電機(jī)的工作原理及常見故障課件

電機(jī)的工作原理及常見故障分析

電機(jī)的工作原理1第一章：概論

單相異步電機(jī)是用單相電源供電，作為驅(qū)動(dòng)用的一類異步電動(dòng)機(jī)。它與工業(yè)上應(yīng)用的三相異步電機(jī)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(jī)在定子上具有適于單相電流工作的繞組結(jié)構(gòu)，而在轉(zhuǎn)子上則與三相異步電機(jī)相同，均為結(jié)構(gòu)簡單、可靠的籠形短路轉(zhuǎn)子。由于它可以直接使用民用電源，并具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運(yùn)行可靠、維修方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛地應(yīng)用日常生活和各行各業(yè)的小功率驅(qū)動(dòng)中。

第一章：概論單相異步電機(jī)是用單相電源供電，作

◆單相異步電機(jī)與同容量的三相異步電機(jī)比較，體積較大而運(yùn)行性能較差，所以多是制成小型和微型產(chǎn)品，隨著生活水平的提高，各式驅(qū)動(dòng)微電機(jī)已成為人們所不可缺少的一部分。在一些發(fā)達(dá)國家的家庭中，約有五、六十臺(tái)微電機(jī)在服務(wù)著；◆我們志高電機(jī)廠主要是生產(chǎn)空調(diào)風(fēng)扇電機(jī)，也屬于單相異步微電機(jī)類，產(chǎn)量已從1999年開廠時(shí)的十幾萬臺(tái)增加到至今的上千萬臺(tái)，這就表明單相異步電機(jī)的市場潛力很大，這同時(shí)也要求我們向組織自動(dòng)化大批量生產(chǎn)，使電機(jī)質(zhì)量提高，成本降低的方向發(fā)展。現(xiàn)電機(jī)廠已逐步用機(jī)械落線取代手工落線。同時(shí)在設(shè)計(jì)方面吸收國外先進(jìn)國家的設(shè)計(jì)方法，如日本的合成電流分析法，美國的MATLAB分析法編入計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序，對(duì)電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)起了關(guān)鍵性的作用，從為公司提供物美價(jià)廉的產(chǎn)品提供了必備的條件。

◆單相異步電機(jī)與同容量的三相異步電機(jī)比較

第二章：電動(dòng)機(jī)原理及基本結(jié)構(gòu)

1、概述◆電動(dòng)機(jī)（以下簡稱電機(jī)）是把電能通過磁場作為中間媒介轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，用來帶動(dòng)各種機(jī)械的動(dòng)力。電機(jī)工作時(shí)可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。◆按交流電機(jī)的相數(shù)，又可分為單相電機(jī)和多相電機(jī)，常見的多相電機(jī)是三相電機(jī)，按使用交流電的頻率又可分為低頻，中頻和高頻電機(jī)，常用的是使用50HZ，60HZ的二頻電機(jī)，單相交流電機(jī)的種類按結(jié)構(gòu)原理可分為單相同步電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，罩極電機(jī)和異步電機(jī)等?！綦姍C(jī)廠目前生產(chǎn)的各種空調(diào)風(fēng)扇電機(jī)都是單相低頻（50HZ、60HZ）異步電機(jī)。

第二章：電動(dòng)機(jī)原理及基本結(jié)構(gòu)1、概述2、電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2.1、電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，另外還有端蓋（機(jī)殼）軸承等輔助性零件構(gòu)成?！舳ㄗ佣ㄗ又饕饔檬巧a(chǎn)電磁轉(zhuǎn)矩；定子由鐵芯、定子繞組組成相對(duì)固定部分。鐵芯是電機(jī)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(jī)中通電后具有產(chǎn)生磁場的功能，也是電路的一部分。◆轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子的主要作用是傳遞電動(dòng)功率（輸出轉(zhuǎn)矩）；轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸、鐵芯、繞組組成轉(zhuǎn)動(dòng)部分。轉(zhuǎn)子上的鐵芯是產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)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(jī)，其定子與轉(zhuǎn)子上的槽數(shù)是不相同的。轉(zhuǎn)軸與鐵芯緊構(gòu)在一起。

2、電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2.2、轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠型和繞線型兩種。◆鼠籠式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子

是由鐵芯和嵌在鐵芯上閉合導(dǎo)體構(gòu)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(dǎo)條連接在一起的。這些導(dǎo)體的鋁條是鑄成的，形狀像個(gè)鼠籠，故稱這種電機(jī)叫鼠籠式電機(jī)?！衾@型轉(zhuǎn)子

則是在每個(gè)槽內(nèi)嵌有對(duì)稱的繞組，這些繞組都是用絕緣導(dǎo)線繞成的，這些繞組用一定的方法規(guī)律有機(jī)的連成整體構(gòu)成電機(jī)電路的一部分。◆電機(jī)廠生產(chǎn)的空調(diào)風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)子是采用鼠籠式轉(zhuǎn)子。

2.2、轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠型和繞線型兩種。3、電機(jī)原理3.1、異步電機(jī)的定轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電磁關(guān)系◆在定子磁場的一對(duì)NS極之間放置一只可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的鼠籠狀繞組（轉(zhuǎn)子）。當(dāng)定子磁極逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子是靜止的，鼠籠轉(zhuǎn)子的繞組與旋轉(zhuǎn)磁場之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體被切割磁力線，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，根據(jù)右手定則可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上半部的電動(dòng)勢(shì)和電流方向由外向里，用X表示；下半部則又里向外，用⊙表示。又因?yàn)檩d流導(dǎo)體在磁場中受力的作用，力F方向可用左手定則確定，轉(zhuǎn)子上半部分導(dǎo)體所受的力F方向向左，下半部分F的方向向右，這一對(duì)力大小相等，方向相反，因此形成轉(zhuǎn)動(dòng)力矩（簡稱轉(zhuǎn)矩），這個(gè)鼠籠式轉(zhuǎn)子受轉(zhuǎn)矩作用順著磁場方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。由上述可見，鼠籠式轉(zhuǎn)子要能轉(zhuǎn)動(dòng)，首先具備條件是定子必須有旋轉(zhuǎn)磁場作用。

3、電機(jī)原理

3.2、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生在電機(jī)中，定子是固定的，怎樣才能由固定的定子繞組產(chǎn)生出一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場呢？當(dāng)定子上的繞組是一個(gè)單相繞組，繞組接通電源后，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈振磁場。這個(gè)磁場的特點(diǎn)是它的軸線在空間保持固定位置，其NS極恒定不變，顯然這不是旋轉(zhuǎn)磁場，是不能帶動(dòng)轉(zhuǎn)子的。◆如果在，在定子中，嵌入兩個(gè)繞組,使其在空間相隔90°電角度，而這兩個(gè)繞組分別通入90°相位差的兩相交流電流，則此時(shí)兩個(gè)繞組所產(chǎn)生的合成電磁場。不難看出，當(dāng)ωt經(jīng)過360°電角度后，合成磁場也在空間轉(zhuǎn)360°電角度，由此，也就形成了定子旋轉(zhuǎn)磁場。所以，能正常起動(dòng)運(yùn)行的單相異步電機(jī)，其定子必須有兩個(gè)（或以上）的繞組通過不同相的電流。3.2、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

◆在使用單相電源作動(dòng)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I2與I1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?！衾秒娙菔垢独@組和主繞組的電流產(chǎn)生相位差的方法，稱為電容分相法，也是單相異步電機(jī)比較廣泛使用的方法，我們公司所使用的風(fēng)扇電機(jī)，壓縮機(jī)電機(jī)，都是采用這一方法的。3.3、轉(zhuǎn)速 ◆在定子繞組中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1稱同步轉(zhuǎn)速，它由電磁頻率f以及定子繞組的極對(duì)數(shù)P決定，即n1=60f/P（轉(zhuǎn)/分）；必須注意，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n始終低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1，是保證異步電機(jī)運(yùn)行的必要條件，只要這樣轉(zhuǎn)子導(dǎo)體才能被旋轉(zhuǎn)磁場切割，才能感生電勢(shì)和電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場n1方向旋轉(zhuǎn)。若n=n1旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體就相對(duì)靜止，它們之間的電磁感應(yīng)作用就不會(huì)發(fā)生。即不能感生電勢(shì)和電流，轉(zhuǎn)子就不會(huì)有轉(zhuǎn)矩。所以說轉(zhuǎn)子總是以低于同步◆在使用單相電源作動(dòng)力的情況下，要獲得不同相轉(zhuǎn)速n1的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的，正因?yàn)檫@個(gè)道理，這種電機(jī)稱為異步電動(dòng)機(jī)。由于異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)以電磁感應(yīng)為作用原理，因此也稱感應(yīng)電機(jī)?！綦姍C(jī)的轉(zhuǎn)向是由旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向決定的，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向決定定子電源的相序，所以任意對(duì)調(diào)定子繞組的兩相電源，電機(jī)就可以反轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差稱為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速之比值用S表示，稱為轉(zhuǎn)差率。則：S=（n1-n）/n1，轉(zhuǎn)差率是分析異步電機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。上式可改寫為n=n1（1-S），在額定負(fù)載下轉(zhuǎn)差率的范圍一般在0.05-0.2中，但空調(diào)柜機(jī)內(nèi)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率有時(shí)達(dá)到0.35，若轉(zhuǎn)差率太高，電機(jī)效率相應(yīng)會(huì)降低。3.4、定子繞組從上節(jié)我們已知，在單相籠式異步電機(jī)中，定子的主要作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而這又必須是由在空間互隔成90°電角度的兩相繞組共同合成的，所以定子繞組是電機(jī)中關(guān)鍵部分之一。在電機(jī)的生產(chǎn)中，一般是先用帶絕緣層導(dǎo)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(nèi)，構(gòu)成定子繞組。

轉(zhuǎn)速n1的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的，正因?yàn)檫@個(gè)道理，這種電機(jī)稱為異步電動(dòng)機(jī)◆定子繞組的結(jié)構(gòu)類型很多，一般按照定子鐵心槽內(nèi)線圈的有效數(shù)，把它們分為單層繞組（每個(gè)槽內(nèi)只有一個(gè)線圈有效邊）和雙層繞組（每個(gè)槽內(nèi)有上下兩個(gè)有效邊）兩大類◆由于單層繞組槽內(nèi)沒有層間絕緣問題，因此不會(huì)在槽內(nèi)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(jī)，而雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)是能改善電機(jī)性能，電機(jī)的技術(shù)指標(biāo)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、付繞組的阻抗和匝數(shù)不相等，所以主、付繞組的布置情況也可以不相同。

◆定子繞組的結(jié)構(gòu)類型很多，一般按照定子鐵心槽內(nèi)第三章、電機(jī)常見質(zhì)量故障產(chǎn)生的原因、處理方法和預(yù)防措施在生產(chǎn)過程中，由于各種因素，如設(shè)備的運(yùn)行狀況、原材料質(zhì)量的好壞，工藝方法的完善程度，操作人員的質(zhì)量意識(shí)等，都會(huì)直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，常見的質(zhì)量故障有：繞組斷線（開路）、擊穿、定子電流大、電機(jī)反轉(zhuǎn)、噪音超標(biāo)等。1、繞組斷線（開路）繞組斷線占質(zhì)量故障的比例最大，每個(gè)工序都有造成斷線的可能，將主要方面歸納如下：

序號(hào)產(chǎn)生原因預(yù)防措施1繞線模磨損,線圈尺寸減少，嵌線過程拉斷線更換繞線模2機(jī)落線時(shí)，主組整形后亂堆放，破壞整形效果，嵌付組時(shí)把主組的導(dǎo)線嵌到付組去，并壓斷線掌握好生產(chǎn)節(jié)拍，零部件要嚴(yán)格按規(guī)定擺放第三章、電機(jī)常見質(zhì)量故障產(chǎn)生的原因、處理方法和預(yù)防措施序號(hào)產(chǎn)序號(hào)產(chǎn)生原因預(yù)防措施3機(jī)落線時(shí)，把掛具上的線圈過到嵌線機(jī)工裝時(shí)，不是平衡地各極一齊往下按，而是對(duì)對(duì)拉，把過江線拉長，線圈縮小，造成斷線按工藝要求操作4整形操作前，未把線組理順好，特別是跨落在定子，內(nèi)園的線未挑起而壓斷線按工藝要求操作5沒有及時(shí)更換蠟，漆包線無蠟，線散且硬，容易斷線經(jīng)常更換蠟6定子沒有按要求擺放，在運(yùn)輸和裝配過程中碰撞，這是造成斷線的主要原因按工藝要求操作與擺放7絕緣處理爐溫度過高，漆包線變脆，出口線在根部折斷嚴(yán)禁隨意調(diào)高爐溫8電機(jī)裝配落轉(zhuǎn)子時(shí)把定子線組擦斷嚴(yán)格按工藝要求操作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(jī)，將焊口拉斷焊電源線嚴(yán)格按要求操作。嚴(yán)禁拿電源線提拉電機(jī)。序號(hào)產(chǎn)生原因預(yù)防措施3機(jī)落線時(shí)，把掛具上的線圈過到嵌線機(jī)工裝2、擊穿擊穿是表示定子的絕緣層已經(jīng)破壞，導(dǎo)線與鐵芯、外殼、轉(zhuǎn)子等直接接觸或爬電距離不夠（小于2mm）這樣電機(jī)在使用過程中會(huì)產(chǎn)生漏電，危及人生安全，現(xiàn)將幾方面列表如下：

序號(hào)產(chǎn)生原因預(yù)防措施1鐵芯槽內(nèi)有鐵屑，穿破槽底線鐵芯壓裝工序把關(guān)，入絕緣前檢查鐵芯2裝配時(shí)轉(zhuǎn)子鐵屑沒有清理干凈，通電后與定子繞組產(chǎn)生放電現(xiàn)象按要求總裝前將各零部件清理干凈再裝配3槽底紙對(duì)折兩邊不等寬，低的一邊包不住導(dǎo)線入槽絕緣工序檢查，發(fā)現(xiàn)問題停機(jī)調(diào)整4手工落線時(shí)，槽底紙分布不對(duì)稱，爬電距離不夠落線時(shí)應(yīng)保證槽底對(duì)稱，確保爬電距離5個(gè)別導(dǎo)線在槽紙外面嵌線前理順好線圈6個(gè)別導(dǎo)線漏扎，與鐵芯接觸扎線工序把關(guān)7整形效果不理想，繞組端部內(nèi)園小，與轉(zhuǎn)子擊穿放電整形時(shí)間不得過快，定子按要求擺放2、擊穿序號(hào)產(chǎn)生原因預(yù)防措施1鐵芯槽內(nèi)有鐵屑，穿破槽底線鐵芯3、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(jī)運(yùn)行出現(xiàn)發(fā)熱，轉(zhuǎn)矩低，效率低，嚴(yán)重的會(huì)引起著火燃燒，所以，遇到此類故障，一定要查明原因。

序號(hào)產(chǎn)生原因預(yù)防措施1繞組斷口接線錯(cuò)誤判斷正確后才接駁線2下錯(cuò)線掛錯(cuò)線集中精神工作3繞組圈數(shù)不正確及時(shí)維修有故障的繞線機(jī)4導(dǎo)線絕緣層損傷造成繞組短路各程序嚴(yán)格按照工藝要求操作3、定子電流大序號(hào)產(chǎn)生原因預(yù)防措施1繞組斷口接線錯(cuò)誤判斷正確4、電機(jī)反轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)是引出線的次順調(diào)錯(cuò)所致，其產(chǎn)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。

序號(hào)產(chǎn)生原因預(yù)防措施1出線口的次順挑錯(cuò)或分不清楚按工藝要求操作2焊接電源引線時(shí)將色線調(diào)錯(cuò)按工藝要求操作3相序調(diào)錯(cuò)按規(guī)定標(biāo)記嵌線4、電機(jī)反轉(zhuǎn)序號(hào)產(chǎn)生原因預(yù)防措施1出線口的次順挑錯(cuò)或分不清楚5、噪音噪音是許多不協(xié)調(diào)或無規(guī)律的雜亂聲音組合。它使人聽起來煩躁難受，影響人們的工作與休息，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損害身體健康，所以噪聲已成為當(dāng)前污染環(huán)境的三大公害之一。為了讓人們有一個(gè)寧靜舒適的工作環(huán)境，家用空調(diào)應(yīng)該是做成低噪音的，然而由于空調(diào)風(fēng)扇電機(jī)的電源是單相電源，且空調(diào)器多為薄壁結(jié)構(gòu)，電機(jī)的切向振動(dòng)極易引起薄壁結(jié)構(gòu)激振，所以空調(diào)風(fēng)扇產(chǎn)生的噪音是復(fù)雜的，需整體配合才能使噪音降低，下面分析電機(jī)產(chǎn)生噪音的主要原因：

序號(hào)噪音類別原因分析要點(diǎn)處理方法及預(yù)防措施1軸承噪音軸承品質(zhì)差，裝配不當(dāng)，軸承室，軸頸、游隙等公差配合或加工不當(dāng)選用品質(zhì)好的軸