異步電機(jī)

    異步電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電機(jī)。

    三相異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械，例如：風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、機(jī)床、輕工及礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的脫粒機(jī)和粉碎機(jī)、農(nóng)副產(chǎn)品中的加工機(jī)械等等。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率較高并具有適用的工作特性。

簡(jiǎn)介

    異步電動(dòng)機(jī)按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為兩種形式:有鼠籠式(鼠籠式異步電機(jī))、繞線式異步電動(dòng)機(jī)。

   作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的異步電機(jī)。因其轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，又稱(chēng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)是各類(lèi)電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣、需要量最大的一種。各國(guó)的以電為動(dòng)力的機(jī)械中，約有90%左右為異步電動(dòng)機(jī)，其中小型異步電動(dòng)機(jī)約占70%以上。在電力系統(tǒng)的總負(fù)荷中，異步電動(dòng)機(jī)的用電量占相當(dāng)大的比重。在中國(guó)，異步電動(dòng)機(jī)的用電量約占總負(fù)荷的60%多。

異步電機(jī)是一種交流電機(jī)，其負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)頻率之比不是恒定值。感應(yīng)電機(jī)（Induction motor）是一種僅有一套繞組聯(lián)接電源的異步電機(jī)。在不致引起誤解和混淆的情

況下，一般可稱(chēng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為異步電動(dòng)機(jī)。IEC標(biāo)準(zhǔn)中指出：“感應(yīng)電機(jī)”一詞，在許多國(guó)家中實(shí)際上是作為“異步電機(jī)”的同義詞使用，而其他一些國(guó)家則只使用“異步電機(jī)”一詞來(lái)表示這兩種概念。

歷史

   異步電機(jī)在1885年由意大利物理學(xué)家和電氣工程師費(fèi)拉里斯發(fā)明。1888年，提出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作了嚴(yán)格的科學(xué)描述，為以后開(kāi)發(fā)異步電動(dòng)機(jī)、自起動(dòng)電動(dòng)機(jī)奠定了基礎(chǔ)。費(fèi)拉里斯相信他所提出的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論以及他所開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品在科學(xué)上的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)物質(zhì)上的價(jià)值，因此他有意不為自己的發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利，而是在實(shí)驗(yàn)室向公眾演示這些最新成果。他還倡導(dǎo)使用交流電系統(tǒng)。同年，尼古拉·特斯拉在美國(guó)取得了感應(yīng)電機(jī)的專(zhuān)利。一年之后，Mikhail Dolivo-Dobrovolsky發(fā)明籠型異步電機(jī)。異步電機(jī)的發(fā)展迅速，對(duì)于相同大小的異步電機(jī)，額定功率由1897年的5.5kW發(fā)展到1976年的74.6kW。鼠籠型異步電機(jī)是使用最廣泛的異步電機(jī)。

概念

    電機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，從而叫為異步電機(jī)。它和感應(yīng)電機(jī)基本上是相同的。$\text{s=(n_s-n)/n_s}$。s為轉(zhuǎn)差率，$n_s$為磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。

分類(lèi)

   異步電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)繁多，有防爆型三相異步電動(dòng)機(jī)、ys系列三相異步電動(dòng)機(jī)、y、y2系列三相異步電動(dòng)機(jī)、YVP系列變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)等等.

原理

    三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組加對(duì)稱(chēng)電壓后，產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)氣隙磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體切割該磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。由于轉(zhuǎn)子繞組處于短路狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)子電流。轉(zhuǎn)子電流與氣隙磁場(chǎng)相互作用就產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一定低于磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速，因?yàn)橹挥羞@樣轉(zhuǎn)子導(dǎo)體才可以感應(yīng)電勢(shì)從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩。所以該電機(jī)被稱(chēng)為異步機(jī)，也叫感應(yīng)電機(jī)。

特點(diǎn)

• 小型輕量化。

• 易實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速超過(guò)10 000r/min 的高速旋轉(zhuǎn)。

• 高速低轉(zhuǎn)矩時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)效率高。

• 低速時(shí)有高轉(zhuǎn)矩，以及有寬泛的速度控制范圍。

• 高可靠性（堅(jiān)固）。

• 制造成本低。

• 控制裝置的簡(jiǎn)單化。

    異步電動(dòng)機(jī)的基本特點(diǎn)是，轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源相連，其定子電流直接取自交流電力系統(tǒng)；與其他電機(jī)相比，異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用、維護(hù)方便，運(yùn)行可靠性高，重量輕，成本低。以三相異步電動(dòng)機(jī)為例，與同功率、同轉(zhuǎn)速的直流電動(dòng)機(jī)相比，前者重量只及后者的二分之一，成本僅為三分之一。異步電動(dòng)機(jī)還容易按不同環(huán)境條件的要求，派生出各種系列產(chǎn)品。它還具有接近恒速的負(fù)載特性，能滿(mǎn)足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械拖動(dòng)的要求。其局限性是，它的轉(zhuǎn)速與其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速有固定的轉(zhuǎn)差率(見(jiàn)異步電機(jī))，因而調(diào)速性能較差，在要求有較寬廣的平滑調(diào)速范圍的使用場(chǎng)合(如傳動(dòng)軋機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、大型機(jī)床等)，不如直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)、方便。此外,異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí),從電力系統(tǒng)吸取無(wú)功功率以勵(lì)磁，這會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的功率因數(shù)變壞。因此，在大功率、低轉(zhuǎn)速場(chǎng)合(如拖動(dòng)球磨機(jī)、壓縮機(jī)等)不如用同步電動(dòng)機(jī)合理。

由于異步電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)量大,使用面廣,要求其必須有繁多的品種、規(guī)格與各種機(jī)械配套。因此，異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)特別要注意標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。在各類(lèi)系列產(chǎn)品中，以產(chǎn)量最大、使用最廣的三相異步電動(dòng)機(jī)系列為基本系列；此外還有若干派生系列(在基本系列基礎(chǔ)上作部分改變導(dǎo)出的系列)、專(zhuān)用系列(為特殊需要設(shè)計(jì)的具有特殊結(jié)構(gòu)的系列)。

試驗(yàn)

    2010年6月2日，財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展改革委聯(lián)合出臺(tái)《關(guān)于印發(fā)節(jié)能產(chǎn)品惠民工程高效電機(jī)推廣實(shí)施細(xì)則的通知》，將高效電機(jī)納入節(jié)能產(chǎn)品惠民工程實(shí)施范圍，采取財(cái)政補(bǔ)貼方式進(jìn)行推廣。

試驗(yàn)臺(tái)與測(cè)試設(shè)

研制高效電機(jī)的同時(shí)，采用變頻調(diào)速技術(shù)是另一項(xiàng)行之有效的節(jié)能措施。高效電機(jī)和變頻電機(jī)試驗(yàn)對(duì)測(cè)試設(shè)備的功能及性能指標(biāo)提出了較高的要求，為了準(zhǔn)確獲取電機(jī)的效率，應(yīng)該采用帶微處理器的寬頻功率分析儀和準(zhǔn)確級(jí)較高的變頻電量變送器/傳感器。

應(yīng)用

    異步電機(jī)是一種交流電機(jī)，其負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定關(guān)系。還隨著負(fù)載的大小發(fā)生變化。負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越低。異步電機(jī)包括感應(yīng)電機(jī)、雙饋異步電機(jī)和交流換向器電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用最廣，在不引起誤解或混淆的情況下，一般可稱(chēng)感應(yīng)電機(jī)為異步電機(jī)。

    普通異步電機(jī)的定子繞組接交流電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源連接。因此，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠以及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。異步電機(jī)有較高的運(yùn)行效率和較好的工作特性，從空載到滿(mǎn)載范圍內(nèi)接近恒速運(yùn)行，能滿(mǎn)足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)要求。異步電機(jī)還便于派生成各種防護(hù)型式，以適應(yīng)不同環(huán)境條件的需要。異步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須從電網(wǎng)吸取無(wú)功勵(lì)磁功率，使電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞。因此，對(duì)驅(qū)動(dòng)球磨機(jī)、壓縮機(jī)等大功率、低轉(zhuǎn)速的機(jī)械設(shè)備，常采用同步電機(jī)。由于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速有一定的轉(zhuǎn)差關(guān)系，其調(diào)速性能較差(交流換向器電動(dòng)機(jī)除外)。對(duì)要求較寬廣和平滑調(diào)速范圍的交通運(yùn)輸機(jī)械、軋機(jī)、大型機(jī)床、印染及造紙機(jī)械等，采用直流電機(jī)較經(jīng)濟(jì)、方便。但隨著大功率電子器件及交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，適用于寬調(diào)速的異步電機(jī)的調(diào)速性能及經(jīng)濟(jì)性已可與直流電機(jī)的相媲美。

    異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)，其功率范圍從幾瓦到上萬(wàn)千瓦，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用最廣泛的電動(dòng)機(jī)，為多種機(jī)械設(shè)備和家用電器提供動(dòng)力。例如機(jī)床、中小型軋鋼設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵、輕工機(jī)械、冶金和礦山機(jī)械等，大都采用三相異步電動(dòng)機(jī)（Asynchronous Motor）拖動(dòng)；電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)器等家用電器中則廣泛使用單相異步電動(dòng)機(jī)。異步電機(jī)也可作為發(fā)電機(jī)，用于風(fēng)力發(fā)電廠和小型水電站等。

維修

• 通電后電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，但無(wú)異響，也無(wú)異味和冒煙

1．故障原因

①電源未通（至少兩相未通） ；

②熔絲熔斷（至少兩相熔斷） ；

③過(guò)流繼電器調(diào)得過(guò)小；

④控制設(shè)備接線錯(cuò)誤。

2．故障排除

①檢查電源回路開(kāi)關(guān)，熔絲、接線盒處是否有斷點(diǎn)，修復(fù)；

②檢查熔絲型號(hào)、熔斷原因，換新熔絲；

③調(diào)節(jié)繼電器整定值與電動(dòng)機(jī)配合；

④改正接線。

二、通電后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，然后熔絲燒斷

1．故障原因

①缺一相電源，或定干線圈一相反接；

②定子繞組相間短路；

③定子繞組接地；

④定子繞組接線錯(cuò)誤；

⑤熔絲截面過(guò)小；

⑥電源線短路或接地。

⑦轉(zhuǎn)子軸承磨損

2．故障排除

①檢查刀閘是否有一相未合好，可電源回路有一相斷線；消除反接故障；

②查出短路點(diǎn)，予以修復(fù)；

③消除接地；

④查出誤接，予以更正；

⑤更換熔絲；

⑥消除接地點(diǎn)。

三、通電后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)有嗡嗡聲

l．故障原因

①定、轉(zhuǎn)子繞組有斷路（一相斷線）或電源一相失電；

②繞組引出線始末端接錯(cuò)或繞組內(nèi)部接反；

③電源回路接點(diǎn)松動(dòng)，接觸電阻大；

④電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)大或轉(zhuǎn)子卡住；

⑤電源電壓過(guò)低；

⑥小型電動(dòng)機(jī)裝配太緊或軸承內(nèi)油脂過(guò)硬；

⑦軸承卡住。

2．故障排除

①查明斷點(diǎn)予以修復(fù)；

②檢查繞組極性；判斷繞組末端是否正確；

③緊固松動(dòng)的接線螺絲，用萬(wàn)用表判斷各接頭是否假接，予以修復(fù)；

④減載或查出并消除機(jī)械故障，

⑤檢查是還把規(guī)定的 ? 接法誤接為 Y；是否由于電源導(dǎo)線過(guò)細(xì)使壓降過(guò)大,予以糾正；

⑥重新裝配使之靈活；更換合格油脂；

⑦修復(fù)軸承。

四、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難，額定負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速較多

1．故障原因

①電源電壓過(guò)低；

②? 接法電機(jī)誤接為 Y；

③籠型轉(zhuǎn)子開(kāi)焊或斷裂；

④定轉(zhuǎn)子局部線圈錯(cuò)接、接反；

③修復(fù)電機(jī)繞組時(shí)增加匝數(shù)過(guò)多；

⑤電機(jī)過(guò)載。

2．故障排除

①測(cè)量電源電壓，設(shè)法改善；

②糾正接法；

③檢查開(kāi)焊和斷點(diǎn)并修復(fù)；

④查出誤接處，予以改正；

⑤恢復(fù)正確匝數(shù)；

⑥減載。

五、電動(dòng)機(jī)空載電流不平衡，三相相差大

1．故障原因

①重繞時(shí)，定子三相繞組匝數(shù)不相等；

②繞組首尾端接錯(cuò)；

③電源電壓不平衡；

④繞組存在匝間短路、線圈反接等故障。

2．故障排除

①重新繞制定子繞組；

②檢查并糾正；

③測(cè)量電源電壓，設(shè)法消除不平衡；

④峭除繞組故障。

六、電動(dòng)機(jī)空載，過(guò)負(fù)載時(shí)，電流表指針不穩(wěn)，擺動(dòng)

1．故障原因

①籠型轉(zhuǎn)子導(dǎo)條開(kāi)焊或斷條；

②繞線型轉(zhuǎn)子故障（一相斷路）或電刷、集電環(huán)短路裝置接觸不良。

2．故障排除

①查出斷條予以修復(fù)或更換轉(zhuǎn)子；

②檢查繞轉(zhuǎn)子回路并加以修復(fù)。

七、電動(dòng)機(jī)空載電流平衡,但數(shù)值大

1．故障原因

①修復(fù)時(shí)，定子繞組匝數(shù)減少過(guò)多；

②電源電壓過(guò)高；

③Y 接電動(dòng)機(jī)誤接為 ?；

④電機(jī)裝配中，轉(zhuǎn)子裝反，使定子鐵芯未對(duì)齊，有效長(zhǎng)度減短；

⑤氣隙過(guò)大或不均勻；

⑥大修拆除舊繞組時(shí)，使用熱拆法不當(dāng)，使鐵芯燒損。

2．故障排除

①重繞定子繞組，恢復(fù)正確匝數(shù)；

②設(shè)法恢復(fù)額定電壓；

③改接為 Y；

④重新裝配；

③更換新轉(zhuǎn)子或調(diào)整氣隙；

⑤檢修鐵芯或重新計(jì)算繞組，適當(dāng)增加匝數(shù)。

八、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)響聲不正常,有異響

1．故障原因

①轉(zhuǎn)子與定子絕緣紙或槽楔相擦；

②軸承磨損或油內(nèi)有砂粒等異物；

③定轉(zhuǎn)子鐵芯松動(dòng)；

④軸承缺油；

⑤風(fēng)道填塞或風(fēng)扇擦風(fēng)罩，

⑥定轉(zhuǎn)子鐵芯相擦；

⑦電源電壓過(guò)高或不平衡；

⑧定子繞組錯(cuò)接或短路。

2．故障排除

①修剪絕緣，削低槽楔；

②更換軸承或清洗軸承；

③檢修定、轉(zhuǎn)子鐵芯；

④加油；

⑤清理風(fēng)道；重新安裝置；

⑥消除擦痕，必要時(shí)車(chē)內(nèi)小轉(zhuǎn)子；

⑦檢查并調(diào)整電源電壓；

⑧消除定子繞組故障。

九、運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)振動(dòng)較大

1．故障原因

①由于磨損軸承間隙過(guò)大；

②氣隙不均勻；

③轉(zhuǎn)子不平衡；

④轉(zhuǎn)軸彎曲；

⑤鐵芯變形或松動(dòng)；

⑥聯(lián)軸器（皮帶輪）中心未校正；

⑦風(fēng)扇不平衡；

⑧機(jī)殼或基礎(chǔ)強(qiáng)度不夠；

⑨電動(dòng)機(jī)地腳螺絲松動(dòng)；

⑩籠型轉(zhuǎn)子開(kāi)焊斷路；繞線轉(zhuǎn)子斷路；加定子繞組故障。

2．故障排除

①檢修軸承，必要時(shí)更換；

②調(diào)整氣隙，使之均勻；

③校正轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡；

④校直轉(zhuǎn)軸；

⑤校正重疊鐵芯，

⑥重新校正，使之符合規(guī)定；

⑦檢修風(fēng)扇，校正平衡，糾正其幾何形狀；

⑧進(jìn)行加固；

⑨緊固地腳螺絲；

⑩修復(fù)轉(zhuǎn)子繞組；修復(fù)定子繞組。