厂用电动机

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厂用电动机第一节厂用交流异步电机结构及原理（2h）第三节厂用电动机变频调速器（1h）第四节厂用电动机的运行（4h）

1第一节厂用交流异步电机结构及原理（2h）

2一、厂用电动机的结构厂用电动机主要采用异步电动机，异步电动机也分为定子和转子两部分。

3（一）定子定子结构包括铁芯、绕组及机座等部分，绕组嵌放在定子铁芯槽中。定子铁芯槽：在小容量低压电动机中，多采用半闭口槽，中等容量低压电动机多采用半开口槽，大容量电动机多采用开口槽。定子绕组所用电磁线：小容量低压电动机多用高强度聚脂漆包线，容量低压电动机和大容量电动机则用绝缘扁线。定子铁芯固定在机座内，中小型电动机的机座及其前后端盖用铸铁铸成，大型电动机则用钢板焊成。

4定子绕组的连接：（a）星形连接；（b）三角形连接

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6定子三相绕组可以连成星形（Ｙ）或三角形（△）。使用电机时，要根据电机铭牌上的额定电压和电源电压确定接线方法。目前常用的中小型电动机铭牌上给出有关接线方法的数据有两种：一种是额定电压380/220V，接线Ｙ/△它表明这种电动机定子每相绕组的额定电压是220V。如果电源的线电压是220V，则采用三角形接法，如果电源的线电压是380V，则采用星形接法。另一种是，额定电压是380V，接法三角形。它表明这种电动机每相绕组的额定电压是380V。若电源的线电压也是380V，就采用三角形接法。

7（二）转子转子由装在轴上的带槽铁芯和嵌在铁芯上的绕组所组成。铁芯通常用彼此绝缘的硅钢片叠成，以减少铁损。绕组又分鼠笼式和绕线式两种。1、鼠笼式转子鼠笼式转子的结构由安放在转子铁芯槽里的铜条组成，铜条的两端各用一个铜环焊接起来，形成一个圆柱形笼子。额定功率在100KW以下的鼠笼式电动机的转子绕组连同作冷却用的风扇常用铝铸成，称为铸铝转子。为了提高电动机的起动转矩和减少起动电流，转子绕组可制成双笼式或深槽式。

8（a）鼠笼绕组；（b）鼠笼式转子　　　　（ｃ）铸铝转子鼠笼式转子（ｃ）

9２、绕线式转子绕线式转子的绕组和定子绕组相似，也是由绝缘导线做成绕组元件，放在转子铁芯槽内，然后连接成对称的三相绕组。转子三相绕组通常连接成星形，星形绕组的三根端线，接到装在转轴上的三个滑环上，通过一组电刷引出来与外电路变阻器相连接，以便起动电动机。绕线式转子轴上装有三个滑环，故又叫做滑环式转子。绕线式电动机的结构复杂，价格较贵，用于起重和需要大起动转矩的设备上，以及某些对调速要求不高但容量又较大的场合。

10（a）转子结构；（b）外加变阻器的连接1—绕组；2—滑环；3—轴；4—电刷；5—变阻器

11二、异步电动机的工作原理１、旋转磁场定子绕组中通入三相电流后，三相电流产生的合成磁场是随电流的交变而在空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。异步电动机所以能装转动起来，其必要条件就是定子绕组产生旋转磁场。简化的定子绕组

12定子旋转磁场

13旋转磁场的转向：磁场旋转的方向决定于三相定子绕组内电流流过的先后顺序（也叫相序），如三相电流相序为A→B→C，磁场旋转的方向是顺时针方向。如任意对调其中两根相线，磁场就会反方向，即逆时针方向旋转。旋转磁场的转速：

14２、感应电动机的工作原理由于定子旋转磁场与静止的转子之间有相对运动，所以转子上的绕组导体便切割定子旋转磁场的磁力线而产生感应电流，其方向用右手定则确定。带电流的转子绕组与定子旋转磁场相互作用将产生电磁力，其方向用左手定则确定。这些电磁力对转轴形成一个与旋转磁场同方向的电磁转矩，驱使转子沿旋转磁场的方向以的转速n旋转，这就是异步电动机的工作原理。

15３、感应电动机的转速与转差率电动机转子的转速（n）是永远小于旋转磁场的转速（n1），定义转差率

16４、电动机的启动电流(1)当电动机的转子静止时，定子绕组加上电源以后，其周围将有旋转磁场转动，因转子静止，旋转磁场将以全速切割转子导体，所以，转子导体电流很大，通常为电动机的额定电流4～7倍。(2)电动机转速上升以后，旋转磁场和转子导体的相对速度降低，故起动电流随转速升高而逐渐减小，直到转速达额定值时，电动机定子电流将为额定电流。(3)因电动机的起动电流很大，所以在起动时，为了避免扰动电网，必须对起动电流进行限制。限制的方法主要是降低电动机起动时的端电压。(4)虽然电动机的起动电流很大，但起动功率因数很低，所以起动转矩并不与起动电流成正比增加。所以电动机起动转矩并不是很大的，一般为额定转矩的2～2.5倍。

17５、异步电动机的机械特性

18三、异步电动机的启动1、磁力启动器直接起动：磁力起动器是由交流接触器和热继电器组成的组合电器，供远距离直接控制三相异步电动机的起动、停止和正反转之用。它对电动机具有过载和低电压保护作用；若与熔断器配合，还能对电动机进行短路保护。此方法虽然简单，由于起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。

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20２、常见的降压启动星一三角起动器原理接线图自耦减压起动器接线图

21起动方法起动电压相对值（电动机相电压）起动电流相对值（供电变压器线电流）起动转矩相对值启动设备直接起动111最简单串电抗起动一般Y－△起动简单，只适用于D联结380V电机自耦降压起动较复杂这里介绍的几种鼠笼型电动机降压起动的方法，主要目的是限制起动电流，但同时起动转矩也不同程度的降低了，因此只适用于轻空载起动。

22３、变频软启动：软启动顾名思义，就是不直接启动，而是慢慢的、一点一点的启动。比如在电机的输入端一点一点地把电压从零升高到额定电压，频率由零渐渐的变化到额定频率，这样电机在启动过程中的启动电流，就由过去不可控的过载冲击电流变成为可控的、可根据需要调解大小的启动电流。电机启动的全过程都不存在冲击转矩，而是平滑的启动运行。这就是所谓的电动机的软启动。现在的软启动有两种做法：一种是利用晶闸管交流调压技术制作软启动器来实现软启动，实质上是降压启动；一种是采用变频器控制实现软启动。

234、绕线式异步电动机的启动：（1）转子回路串电阻启动

244、绕线式异步电动机的启动：（1）转子回路串电阻启动

25四、异步电动机的调速调速的途径：变频、变磁极对数、变转差率改变转差率改变电源电压：调压调速转子串电阻调速（绕线式）

26变频调速：

27第三节厂用电动机变频调速器（1h）

28风机泵类等负荷采用变频调速技术实现节能运行是我国节能的一项重点推广技术。火电厂风机水泵用电动机多为6kV及以上高压大功率电机，国内外厂家生产的高压变频器已在我国火电厂开始投入运行。火力发电厂内适合配置高压变频器的典型负载有：风机类：送风机、引风机、一次风机、排粉机泵类：给水泵、循环水泵、灰浆泵、凝结水泵。

29一、火电厂风机水泵用高压变频器系统集成

30二、常用的高压变频器拓扑结构1、电流型高压变频器

312、功率单元串联式多电平高压变频器

323、三电平高压变频器

334、电容箝位的四电平高压变频器

345、功率器件直接串联的高压变频器

356、电压型高-低-高式高压变频调速系统

36第四节厂用电动机的运行（4h）

37一、厂用电动机允许温度及温升1、所有高、低压，交、直流电动机在额定环境温度时，可按制造厂家铭牌数据运行。2、电动机在额定负荷及环境温度不超过40℃的情况下长期连续运行时，电动机各部允许温升及最高温度参照下表执行：

38电动机各部名称各级绝缘情况下的允许温度和温升值A级E级B级F级H级T(℃)Q(℃)T(℃)Q(℃)T(℃)Q(℃)T(℃)Q(℃)T(℃)Q(℃)tRtRtRtRtRtRtRtRtRtR定子绕组9510055601051156575110120708012514085100145165105125转子绕组10010055601051156575110120708012514085100145165105125定子铁心10010050601051157575110120708012514085100145165105125滑环10010060601051157575110120708012514085100145165105125滚动轴承80100406080115407580100408080140451008016540125滑动轴承95100556095115557595120558095140551009516555125注：在环境温度为40℃时。t为用温度计法所测的温度，R为用电阻法所测的温度，T表示最高允许温度，Q为允许温升。

393、电动机入口风温度最低不应低于5℃，最高不得超过50℃；装有通风道的电动机在冬季应适当调节通风挡板限制进风量。4、电动机空气冷却器的入口水温不应低于5℃，以免空气冷却器凝结水珠。5、若环境温度超过40℃，应降低电动机负荷电流，环境温度低于40℃时，可以增加电动机负荷电流，其增减值规定如下表：6、给水泵、循环泵电动机风温与负荷关系如下表：环境温度（℃）25℃以下30℃35℃40℃45℃50℃定子电流增减（%）+8+6+40-6-14入口风温（℃）50℃45℃40℃35℃25℃20℃以下定子电流为额定值（%）7587.595100105107.5

40二、电压、振动与串动允许值1、电动机允许在额定电压+10%至-5%的范围内运行，其额定出力不变。当电压升高其额定电压的+10%时，电动机电流相应减少其额定值的10%；当电压降低其额定值的-5%时，电动机电流相应增加其额定值的5%。2、电动机在额定电压运行时，相间电压的不平衡不得超过5%。三相电流不平衡值不得超过10%，即I不平衡=（Imax-Imin）/Imin×100%，其任何一相电流不得超过额定值。

413、运行中电动机振动和串动不得超过下表规定值：额定转速（r/min）300015001000750及以下振动值（mm）0.050.0850.100.12滑动轴承串动值（mm）0.02~0.04滚动轴承串动值（mm）不允许

42三、厂用电动机的运行维护和检查1、厂用电动机保险定值的选择（1）对一台电动机的保险定值为：Ih=Iq/2.5Ih—电动机保险熔片额定电流Iq—电动机启动电流；普通鼠笼式电动机：Iq/IN=4-7深槽式电动机：Iq/IN=4-6.5；双鼠笼式电动机：Iq/IN=4-6；直流电动机：Iq/IN=5。（2）对于数台电动机保险熔片定值为：Ih=KΣIN-1+IqmaxIh—电动机保险熔片额定电流。K—同时系数。ΣIN-1—除最大容量电动机外其余电动机的额定电流之和，Iqmax—最大一台电动机的启动电流。

432、电动机启动前的检查和试运行（1）电动机送电前的检查：工作已全部结束，安全措施均已拆除；工作票全部注销，电动机外表清洁，无漏水，底脚螺丝紧固，外壳接地良好；测量绝缘电阻，并将测量结果记入绝缘电阻记录薄内；有条件的应手动盘车，无卡住现象，且定、转子间无摩擦声；接线头接好，接线盒完整，靠背轮及罩子上好。开关、刀闸灵活，接触良好，电源保险完整。其定值符合要求，转子回路启动装置完好，电刷接触面紧密。二次回路完整，保护、仪表、信号正确。

44（2）开启试运转检查项目：：电动机转动方向正确，声音正常；电流、振动及轴向串动值，各温度在允许值内；油环带油良好；电动机内无火花和焦糊味；检查事故按钮的完整情况；绕线式电动机启动电阻的状况（电阻全部投入）和滑环短接装置的状态；电刷无冒火，跳动、发热、碎裂、卡涩。做电动机投入和停止的联动试验。

45（3）电动机的启动规定：A、电动机正常启动、停止操作由使用专业运行值班人员负责；在特殊情况下，经值长和使用专业值班管理人员同意，可以由电气运行人员协助启动、停止。B、启动、停止电动机应注意下列事项：►送电源应先送一次电源，后送二次电源；端电源时，应先端二次电源，后端一次电源；在操作过程中，严禁误碰“启动”按钮。►电动机严禁带负荷启动，启动时注意电流返回时间与以往比较不可过长，若启动时反转（自转）应采取措施防止反转，启动后负荷电流不应超过正常值，振动、响声无异常。

46►正常情况下，鼠笼式转子的电动机允许在冷态下启动2次，（热态下启动一次，每次间隔时间不得小于5分钟），只有在处理事故或启动时间不超过2~3秒的电动机才可多启动一次；以后则需隔15~30分钟后方可启动（视电动机外壳温度而定），启动后应检查电动机。►开关合上后，当电动机转动有异常鸣声或启动后电流迟迟不返回，应立即停止电动机。►电动机正常应在空载状态下停止运行，若做备用可不取电源，若不做备用或进行检修应取掉电源。►停止电动机切断开关后，注意电流表计返回时间。►备用设备的电动机联动时，应分析联动原因。►启动后电动机冒烟、着火应立即停下。►绕线电动机启动时，还应注意启动装置投入良好。

473、电动机运行总的检查与维护电动机使用专业值班人员对电动机应进行定期检查，电气运行人员应对运行中的电动机每班应进行定期检查，其内容如下：电动机周围无杂物，无漏水、漏汽现象；电动机各部声音正常，温度在规定范围内；电动机的振动和串动不超过允许值；轴承油位正常，油环转动良好，无漏油现象；电缆无漏油、保险及接头不发热；电机外壳接地线牢固；

48电机外壳接地线牢固；电动机无异常焦臭味及冒烟；电动机电流是否在规定值内变化；各开关信号指示及电动机控制装置应完整良好；直流电动机还应检查：电刷无冒火、摆动、卡死、严重磨损等现象，刷辫子接触应牢固，无碰壳现象；整流子表面清洁，光滑无磨损过热等现象。上述检查中发现异常，应立即报告值长、专业，立即采取措施，尽快消除缺陷。

494、电动机的异常情况及事故处理(1)电动机启动不良：现象：开关合上，电动机不转，嗡嗡发响；电流显示摆到最大不返回或返回后超过正常值；开关合上，转速达不到正常转速；开关合上，立即跳开。

50处理：拉开开关，检查原因。检查机械部分有无卡死；检查开关三相触头是否接触良好，定子回路是否断线，熔断器是否熔断；检查转子是否开路，启动器是否完好；检查启动电压是否太低。开关合上立即跳闸，应查明原因后方可重新启动。

51(2)电动机运行中跳闸：现象：电流显示突然为零；开关跳闸，绿色显示，喇叭响；保护掉牌。处理：a.立即启动备用电动机。b.如无备用电动机，对生产又有影响时，经检查无明显故障时可强送一次（人身事故除外）。c.故障电动机停电后，进行全面检查和测量绝缘电阻，检查内容如下：

52（a）电动机回路是否有短路或接地；（b）保护或保险定值是否太小；（c）转动机械是否卡住；（d）检查开关操作机构是否有问题；（e）检查跳闸回路及合闸回路是否正常；（f）检查是否电压过低；（g）检查是否保护误动或人员误碰开关、误碰事故按钮；（h）若过流保护动作跳闸，查明电缆无故障，电机线圈无异常，可重合一次开关。

53(3)电动机启动时，保险熔断或保护动作开关跳开。现象：a.电流冲击很大，突然降至零，保护掉牌。处理：检查开关、电缆、电动机内有无短路或接地以及电动机绕组是否开路；检查保险容量是否符合要求；检查有无机械卡死；检查绕线式电动机的滑环，启动电阻有无短路现象；通知继电保护班检查保护定值是否太小，过流保护时间是否足够。

54(4)电动机缺相（两相）运行现象：电动机声音不正常，转速低于正常值；电流指示升高或降到零（当装有电流变送器的一相断线时，电流显示为零）；电动机可能过热；低压电动机的电源开关或启动开关可能有不正常响声。处理：设法停止该电动机运行，检查熔断器是否熔断，定子回路是否良好；检查开关三相是否接触良好。