按照GB12350-2000《小功率电动机的安全要求》技术规范标准,正确地完成电动机的拆卸与装配工作。
通过拆装三相异步电动机,从中学习了三相异步电动机的结构、旋转磁场和工作原理等相关的理论知识;通过完成三相异步电动机的接线及通电试车检测,学习了三相异步电动机的接线方法。
实现了理论与实践、学习与工作的一体化学习。
4.1.1相关知识:
三相异步电动机的分类、结构与工作原理
1.三相异步电动机的分类
在生产上主要用的是交流电动机,特别是三相异步电动机,因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。
它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。
三相异步电动一般为系列产品,其系列、品种、规格繁多,因而分类也较繁多。
(1)三相异步电动机的转子结构形式分类
三相异步电动机可分为鼠笼式电动机和绕线式电动机。
(2)按三相异步电动机的防护型式分类
三相异步电动机可分为开启式(IP11)三相异步电动机、防护式三相异步电动机(IP22及IP23)、封闭式三相异步电动机(IP44)、防爆式三相异步电动机。
(3)按三相异步电动机的通风冷却方式分类
三相异步电动机可分为自冷式三相异步电动机、自扇冷式三相异步电动机、他扇冷式三相异步电动机、管道通风式三相异步电动机。
(4)按三相异步电动机的安装结构形式分类
三相异步电动机可分为卧式三相异步电动机、立式三相异步电动机、带底脚三相异步电动机、带凸缘三相异步电动机。
(5)按三相异步电动机的绝缘等级分类
三相异步电动机可分为E级、B级、F级、H级三相异步电动机。
(6)按工作定额分类
三相异步电动机可分为连续三相异步电动机、断续三相异步电动机、间歇三相异步电动机。
2.三相异步电动机的结构
三相异步电动机由两个基本部分组成:
定子和转子,在定子和转子之间存在气隙。
三相异步电动机的结构如图4-1-2所示。
图4-2三相异步电动机的结构
(1)定子(静止部分)
定子在空间上静止不动,用来切割磁力线产生旋转磁场,主要由定子铁心、定子绕组、机座、端盖等部分组成,如表4-1所示。
表4-1子组成及零部件作用
部件
材料
作用
图示
定子铁心
定子铁心一般由0.35~0.5毫mm厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成,在铁心的内圆冲有均匀分布的槽,用来嵌放定子绕组
电机磁路的一部分,并在其上放置定子绕组
a)定子铁心
b)定子冲片图
定子绕组
由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成,这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内
是电动机的电路部分,通入三相交流电,产生旋转磁场
机座
机座通常为铸铁件,大型异步电动机机座一般用钢板焊成,微型电动机的机座采用铸铝件。
封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积,防护式电机的机座两端端盖开有通风孔,使电动机内外的空气可直接对流,以利于散热。
固定定子铁心与前后端盖以支撑转子,并起防护、散热等作用
(2)转子(旋转部分)
转子是电动机的旋转部分,主要由转子铁心和转子绕组组成,如表4-2所示。
表4-2转子组成及零部件作用
部件
材料
作用
图示
转子铁心
所用材料与定子铁心一样,由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成,硅钢片外圆冲有均匀分布的孔,用来安置转子绕组。
通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心
作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组
a)转子铁心
b)转子铁心冲片
转子绕组
鼠笼式转子绕组
转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。
若去掉转子铁心,整个绕组的外形像一个鼠笼,故称笼型绕组。
小型笼型电动机采用铸铝转子绕组,对于100KW以上的电动机采用铜条和铜环焊接而成。
切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流,并形成电磁转矩而使电动机旋转。
鼠笼式转子绕组
鼠笼式转子
绕线式转子
绕线转子绕组与定子绕组相似,也是一个对称的三相绕组,一般接成星形,三个出线头接到转轴的三个集流环上,再通过电刷与外电路联接。
1.切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流,并形成电磁转矩而使电动机旋转。
2.在转子回路中串接电阻以改善电机运行性能。
为了保证转子能够自由旋转,在定子与转子之间必须留有一定的空气隙。
中小型电动机的空气隙约在0.2~1.5mm之间。
气隙的大小对异步电动机的运行有很大影响。
气隙越小,则磁路中磁阻越小,定子与转子之间的相互感应作用就越好,可以降低电机的励磁电流,提高电机的功率因数。
但是气隙过小,会对电机的组装带来困难,对定、转子的同心度要求也会很高,并导致运行不可靠。
(3)附件
附件包括端盖、轴承、轴承端盖、风扇罩及风扇、接线盒、吊环等,如表4-3所示。
表4-3附件组成及零部件作用
部件
材料
作用
图示
端盖
铸铁或铸钢浇铸成型
支撑转子轴、防护作用
轴承
采用铸钢浇铸而成,轴承内注有润滑油
连接转动部分与不动部分,支撑转轴转动
轴承端盖
铸铁或铸钢浇铸成型
固定转子和保护轴承
风扇罩
铸铁制造而成
安装在风扇的外端用来保护风扇
风扇
采用塑料制造而成
风扇安装在转轴上,用于冷却电动机
接线盒
采用铸铁浇铸而成
用来保护和固定绕组的引出线端子
吊环
采用铸钢制造
安装在机座的上端,用来起吊、手动电动机
3.三相异步电动机的旋转磁场和工作原理
(1)旋转磁场形成
在三相交流电动机定子上布置有结构完全相同在空间位置互差120º电角度的三相绕组,分别接入三相对称交流电,则在定子与转子间所产生的合成磁场是沿定子内圆旋转的,我们称之为旋转磁场。
三相异步电动机的定子铁芯中放置三相结构完全相同的绕组U、V、W,各相绕组在空间上互差120°电角度,如图4-3a)所示,向这三相绕组通入对称的三相交流电,如图4-3b)和图4-3c)所示,图4-3d)是以两极电动机为例说明电流在不同时刻时,磁场在空间的位置,从而形成旋转磁场的过程。
图4-3旋转磁场的形成
(2)工作原理
三相异步电动机的工作原理就是电生磁、磁生电从而产生电磁力推动转子转动的过程。
1)电生磁:
三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。
2)磁生电:
旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。
3)产生电磁力:
转子载流体在磁场的作用下受到电磁力作用,形成电磁转矩,驱动电动机旋转,将电能转化为机械能。
(3)旋转磁场的方向与转速
由图4-3可以看出,三相交流电按U-V-W相序变化,则产生的旋转磁场在空间上以顺时针方向旋转。
若任意对调电动机两相绕组的电流相序,如:
U-W-V相序,则产生的旋转磁场以逆时针方向旋转。
由此可知,旋转磁场的旋转方向取决于通入绕组中的三相交流电源的相序,只要任意对调电动机的相序,则可改变旋转磁场的方向。
以上是以两极为例,如果想要获得四极旋转磁场,则应把线圈的数目增加一倍,其绕组分布图4-4a)b)所示。
并按上述方法分析得出,合成磁场在空间的示意图c)。
图4-4四极旋转磁场
由此得出:
旋转磁场的速度不仅与电流的频率有关,还与磁极对数有关。
图4-3d)中,当三相交流电变化一周后(即每相经过360°电角度),其所产生的旋转磁场也正好旋转一周。
故在两极电动机中旋转磁场的转速等于三相交流电的变化速度。
即n1=60f1=3000转/分
旋转磁场的速度等于三相交流电变化速度的一半,即n1=(60/2)f1=1500转/分。
故当磁极对数增加一倍,则旋转磁场的速度减少一半。
得出旋转磁场的转速为:
n1=60f1/P
∙n1:
表示旋转磁场的转速,单位转/分;
∙f1:
表示三相交流电源的频率,单位赫兹;
∙P:
表示磁极对数;
∙60:
表示一分钟的60秒
旋转磁场的转速n1又称为同步转速。
我国三相交流频率规定50Hz(每秒50次交变),因此两极旋转速度是3000转/分,四极的为1500转/分,六极为1000转/分等。
(4)三相异步电动机的转差率
电动机旋转磁场转速n1与转子实际转速n之差(n1-n)称为旋转差,转速差与同步转速之比的百分比叫做转差率,用符号S表示。
转差率计算公式为:
S=(n1-n)/n1×100%
当0当n>n1时,即0>s时,电机为发电运行状态(机械能→电能)
当n<0时,即s>0时,电机为电磁制动运行状态(机械能和电能→热能)
转差率是异步电动机的一个重要参数,习惯上用转差率的大小来说明电动机的运行速度。
电动机空载时转差率很小,即转子的转速接近同步转速。
随着负载的增加,转差率也增大。
就是说,转子的转差速随负载而变。
三相异步电动机的额定负载运行时,其转差率很小,约为2%~6%。
4.安全规范
(1)穿戴好安全防护用具。
进入实训场必须着装工作服及绝缘鞋,严禁穿凉鞋、背心、短裤和裙装。
(2)工作前检查所用工具是否安全可靠,绝缘是否良好。
(3)在线路、设备上工作时要切断电源,并挂上警告牌,确认无电后方可工作。
(4)设备拆卸前要做好标记,设备安装及检修后,必须检测绝缘电阻和对地装置,使之符合安全标准。
(5)工作过程拆除的零部件要摆放工整,及时清理工作现场。
(6)经老师检查同意方可通电;未经同意,不得合闸通电。
4.1.2任务实施:
三相异步电动机的拆装与检修
1.小型三相异步电动机的拆卸
(1)拆装前的准备
三相异步电动机拆装前的准备工作有以下几点:
1)应先切断电源,拆除电动机与三相电源线的连接,做好电源线的相序标记与绝缘处理;
2)拆卸电动机与机座、皮带轮、联轴器的连接时,先做好相应定位标记,保证电动机与主体设备安全分离;
3)松动端盖螺钉必须按对角线上下左右依次旋动;
4)检查工具是否齐全,学习各种工具及仪表的使用方法,如铁锤、紫铜棒、拉具、扳手,兆欧表、万用表等工具的正确使用方法。
5)学习三相异步电动机的基本结构,掌握电气、钳工设备安全操作规程,学习防火防爆安全知识,确保人身设备的安全。
(2)三相异步电动机的拆卸步骤(微视频)
三相异步电动机的拆卸步骤如表4-4所示,其拆卸视频扫二维码可见。
表4-4三相异步电动机拆卸步骤
拆卸步骤
图示
方法说明
材料
工具
工作过程知识及
经验
1拆卸
皮带轮(或联轴器)
1.在皮带轮(或联轴器)的轴身端做好定位标记;
2.将三爪拉马的丝杆尖端对准电动机轴中心,挂住皮带轮(或联轴器),使其受力均匀,慢慢拉出。
三爪拉马
1.拉出时要注意皮带轮(或联轴器)受力均匀,沿轴线方向慢慢拉出,不得损坏转子轴端中心孔。
2.对于配合面生锈的皮带轮(或联轴器),在电机轴的缝隙中加一些煤油,使之渗透润滑。
2
拆风罩
松下风罩四周的三颗螺栓,用力将风罩往外拔。
螺丝刀
归类摆放螺栓和风罩
3
拆风扇
1.取下转子轴端风扇上的定位销子或螺钉;2.用木锤均匀轻敲风扇四周将风扇往外转动取下。
木锤、尖嘴钳
用木锤均匀轻敲风扇四周
4拆前后端盖螺钉
1.拆卸后端盖的三个螺钉;2.拆卸前端盖的三个螺钉。
梅花、开口、螺丝刀
1.端盖与外壳的接缝处做好标记,前后端盖的标记不相同;2.分类零部件,摆放整齐
5拆前端盖抽出转子
1.使用木锤敲打轴身端,使前端盖连同转子向外移动;2.当前端盖与机座脱开时,抽出转子
木锤
慢慢移出,注意不要碰伤绕组和铁心,可用纸板垫在绕组端部进行保护。
6卸后端盖
1.用木条从后端伸入,顶在后端盖的内侧敲打;2.取下后端盖。
木条木锤
不能用铁条代替木条,以免损伤铁心和端盖。
7取前端盖
木锤均匀敲打前端盖四周,即可取下前端盖。
木锤
注意使前端盖四周均匀受力。
8
拆轴承
用拉马丝杆顶点对准转子心,均匀扳动拉马的丝杆。
拉马
拉力应着力于轴承内圈,不能拉外圈,拉马顶端不能损坏转子轴端中心(可加些润滑油脂)。
2.小型三相异步电动机的装配
(1)装配前的检查
1)清除电动机内部异物和端盖止口上的污垢及油漆,清扫定子和转子内外表面的尘垢。
2)检测绕组对地绝缘电阻。
将兆欧表的“L”端与电动机绕组端相连,“E”端与电动机外壳相连,以120r/min的速度匀速转动兆欧表手柄,边摇边读数,对地绝缘不低于0.5MΩ。
3)检测绕组相间绝缘电阻。
将兆欧表的“L”端与电动机的U相绕组端相连,“E”端分别与电动机的V、W相相连,以120r/min的速度匀速转动兆欧表手柄,边摇边读数,相间绝缘电阻值不低于0.5MΩ。
(2)三相异步电动机的装配步骤(微视频)
三相异步电动机的装配步骤如表4-5所示,其装配视频扫二维码可见。
表4-5三相异步电动机装配步骤
装配步骤
图示
方法说明
材料
工具
工作过程知识及
经验
1
装轴承前端盖
1.用紫铜棒将轴承压入轴颈;2.用木锤均匀敲打前端盖四周。
木锤紫铜棒
注意轴承内圈要受力均匀
2
装转子
1.将转子慢慢移入定子中;2.推入。
注意不要碰伤定子绕组
3
装前端盖
1.用木锤均匀轻敲前端盖四周;2.用螺栓固定前端盖
木锤开口
要对准前端盖标记安装
4装后端盖
1.用木锤均匀轻敲后端盖四周;2.用螺栓固定后端盖。
木锤开口
要对准后端盖标记安装
5装风扇风罩
1.使用木锤敲打风扇;2.安装风扇固定销子和风罩。
木锤
螺丝刀
不要用力过猛
6
装皮带轮(或联轴器)
1.安装皮带轮(或联轴器)的固定销子;2.用木锤均匀敲打。
木锤
检测安装质量:
用手转动转轴,转子应灵活、均匀、无卡塞、摩擦现象,否则应重装。
3.三相异步电动机的接线及通电试车检测步骤
三相异步电动机的接线及通电试车检测步骤如表4-6所示
表4-6三相异步电动机的接线及通电试车检测
操作步骤
图示
方法说明
材料
工具
1
拆开接线盒
打开三相异步电动机接线盒外盖
电动机
螺丝刀
2
定子绕组接线端子
三相异步电机有三组六个头,U1-V1-W1为首端,U2-V2-W2为尾端。
三相异步电动机有星形(Y)和三角形(Δ)两种连接方法。
3
定子绕组三角形连接
Δ接:
把W2与U1,U2与V1,V2与W1相接,再把U1,V1,W1分别接三相电源L1,L2,L3。
连接用的铜片
4定子绕组星形连接
Y接:
把三相绕组的尾端W2-U2-V2短连在一起,再把U1,V1,W1分别接三相电源L1,L2,L3。
连接用的铜片
5接入电源线
将准备好的电源线剥开,接入接线盒。
电源线
6
做好接地保护
将电动机的外壳接在电源线的地线上。
接地线
7
盖上接线盒外盖
上好累丝,坚固接线盒。
线盒外盖
8
通电试车检测
1.将电动机的接上电源,按下启动按钮;2.观摩倾听有无噪音;3.用钳形电流表检测空载电流(2极电动机空载电流一般为额定电流的20%~30%,3极:
20%~40%,4极:
30%~50%);4.空载电流正常情况下,运行30~60min,查看电动机的温升(方法:
用手触摸外壳,以手感适度为宜)。
启动接线装置
4.1.3任务评价:
三相异步电动机的拆装与检修综合评价
完成工作项目后,请使用表4-7中的评价标准进行任务评价。
从知识技能、任务实施过程和职业素养等方面进行考核。
表4-7三相异步电动机的拆装与检修任务评价表
学号
姓名
得分
开始时间
结束时间
实际用时
min
评分项目
评价内容及标准
得分
自评
30%
组评
30%
师评
40%
最后
得分
知识技能
(10分)
1.能说出三相异步电动机的主要结构;
2.能叙述三相异步电动机的工作原理。
拆卸前准备
(10分)
1.未标出连轴器或皮带轮在轴上的位置标记,扣5分;
2.未标出前后端盖的位置标记扣5分;
3.未标出电源线的相序,扣5分。
拆卸电动机
(35分)
1.拆卸步骤错误扣10分;
2.工具、仪器使用错误扣10分;
3.碰伤定子绕组扣20分;
4.损坏零部件扣20分。
装配电动机(35分)
1.装配步骤方法错误扣10分;
2.工具、仪器使用错误扣10分;
3.碰伤定子绕组扣20分;
4.损坏零部件扣20分;
5.接线错误扣10分;
6.装配后转子卡阻扣10分;
7.螺栓没坚固,每个扣5分;
8.不会通电试车检测,扣10分。
职业素养
(10分)
1.违反安全文明生产规程;
2.未准备工具、未规范摆放工具,扣10分;
3.未清理操作现场,扣10分。
定额时间
60min
每超过5min扣5分,不足5min按5min算。
备注
除定额时间外,各项目的最高扣分不应超过配分。
给你的建议:
教师签名:
年月日
思考与习题
1.请在下列的方框内填入三相异步电动相应的结构部件名称。
2.口述三相异步电动机的基本工作原理。
3.口述三相异步电动机的拆卸方法和步骤。
4.三相异步拆装前要注意哪些问题?
5.三相异步电动机的拆装操作过程要注意哪些问题?