電機的工作原理及常見故障分析

1、電機的工作原理電機的工作原理 及常見故障分析及常見故障分析 第一章：概論第一章：概論 單相異步電機是用單相電源供電，作為驅動用的一類異步電動機。它與單相異步電機是用單相電源供電，作為驅動用的一類異步電動機。它與工業(yè)上應用的三相異步電機主要不同就在于它要在單相電流條件下工作。工業(yè)上應用的三相異步電機主要不同就在于它要在單相電流條件下工作。這樣，就要求單相異步電機在定子上具有適于單相電流工作的繞組結構，這樣，就要求單相異步電機在定子上具有適于單相電流工作的繞組結構，而在轉子上則與三相異步電機相同，均為結構簡單、可靠的籠形短路轉子。而在轉子上則與三相異步電機相同，均為結構簡單、可靠的籠形短路轉子。由

2、于它可以直接使用民用電源，并具有結構簡單、成本低廉、運行可靠、由于它可以直接使用民用電源，并具有結構簡單、成本低廉、運行可靠、維修方便等一系列優(yōu)點，所以被廣泛地應用日常生活和各行各業(yè)的小功率維修方便等一系列優(yōu)點，所以被廣泛地應用日常生活和各行各業(yè)的小功率驅動中。驅動中。 單相異步電機與同容量的三相異步電機比較，體積較大而運行性能較差，單相異步電機與同容量的三相異步電機比較，體積較大而運行性能較差，所以多是制成小型和微型產品，隨著生活水平的提高，各式驅動微電機已成為人所以多是制成小型和微型產品，隨著生活水平的提高，各式驅動微電機已成為人們所不可缺少的一部分。在一些發(fā)達國家的家庭中，約有五、六十臺

3、微電機在服們所不可缺少的一部分。在一些發(fā)達國家的家庭中，約有五、六十臺微電機在服務著；務著； 我們志高電機廠主要是生產空調風扇電機，也屬于單相異步微電機類，產我們志高電機廠主要是生產空調風扇電機，也屬于單相異步微電機類，產量已從量已從19991999年開廠時的十幾萬臺增加到至今的上千萬臺，這就表明單相異步電機年開廠時的十幾萬臺增加到至今的上千萬臺，這就表明單相異步電機的市場潛力很大，這同時也要求我們向組織自動化大批量生產，使電機質量提高，的市場潛力很大，這同時也要求我們向組織自動化大批量生產，使電機質量提高，成本降低的方向發(fā)展。現(xiàn)電機廠已逐步用機械落線取代手工落線。同時在設計方成本降低的方向發(fā)

4、展。現(xiàn)電機廠已逐步用機械落線取代手工落線。同時在設計方面吸收國外先進國家的設計方法，如日本的合成電流分析法，面吸收國外先進國家的設計方法，如日本的合成電流分析法，美國的美國的MATLABMATLAB分分析法析法編入計算機運行程序，對電機的優(yōu)化設計起了關鍵性的作用，從為公司提供編入計算機運行程序，對電機的優(yōu)化設計起了關鍵性的作用，從為公司提供物美價廉的產品提供了必備的條件。物美價廉的產品提供了必備的條件。 第二章：電動機原理及基本結構第二章：電動機原理及基本結構 1 1、概述、概述 電動機（以下簡稱電機）是把電能通過磁場作為中間媒介轉變?yōu)闄C械能電動機（以下簡稱電機）是把電能通過磁場作為中間媒介轉

5、變?yōu)闄C械能的裝置，用來帶動各種機械的動力。電機工作時可分為直流電機和交流電機。的裝置，用來帶動各種機械的動力。電機工作時可分為直流電機和交流電機。 按交流電機的相數，又可分為單相電機和多相電機，常見的多相電機是按交流電機的相數，又可分為單相電機和多相電機，常見的多相電機是三相電機，按使用交流電的頻率又可分為低頻，中頻和高頻電機，常用的是使用三相電機，按使用交流電的頻率又可分為低頻，中頻和高頻電機，常用的是使用50HZ50HZ，60HZ60HZ的二頻電機，單相交流電機的種類按結構原理可分為單相同步電機，的二頻電機，單相交流電機的種類按結構原理可分為單相同步電機，步進電機，罩極電機和異步電機等。步

6、進電機，罩極電機和異步電機等。 電機廠目前生產的各種空調風扇電機都是單相低頻（電機廠目前生產的各種空調風扇電機都是單相低頻（50HZ50HZ、60HZ60HZ）異）異步電機。步電機。 2 2、電機的基本結構、電機的基本結構2.12.1、電機主要由定子和轉子兩部分組成，另外還有端蓋（機殼）軸承等輔助性零、電機主要由定子和轉子兩部分組成，另外還有端蓋（機殼）軸承等輔助性零件構成。件構成。 定子定子 定子主要作用是生產電磁轉矩；定子由鐵芯、定子繞組組成相對固定部分。鐵定子主要作用是生產電磁轉矩；定子由鐵芯、定子繞組組成相對固定部分。鐵芯是電機磁路的一部分。由硅鋼片疊壓而成，定子繞組一般采用漆包線繞成

7、的散芯是電機磁路的一部分。由硅鋼片疊壓而成，定子繞組一般采用漆包線繞成的散嵌線圈，它在電機中通電后具有產生磁場的功能，也是電路的一部分。嵌線圈，它在電機中通電后具有產生磁場的功能，也是電路的一部分。 轉子轉子 轉子的主要作用是傳遞電動功率（輸出轉矩）；轉子主要由轉軸、鐵芯、繞組轉子的主要作用是傳遞電動功率（輸出轉矩）；轉子主要由轉軸、鐵芯、繞組組成轉動部分。轉子上的鐵芯是產生電動勢的主體部分與定子鐵芯一樣由沖有均組成轉動部分。轉子上的鐵芯是產生電動勢的主體部分與定子鐵芯一樣由沖有均勻槽硅鋼片疊壓而成。但不同的電機，其定子與轉子上的槽數是不相同的。轉軸勻槽硅鋼片疊壓而成。但不同的電機，其定子與轉

8、子上的槽數是不相同的。轉軸與鐵芯緊構在一起。與鐵芯緊構在一起。 2.22.2、轉子繞組有鼠籠型和繞線型兩種。、轉子繞組有鼠籠型和繞線型兩種。 鼠籠式電動機的轉子鼠籠式電動機的轉子 是由鐵芯和嵌在鐵芯上閉合導體構成的。閉合體由嵌在鐵芯槽中的鋁條（或銅是由鐵芯和嵌在鐵芯上閉合導體構成的。閉合體由嵌在鐵芯槽中的鋁條（或銅條）和鐵芯兩端分別有環(huán)形端環(huán)把所有導條連接在一起的。這些導體的鋁條是鑄條）和鐵芯兩端分別有環(huán)形端環(huán)把所有導條連接在一起的。這些導體的鋁條是鑄成的，形狀像個鼠籠，故稱這種電機叫鼠籠式電機。成的，形狀像個鼠籠，故稱這種電機叫鼠籠式電機。 繞型轉子繞型轉子 則是在每個槽內嵌有對稱的繞組，這

9、些繞組都是用絕緣導線繞成的，這些繞組則是在每個槽內嵌有對稱的繞組，這些繞組都是用絕緣導線繞成的，這些繞組用一定的方法規(guī)律有機的連成整體構成電機電路的一部分。用一定的方法規(guī)律有機的連成整體構成電機電路的一部分。 電機廠生產的空調風扇電機的轉子是采用鼠籠式轉子。電機廠生產的空調風扇電機的轉子是采用鼠籠式轉子。 3 3、電機原理、電機原理3.13.1、異步電機的定轉子構成的電磁關系、異步電機的定轉子構成的電磁關系 在定子磁場的一對在定子磁場的一對NSNS極之間放置一只可自由轉動的鼠籠狀繞組（轉子）。極之間放置一只可自由轉動的鼠籠狀繞組（轉子）。當定子磁極逆時針旋轉時，轉子是靜止的，鼠籠轉子的繞組與旋

10、轉磁場之間存在當定子磁極逆時針旋轉時，轉子是靜止的，鼠籠轉子的繞組與旋轉磁場之間存在相對運動，轉子的導體被切割磁力線，在導體中產生感應電動勢和電流，根據右相對運動，轉子的導體被切割磁力線，在導體中產生感應電動勢和電流，根據右手定則可知轉子導體上半部的電動勢和電流方向由外向里，用手定則可知轉子導體上半部的電動勢和電流方向由外向里，用X X表示；下半部則表示；下半部則又里向外，用又里向外，用表示。又因為載流導體在磁場中受力的作用，力表示。又因為載流導體在磁場中受力的作用，力F F方向可用左手定方向可用左手定則確定，轉子上半部分導體所受的力則確定，轉子上半部分導體所受的力F F方向向左，下半部分方向

11、向左，下半部分F F的方向向右，這一對的方向向右，這一對力大小相等，方向相反，因此形成轉動力矩（簡稱轉矩），這個鼠籠式轉子受轉力大小相等，方向相反，因此形成轉動力矩（簡稱轉矩），這個鼠籠式轉子受轉矩作用順著磁場方向轉動起來。由上述可見，鼠籠式轉子要能轉動，首先具備條矩作用順著磁場方向轉動起來。由上述可見，鼠籠式轉子要能轉動，首先具備條件是定子必須有旋轉磁場作用。件是定子必須有旋轉磁場作用。 3.23.2、旋轉磁場的產生、旋轉磁場的產生 在電機中，定子是固定的，怎樣才能由固定的定子繞組產生出一個旋轉磁場在電機中，定子是固定的，怎樣才能由固定的定子繞組產生出一個旋轉磁場呢？當定子上的繞組是一個單相

12、繞組，繞組接通電源后，就會產生一個脈振磁場。呢？當定子上的繞組是一個單相繞組，繞組接通電源后，就會產生一個脈振磁場。這個磁場的特點是它的軸線在空間保持固定位置，其這個磁場的特點是它的軸線在空間保持固定位置，其NSNS極恒定不變，顯然這不是極恒定不變，顯然這不是旋轉磁場，是不能帶動轉子的。旋轉磁場，是不能帶動轉子的。 如果在，在定子中，嵌入兩個繞組如果在，在定子中，嵌入兩個繞組, ,使其在空間相隔使其在空間相隔9090電角度，而這兩個電角度，而這兩個繞組分別通入繞組分別通入9090相位差的兩相交流電流，則此時兩個繞組所產生的合成電磁場。相位差的兩相交流電流，則此時兩個繞組所產生的合成電磁場。不難

13、看出，當不難看出，當tt經過經過360360電角度后，合成磁場也在空間轉電角度后，合成磁場也在空間轉360360電角度，由此，電角度，由此，也就形成了定子旋轉磁場。也就形成了定子旋轉磁場。 所以，能正常起動運行的單相異步電機，其定子必須有兩個（或以上）的繞組所以，能正常起動運行的單相異步電機，其定子必須有兩個（或以上）的繞組通過不同相的電流。通過不同相的電流。 在使用單相電源作動力的情況下，要獲得不同相的電流，一般是采用分相在使用單相電源作動力的情況下，要獲得不同相的電流，一般是采用分相的方法是利用分相元件的特性使的方法是利用分相元件的特性使I2I2與與I1I1不同相。分相元件可以是電阻或電容

14、。一不同相。分相元件可以是電阻或電容。一般串接分相元件的繞組叫付繞組，無分相元件的叫主繞組。般串接分相元件的繞組叫付繞組，無分相元件的叫主繞組。 利用電容使付繞組和主繞組的電流產生相位差的方法，稱為電容分相法，利用電容使付繞組和主繞組的電流產生相位差的方法，稱為電容分相法，也是單相異步電機比較廣泛使用的方法，我們公司所使用的風扇電機，壓縮機電也是單相異步電機比較廣泛使用的方法，我們公司所使用的風扇電機，壓縮機電機，都是采用這一方法的。機，都是采用這一方法的。3.33.3、轉速、轉速 在定子繞組中產生的旋轉磁場的轉速在定子繞組中產生的旋轉磁場的轉速n1n1稱同步轉速，它由電磁頻率稱同步轉速，它由

15、電磁頻率f f以及定以及定子繞組的極對數子繞組的極對數P P決定，即決定，即n1=60f/Pn1=60f/P（轉（轉/ /分）；必須注意，異步電機的轉速分）；必須注意，異步電機的轉速n n始終始終低于旋轉磁場的轉速低于旋轉磁場的轉速n1n1，是保證異步電機運行的必要條件，只要這樣轉子導體才，是保證異步電機運行的必要條件，只要這樣轉子導體才能被旋轉磁場切割，才能感生電勢和電流，產生轉矩，使轉子沿旋轉磁場能被旋轉磁場切割，才能感生電勢和電流，產生轉矩，使轉子沿旋轉磁場n1n1方向方向旋轉。若旋轉。若n=n1n=n1旋轉磁場與轉子導體就相對靜止，它們之間的電磁感應作用就不會旋轉磁場與轉子導體就相對靜

16、止，它們之間的電磁感應作用就不會發(fā)生。即不能感生電勢和電流，轉子就不會有轉矩。所以說轉子總是以低于同步發(fā)生。即不能感生電勢和電流，轉子就不會有轉矩。所以說轉子總是以低于同步轉速轉速n1n1的轉速轉動的，正因為這個道理，這種電機稱為異步電動機。由于異步電的轉速轉動的，正因為這個道理，這種電機稱為異步電動機。由于異步電機旋轉以電磁感應為作用原理，因此也稱感應電機。機旋轉以電磁感應為作用原理，因此也稱感應電機。 電機的轉向是由旋轉磁場的轉向決定的，旋轉磁場的轉向決定定子電源的電機的轉向是由旋轉磁場的轉向決定的，旋轉磁場的轉向決定定子電源的相序，所以任意對調定子繞組的兩相電源，電機就可以反轉。旋轉磁場

17、的同步轉相序，所以任意對調定子繞組的兩相電源，電機就可以反轉。旋轉磁場的同步轉速速n1n1與轉子轉速與轉子轉速n n之差稱為轉差，轉差與同步轉速之比值用之差稱為轉差，轉差與同步轉速之比值用S S表示，稱為轉差率。表示，稱為轉差率。則：則：S=S=（n1-nn1-n）/n1/n1，轉差率是分析異步電機的一個重要參數。上式可改寫為，轉差率是分析異步電機的一個重要參數。上式可改寫為n=n1n=n1（1-S1-S），在額定負載下轉差率的范圍一般在），在額定負載下轉差率的范圍一般在0.05-0.20.05-0.2中，但空調柜機內機電機的轉中，但空調柜機內機電機的轉差率有時達到差率有時達到0.350.35

18、，若轉差率太高，電機效率相應會降低。，若轉差率太高，電機效率相應會降低。3.43.4、定子繞組、定子繞組 從上節(jié)我們已知，在單相籠式異步電機中，定子的主要作用是產生旋轉磁場，從上節(jié)我們已知，在單相籠式異步電機中，定子的主要作用是產生旋轉磁場，而這又必須是由在空間互隔成而這又必須是由在空間互隔成9090電角度的兩相繞組共同合成的，所以定子繞組電角度的兩相繞組共同合成的，所以定子繞組是電機中關鍵部分之一。在電機的生產中，一般是先用帶絕緣層導線繞制成線圈。是電機中關鍵部分之一。在電機的生產中，一般是先用帶絕緣層導線繞制成線圈。然后按一定的規(guī)則把各線圈落入定子鐵芯槽內，構成定子繞組。然后按一定的規(guī)則把

19、各線圈落入定子鐵芯槽內，構成定子繞組。 定子繞組的結構類型很多，一般按照定子鐵心槽內線圈的有效數，把它們定子繞組的結構類型很多，一般按照定子鐵心槽內線圈的有效數，把它們分為單層繞組（每個槽內只有一個線圈有效邊）和雙層繞組（每個槽內有上下兩分為單層繞組（每個槽內只有一個線圈有效邊）和雙層繞組（每個槽內有上下兩個有效邊）兩大類個有效邊）兩大類 由于單層繞組槽內沒有層間絕緣問題，因此不會在槽內發(fā)生層間及相間短由于單層繞組槽內沒有層間絕緣問題，因此不會在槽內發(fā)生層間及相間短路問題，繞線和落線較方便，但它的工作性能不夠理想，只適用于小功率的電機，路問題，繞線和落線較方便，但它的工作性能不夠理想，只適用于

20、小功率的電機，而雙層繞組的優(yōu)點是能改善電機性能，電機的技術指標比單層繞組要好。而雙層繞組的優(yōu)點是能改善電機性能，電機的技術指標比單層繞組要好。 定子繞組中分有主繞線和付繞線，在通常的情況下，主、付繞組的阻抗和定子繞組中分有主繞線和付繞線，在通常的情況下，主、付繞組的阻抗和匝數不相等，所以主、付繞組的布置情況也可以不相同。匝數不相等，所以主、付繞組的布置情況也可以不相同。 第三章、電機常見質量故障產生的原因、處理方法和預防措施第三章、電機常見質量故障產生的原因、處理方法和預防措施 在生產過程中，由于各種因素，如設備的運行狀況、原材料質量的好壞，工在生產過程中，由于各種因素，如設備的運行狀況、原材

21、料質量的好壞，工藝方法的完善程度，操作人員的質量意識等，都會直接影響產品的質量，常見的藝方法的完善程度，操作人員的質量意識等，都會直接影響產品的質量，常見的質量故障有：繞組斷線（開路）、擊穿、定子電流大、電機反轉、噪音超標等。質量故障有：繞組斷線（開路）、擊穿、定子電流大、電機反轉、噪音超標等。1 1、繞組斷線（開路）、繞組斷線（開路） 繞組斷線占質量故障的比例最大，每個工序都有造成斷線的可能，將主要方繞組斷線占質量故障的比例最大，每個工序都有造成斷線的可能，將主要方面歸納如下：面歸納如下： 序號序號產生原因產生原因預防措施預防措施1 1繞線模磨損繞線模磨損, ,線圈尺寸減少，嵌線過程拉斷線線

22、圈尺寸減少，嵌線過程拉斷線更換繞線模更換繞線模2 2機落線時，主組整形后亂堆放，破壞整形效果，嵌付組時機落線時，主組整形后亂堆放，破壞整形效果，嵌付組時把主組的導線嵌到付組去，并壓斷線把主組的導線嵌到付組去，并壓斷線掌握好生產節(jié)拍，零部件要嚴格掌握好生產節(jié)拍，零部件要嚴格按規(guī)定擺放按規(guī)定擺放序號序號產生原因產生原因預防措施預防措施3 3機落線時，把掛具上的線圈過到嵌線機工裝時，不是平衡地各極一齊機落線時，把掛具上的線圈過到嵌線機工裝時，不是平衡地各極一齊往下按，而是對對拉，把過江線拉長，線圈縮小，造成斷線往下按，而是對對拉，把過江線拉長，線圈縮小，造成斷線按工藝要求操作按工藝要求操作4 4整形

23、操作前，未把線組理順好，特別是跨落在定子，內園的線未挑起整形操作前，未把線組理順好，特別是跨落在定子，內園的線未挑起而壓斷線而壓斷線按工藝要求操作按工藝要求操作5 5沒有及時更換蠟，漆包線無蠟，線散且硬，容易斷線沒有及時更換蠟，漆包線無蠟，線散且硬，容易斷線經常更換蠟經常更換蠟6 6定子沒有按要求擺放，在運輸和裝配過程中碰撞，這是造成斷線的主定子沒有按要求擺放，在運輸和裝配過程中碰撞，這是造成斷線的主要原因要原因按工藝要求操作與擺放按工藝要求操作與擺放7 7絕緣處理爐溫度過高，漆包線變脆，出口線在根部折斷絕緣處理爐溫度過高，漆包線變脆，出口線在根部折斷嚴禁隨意調高爐溫嚴禁隨意調高爐溫8 8電機

24、裝配落轉子時把定子線組擦斷電機裝配落轉子時把定子線組擦斷嚴格按工藝要求操作嚴格按工藝要求操作9 9焊電源線脫漆不干凈，慮焊綁扎電源線不緊，提電源線拿電機，將焊焊電源線脫漆不干凈，慮焊綁扎電源線不緊，提電源線拿電機，將焊口拉斷口拉斷焊電源線嚴格按要求操焊電源線嚴格按要求操作。嚴禁拿電源線提拉作。嚴禁拿電源線提拉電機。電機。2 2、擊穿、擊穿 擊穿是表示定子的絕緣層已經破壞，導線與鐵芯、外殼、轉子等直接接觸或擊穿是表示定子的絕緣層已經破壞，導線與鐵芯、外殼、轉子等直接接觸或爬電距離不夠（小于爬電距離不夠（小于2mm2mm）這樣電機在使用過程中會產生漏電，危及人生安全，）這樣電機在使用過程中會產生漏

25、電，危及人生安全，現(xiàn)將幾方面列表如下：現(xiàn)將幾方面列表如下： 序號序號產生原因產生原因預防措施預防措施1 1鐵芯槽內有鐵屑，穿破槽底線鐵芯槽內有鐵屑，穿破槽底線鐵芯壓裝工序把關，入絕鐵芯壓裝工序把關，入絕緣前檢查鐵芯緣前檢查鐵芯2 2裝配時轉子鐵屑沒有清理干凈，通電后與定子繞組產生放電現(xiàn)象裝配時轉子鐵屑沒有清理干凈，通電后與定子繞組產生放電現(xiàn)象按要求總裝前將各零部件按要求總裝前將各零部件清理干凈再裝配清理干凈再裝配3 3槽底紙對折兩邊不等寬，低的一邊包不住導線槽底紙對折兩邊不等寬，低的一邊包不住導線入槽絕緣工序檢查，發(fā)現(xiàn)入槽絕緣工序檢查，發(fā)現(xiàn)問題停機調整問題停機調整4 4手工落線時，槽底紙分布不

26、對稱，爬電距離不夠手工落線時，槽底紙分布不對稱，爬電距離不夠落線時應保證槽底對稱，落線時應保證槽底對稱，確保爬電距離確保爬電距離5 5個別導線在槽紙外面?zhèn)€別導線在槽紙外面嵌線前理順好線圈嵌線前理順好線圈6 6個別導線漏扎，與鐵芯接觸個別導線漏扎，與鐵芯接觸扎線工序把關扎線工序把關7 7整形效果不理想，繞組端部內園小，與轉子擊穿放電整形效果不理想，繞組端部內園小，與轉子擊穿放電整形時間不得過快，定子整形時間不得過快，定子按要求擺放按要求擺放3 3、定子電流大、定子電流大 定子電流大表示繞組已有故障，故障若不排除，電機運行出現(xiàn)發(fā)熱，轉矩低，定子電流大表示繞組已有故障，故障若不排除，電機運行出現(xiàn)發(fā)熱

27、，轉矩低，效率低，嚴重的會引起著火燃燒，所以，遇到此類故障，一定要查明原因。效率低，嚴重的會引起著火燃燒，所以，遇到此類故障，一定要查明原因。 序號序號產生原因產生原因預防措施預防措施1 1繞組斷口接線錯誤繞組斷口接線錯誤判斷正確后才接駁線判斷正確后才接駁線2 2下錯線掛錯線下錯線掛錯線集中精神工作集中精神工作3 3繞組圈數不正確繞組圈數不正確及時維修有故障的繞線機及時維修有故障的繞線機4 4導線絕緣層損傷造成繞組短路導線絕緣層損傷造成繞組短路各程序嚴格按照工藝要求操作各程序嚴格按照工藝要求操作4 4、電機反轉、電機反轉 電機反轉是引出線的次順調錯所致，其產生原因也有幾方面，主要的是工作電機反轉是引出線的次順調錯所致，其產生原因也有幾方面，主要的是工作疏忽，沒有按工藝要求操作造成的。疏忽，沒有按工藝要求操作造成的。 序號序號產生原因產生原因預防措施預防措施1 1出線口的次順挑錯或分不清楚出線口的次順挑錯或分不清楚按工藝要求操作按工藝要求操作2 2焊接電源引線時將色線調錯焊接電源引線時將色線調錯按工藝要求操作按工藝要求操作3 3相序調錯相序調錯按規(guī)定標記嵌線按規(guī)定標記嵌線5 5、噪音、噪音 噪音是許多不協(xié)調或無規(guī)律的雜亂聲音組合。它使人聽起來煩躁難受，影響噪音是許多不協(xié)調或無規(guī)律的雜亂聲音組合。