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1、电动机的测试与维修,第六章,电动机的测试与维修,6.1 直流电动机及常见故障分析 6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析 6.3 单相交流电动机及常见故障分析 6.4 步进电动机及常见故障分析 6.5 伺服电动机及常见故障分析 6.6 三相异步电动机的技能实训,电动机的测试与维修,电机是用于能量转换或信号变换的一种机电装置,按用途可以分为普通旋转电机和控制电机两类，他们都根据电磁感应原理进行工作，没有本质上的区别。普通旋转电机主要有交流电机和直流电机两大类,控制电机按其功能和用途分为信号元件和功率（执行）元件两大类，作为信号元件的控制电机有测速发电机、旋转变压器、自整角机等，作为执行元件的控
2、制电机有伺服电动机、步进电动机等。普通电机主要用于机电能量转换，因此要求有较高的力能指标；控制电机用于机电信号的检测、放大和执行，任务是完成机电信号变换，对其主要要求是运行可靠、响应迅速和精确度高等。,电动机的测试与维修,直流电机是直流发电机和直流电动机的总称，直流电机作为一种电能和机械能相互转换的装置，它具有可逆性，即一台直流电机既可作为发电机运行也可以作为直流电动机运行。交流电机主要有同步电机和异步电机两种，同步电机主要用作发电机，异步电机主要用作电动机。单相交流电动机由于用电电源方便，因此，被广泛应用于家用电器、医疗器械及自动控制系统中。对转速要求恒定的电器，如高级唱机、高级磁带录音机、
3、电时钟等，用单相交流同步电动机作为动力则更为理想。尽管在相同的容量情况下，单相交流电机比三相交流电机体积大、重量增加、成本高、效率底，但由于上述的优点，小功率单相交流电动机的使用范围依然极广。本章我们主要讨论直流电动机、单相交流电动机、三相交流异步电动机、步进电动机、伺服电动机及其常见的故障分析。,6.1 直流电动机及常见故障分析,6.1.直流电动机及常见故障分析 直流电动机与交流电动机相比，它的主要优点是调速性能好、过载倍数大、控制性能好。这些优点对某些生产机械的拖动是十分重要的，例如市内的交通电车、电力机车、造纸设备、印刷机械或者大型车床和大型起重设备等，大多都是采用直流电动机拖动。缺点是
4、制造工艺复杂、消耗的有色金属较多、生产成本较高、运行可靠性差、维护比较困难。人们也曾尝试用交流电动机来代替直流电动机，虽然也取得了一定的成绩，但是还不能完全用交流拖动来代替直流拖动，因此研究直流电动机及其常见故障分析有着实际存在的意义。,6.1 直流电动机及常见故障分析,6.1.1 直流电动机的工作原理 直流电动机的工作原理遵循电磁力定律，这个定律说明，通电导体在磁场中要受到电磁力的作用，当磁场方向与电流方向相互垂直时（如图6-1所示），作用在通电导体上的电磁力为 f=BXlI（6-1）式中 f表示作用在通电导体上的电磁力；BX表示通电导体所在位置的磁感应强度（即磁通密度）；l表示导体在磁场中
5、的长度；I表示导体中的电流。,6.1 直流电动机及常见故障分析,图6-1 磁场对通电导体的作用力,6.1 直流电动机及常见故障分析,电磁力的方向可以用左手定则来判断。图6-2所示表示左手定则的用法：将左手伸直，使拇指与其余四指位于同一平面，并与其余四指垂直，让磁力线垂直指向掌心，四指指向电流方向，则拇指的指向就是电磁力的方向，在电机中，磁场方向与电流方向相互垂直，因而可以用左手定则确定电磁力的方向。,图6-2 左手定则,6.1 直流电动机及常见故障分析,也就是说，在一定的条件下，通电导体在磁场中会受到电磁力的作用，这个电磁力就是电动机拖动机械负载运动的动力。图6-3为直流电动机工作原理示意图：
6、,图6-3 直流电动机工作原理的示意图,6.1 直流电动机及常见故障分析,图中N、S是固定不动的两个主磁极，加上两个固定不动的电刷A、B称为定子。N、S组成了直流电动机工作时不可缺少的磁场，称为主磁场。这两个磁极可以是永久磁铁，也可以是电磁铁。如果是电磁铁，则磁极铁芯外面要套上励磁线圈，当励磁线圈通入直流电后，铁芯就成为具有一定极性的磁极。,6.1 直流电动机及常见故障分析,在两个主磁极之间，安装一个可以转动的、由铁磁材料制成的圆柱体（由硅钢片叠合而成），圆柱体的表面绕有一匝线圈a-b-c-d。圆柱体和线圈合起来称为电枢（也称转子）。线圈的两端与两个半圆形铜环1、2相接。这两个环称为换向片，片
7、与片之间、片与转轴之间都是绝缘的，换向片固定在一个套筒上，并与转轴同时旋转；两个铜环上面有固定的两个电刷A、B，与之滑动接触，电刷再通过导线和电源相连接，构成了电流回路。这样线圈a-b-c-d成为载流体，它在磁场中必受到电磁力的作用，电磁力的方向用左手定则来判定。如图6-3中所示，导体a-b和c-d所受电磁力分别为fab和fcd，方向虽然相反，但对于转动轴来说，它们所形成的转矩的方向却是相同的。这些转矩将推动圆柱体和线圈沿逆时针方向转动。,6.1 直流电动机及常见故障分析,为使电动机能沿着一定的方向连续不断的转动，就必须在线圈a-b-c-d转动的情况下，应始终保持进入N极下的导体电流方向从线圈
8、端流入；而进入S极下的导体电流方向从线圈端流出。这样，导体a-b旋转到S级极面时，电流方向不再是由a到b，而要改变为b到a。同样，导体c-d内的电流方向也要相应的改变。,6.1 直流电动机及常见故障分析,线圈内电流方向的改变是通过换向装置来实现的，换向装置由换向片（换向器）和电刷组成。换向片分别与线圈的两个端头相连，并随线圈一起转动。而在空间固定不动的两个导电的电刷A和B和转动的换向片接触，就能实现线圈内电流流向的改变。由于外加直流电源的极性是固定不变的，而电刷也是固定不动的，因此电刷的极性也是固定不变的，两个换向片在旋转的过程中却在交替接触不同极性的电刷，因此线圈内的电流方向也相应地在交替变
9、换，但每个磁极下导体中的电流方向却是恒定不变的。因为N极下的导体所连接的换向片永远和电刷A接触，而S极上的导体所连接的换向片永远和电刷B接触。直流电动机就是在这样的条件下取得连续不断的定向转动的。,6.1 直流电动机及常见故障分析,定子与转子之间有一定的空间，这个空间称为气隙。需要强调的是：直流电动机每个主磁极的磁通密度在气隙中分布并不均匀。如图6-4所示，将原理图沿S极中心线展开，由于极外气隙大于极间气隙，因而磁密的分布从磁极间的0处最小气隙磁密开始，向N极逐渐增大，只到N极下，达到最大值，同时，认为在磁极的极面下是均匀分布的，两边对称，S极面下磁场分布在横坐标以下，波形同N极一样，近似于梯
10、形。,6.1 直流电动机及常见故障分析,图6-4 主磁极磁通密度分布,6.1 直流电动机及常见故障分析,由于每极下气隙中的磁通密度分布是不均匀的，单个线圈的直流电动机在转动过程中所受到的电磁力大小也就不相等，这样，形成的转矩既不够大也不够稳定。实际上，直流电动机的电枢铁芯上均匀地分布着许多线圈，每个线圈端头分别联至换向片，经过合理的串、并联接后，就能使线圈上的每根导体都产生同一方向的转矩，这样，使电动机的合成转矩增大，稳定性增强，以满足机械负载的需要。,6.1 直流电动机及常见故障分析,6.1.2 直流电动机的基本结构 下面我们先列出直流电动机的主要结构部件：（1）主磁极 主磁极的作用是建立电
11、动机的磁极磁势，产生主磁通。（2）换向极 换向极又称附加极，它的作用是用来减少电机运行时电刷与换向器之间可能产生的火花。（3）机座 机座是固定主磁极、换向极以及端盖等零部件的支撑件，也是电机磁路的一部分。机座中有磁通通过的部分称为磁轭。（4）电刷装置 电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。,6.1 直流电动机及常见故障分析,（5）电枢铁芯 电枢铁芯是用来安放电枢绕组并作为电机磁路的组成部分，为了减少铁芯中产生的涡流及磁滞损耗，通常用0.5mm厚的涂绝缘漆的硅钢片的冲片叠装而成。（6）电枢绕组 电枢绕组是由线圈按一定的规律连接而成的，是直流电机产生感应电动势和电磁转矩的关键部件，有了它才能进
12、行机电能量的转换。（7）换向器 在直流电动机中换向器是将输入的直流电流转换为电枢绕组内的交变电流，以保证产生恒定方向的电磁转矩。,6.1 直流电动机及常见故障分析,图6-5 直流电动机的主要结构部件,6.1 直流电动机及常见故障分析,6.1.3 直流电动机常见故障的分析 故障现象1：电动机不能起动 电动机不能起动有三种可能：1.因电路不通引起电动机的不能起动，可按以下(1)(3)项内容检查。2.电路接通后电流表读数很大，而电枢仍不能转动，则可能属于以下(4)(8)项原因，应迅速切断电源，否则，电动机绕组会过热甚至烧毁。3.通电后电机稍微动一下，则可能属于以下(8)(11)项的原因，应分别检查和
13、调整。,6.1 直流电动机及常见故障分析,原因：（1）电源未真正接通。（2）电动机接线板的接线错误。（3）电刷接触不良或换向器表面不清洁。（4）起动时负载过大。（5）磁极螺栓末拧紧或气隙过小。（6）电路两点接地。（7）轴承损坏或有杂物卡死。（8）电刷位置移动。（9）起动电流太小。（10）线路电压太低。（11）直流电源容量过小。,6.1 直流电动机及常见故障分析,处理方法：（1）检查线路是否完好，起动器接线是否正确，接触是否良好，熔断器中熔丝是否熔断。（2）应按接线图重新接线。（3）重新研磨电刷，检查刷握弹簧是否松弛或整理换向器云母槽。（4）减少负载后，再起动。（5）停车后，拆开修理。（6）用校
14、验灯或兆欧表检查并排除接地点。（7）停车后拆开更换或清洗轴承。（8）重新校正中心位置。（9）检查起动电阻是否太大，如太大应更换合适的起动器，或改接起动器内部接线。（10）用电压表测量，提高电压后再起动。（11）起动时电路电压明显下降，应更换直流电源。,6.1 直流电动机及常见故障分析,故障现象2：电动机转速不正常 电动机起动时出现转速快，线电流大，伴随着电刷上出现较大的火花，其故障原因可能与以下48项相似。电动机运行中转速过快、过慢或不稳，可按以下13项检查。,6.1 直流电动机及常见故障分析,原因：（1）电源电压过高、过低或波动过大。（2）电刷接触不良。（3）刷架位置不对。（4）串励电动机轻
15、载或空载运行。（5）电枢绕组短路。（6）复励电动机中串励绕组接反。（7）电动机中部分并励绕组断线。（8）并励绕组极性接错。,6.1 直流电动机及常见故障分析,处理方法：（1）调节电源电压至额定值，并设法稳定电压。（2）检查并调节刷握弹簧压力。（3）调整刷架位置，需正反转动电动机，刷架位置应调在中性线上。（4）调整负载。（5）故障现象为转速变快，则迅速停车，拆开检修。（6）故障现象为起动电流较大、转速变快，则拆开重接。（7）故障现象为励磁电流较小、转速很快，则拆开重新联结。（8）故障现象为励磁电流正常、转速快，则可用指南针测量磁极极性的顺序并重新接线。,6.1 直流电动机及常见故障分析,故障现象
16、3：电机温升过高原因：（1）长期过载。（2）未按规定运行。（3）斜叶风扇旋转方向与电机旋转方向不配合。（4）风道阻塞。（5）外通风量不够。,6.1 直流电动机及常见故障分析,处理方法：（1）若故障现象为电枢回路中各绕组都会发热，则将负载调至额定值。（2）要按铭牌规定值运行，“短时”“断续”的电机不能长期运行。（3）更换合适的斜叶风扇。（4）用圆毛刷等工具清理风道。（5）更换大风量、高转速的通风设备。,6.1 直流电动机及常见故障分析,故障现象4：轴承过热原因：（1）润滑脂变质。（2）轴承室中润滑脂加得太少，引起滚珠与滚道干磨发热。（3）轴承室中润滑脂加得过多。（4）轴承中夹有杂物。（5）挡油圈
17、有毛刺与轴承盖相擦。（6）轴承与轴承挡或轴承与端盖轴承室配合过松。（7）轴承磨损过大或轴承内圈、外圈破裂。（8）运行时电机振动。（9）联轴器安装不当。（10）夹带太紧。（11）所选用的轴承型号不对。（12）轴承未与轴肩贴合。,6.1 直流电动机及常见故障分析,处理方法：（1）更换质量好的润滑脂。（2）加入适量润滑脂。（3）润滑脂占轴承室容积的1/31/2，不宜过多。（4）应拆下清洗，并更换新润滑脂。（5）拆开修复挡油圈，重新安装。（6）轴承挡滚花镀铬，端室镶套。（7）更换新轴承。（8）查出振动原因。具体振动原因见故障现象6。（9）重新调整，使两轴在一直线上。（10）在不影响转速的情况下，适当放
18、松夹带。（11）调换原来应用的型号。（12）拆开轴承盖用套筒或铜棒抵在轴承内圈，用锤敲进。,6.1 直流电动机及常见故障分析,故障现象5：电刷下火花过大 造成直流电机在运行中出现火花过大的原因很多，除与电机的制造质量有关以外，还与电机的维护保养和运行条件有关系，要确切地说明直流电机出现过大火花的真正原因，需要根据每台电机出现火花的具体情况来分析。,6.1 直流电动机及常见故障分析,原因：（1）电刷过度磨损。（2）电刷与换向器接触不良。（3）电刷上弹簧压力不均匀。（4）电刷型号不符合要求。（5）刷握松动。（6）刷杆装置不等分。（7）刷握离换向器表面距离过大。（8）电刷与刷握配合不当。（9）刷杆偏
19、斜。（10）换向器表面不光洁。（11）换向器偏摆。（12）换向器表面有电刷粉、油污等。,6.1 直流电动机及常见故障分析,（13）换向器片间云母凸出。（14）刷间中心位置不对。（15）电机长期超载。（16）换向极绕组匝数不够。（17）换向极极性接错。（18）换向极绕组短路。（19）电枢绕组开路。（20）电枢绕组或换向器短路。（21）电枢绕组和换向片脱焊。（22）电枢绕组中有部分线圈接反。（23）电压过高。,6.1 直流电动机及常见故障分析,处理方法：（1）更换新电刷。（2）重新研磨电刷，并使其在半负载下运转。（3）适当调整弹簧压力，使电刷压力保持在规定值范围或凭手上的感觉来调整。（4）更换原用
20、型号的电刷。（5）紧固刷握螺栓，并使刷握与换向器表面平行。（6）可利用换向片作基准重新调整刷杆间的距离。（7）一般调整到23mm。（8）不能过松或过紧，要保证在热态时电刷在刷握中能自由滑动；过紧时可适当用砂纸将电刷磨去一些，过松时则调换成新电刷。,6.1 直流电动机及常见故障分析,（9）可利用换向器云母槽作为标准，来调整刷杆与换向器的平行度。（10）一般情况下可用砂纸研磨。（11）用千分表测量，偏摆值超过规定时应重新精车。（12）可用00号玻璃砂纸研磨换向器表面。（13）用拉刀拉去片间云母，使云母凹进换向器表面11.5mm。（14）移动刷架座，选择火花最小位置。（15）电机应保持额定负载。（1
21、6）匝数相差过多的要补绕，相差不多的可调整换向极气隙。,6.1 直流电动机及常见故障分析,（17）用指南针检查换向极极性，如极性不对应重新接线。（18）用电桥测量电阻，如有短路应衬垫绝缘或重新绕制。（19）换向器云母槽中有严重烧伤现象，应拆开电机，用毫伏表找出电枢绕组开路处。（20）应检查云母槽中有无铜屑，或用毫伏表测量换向片间电压降的方法检查出短路处。（21）换向器云母槽中有烧黑现象，必须重焊。（22）与（21）项情况相似，可用压降法检查。（23）调整电压至额定值。,6.1 直流电动机及常见故障分析,故障现象6：电机振动原因：（1）电枢平衡未校好。（2）检修时风叶位置装错或平衡块移动。（3）
22、转轴变形。（4）配套时联轴器末校正。（5）安装地基不平。,6.1 直流电动机及常见故障分析,处理方法：（1）重新校平衡。（2）调整风叶位置或重新校平衡。（3）校正转轴或整个电枢，必要时换成新轴。（4）校正联轴器，使两轴线成一直线。（5）平整地基，重新安装。,6.1 直流电动机及常见故障分析,故障现象7：电枢过热原 因：（1）长期过载。（2）未按规定运行。（3）斜叶风扇的旋转方向与电机旋转方向不配合。（4）风道阻塞。（5）外通风量不够。,6.1 直流电动机及常见故障分析,处理方法：（1）电枢回路中各绕组都会发热，将负载调至额定值。（2）要按铭牌中规定值运行，“短时”、“断续”的电机不能长时间的运
23、行。（3）更换合适的斜叶风扇。（4）用圆毛刷等工具清理风道。（5）更换大风量、高转速的通风设备。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,异步电动机是工农业各部门广泛应用的一种电机。它的单机容量从几十瓦到几千千瓦，许多金属切割机床、船舰、鼓风机、水泵、轧制设备、卷扬机和农用机械，都广泛采用异步电动机。家用电器和医疗器械中也大量采用异步电动机。随着电气化和自动化的程度的提高，异步电动机将占有愈来愈重要的地位。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,异步电动机特别是笼型转子异步电动机能得到广泛应用是因为它的结构简单、制造方便、运行可靠、坚固耐用、重量教轻、价格便宜、效率教高、维护方便。和同容
24、量、同转速的直流电动机相比，异步电动机的重量约为直流电机的一半，而价格仅为它的三分之一。但是，异步电动机也有一定的缺点，并限制了它的使用。异步电动机的起动特性和调速特性较差,功率因素低。但大多数生产机械对转速的调节要求不高，有的则无需调节速度，而在调速性能要求比较高的场合，则用直流电动机拖动更为理想。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,异步电动机工作原理主要根据两个基本原理，一个是导体切割磁通产生感应电动势，另一个是载流导体在磁场中受到磁场力的作用。为了说明异步电动机工作原理，首先分析下面的实验。图6-6是一个可用手柄转动的马蹄形磁铁，在它的两极间，有一个可以自由转动的、由若干铜条（或
25、铝条）组成的线圈，铜条两端分别用金属环短接而形成一个整体，称为转子。磁铁和转子间并没有电的和机械的联系。当用手旋转马蹄形磁铁时，转子也跟着磁铁一起旋转，这是什么原因呢？,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,图6-6 马蹄形磁铁 图6-7 电流方向确定,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,当磁场和导体之间有相对运动时，在导体中就会产生感应电动势。其方向根据右手定则确定。在图6-7中，开始时当磁极按顺时针方向旋转，则转子导体相对磁场作逆时针方向切割磁场，于是在导体中产生感应电动势。由于导体两端被金属环短接而形成闭合回路，所以电路中就有电流通过，其方向根据右手定则来确定。如图6-7所示，
26、转子下半部导体中的电动势和电流方向都是垂直进入纸面，上半部导体受到向右的力，这些力形成一个顺时针方向的转矩，于是转子就跟着磁铁按顺时针方向旋转。按照上述方法可以确定，如果磁极按照逆时针方向旋转，则转子也会改变为逆时针方向旋转。可见转子的转向与磁场的旋转方向相同。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,从上面的分析知道，由于转动的磁场与转子导体存在相对运动，在转子导体中产生了感应电势和电流，而转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，于是转子跟着转动的磁场一起转动。这就是异步电动机的转子转动的基本原理。必须指出，如果用机械的方法使磁场旋转，而后转子跟着旋转，这样的电动机毫无使用价值。实际上异步电
27、动机的旋转磁场是由装设在定子铁芯上的三相绕组，通以对称的三相交流电流产生的。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,由于转子和旋转磁场旋转的方向是一致的如果转子的转速等于旋转磁场的转速，那么他们之间不再有相对运动，转子导体不能切割旋转磁场的磁力线，也就不能产生电势、电流和转矩。所以异步电动机转子的速度一定不等于旋转磁场的转速，旋转磁场的转速叫做同步转速，异步电动机运行一般情况下都小于同步速度，因此叫做异步电动机。转子与旋转磁场的相对速度也就是旋转磁场转度与转子转速之差，称为转差速度，转差速度对同步速度之比称为转差率，即 S为转差率，是决定异步电动机运行情况的基本数据。,6.2 三相交流异步
28、电动机及常见故障分析,6.2.2 三相异步电动机的基本结构 异步电动机结构主要分为两大部分，静止的定子和旋转的转子，定子和转子间有一个很小的气隙。图6-8是一台鼠笼式异步电动机主要部件图。,图6-8 三相异步电动机结构,1-转子2-铭牌3-接线盒4-机座5-散热片6-前轴承外盖7-前端盖8-前轴承9-前轴承内盖10-转子11-鼠笼12-转子铁芯13-后轴承内盖14-后轴承15-定子16-线圈17-定子铁芯18-风罩19-风叶20-后轴承外盖21后端盖22-吊环,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,1.异步电动机的定子 定子是异步电动机的固定部分，主要包括机座、定子铁芯和定子绕组三部分。（
29、1）机座的主要作用是固定、支撑定子铁芯，转子也通过轴承、端盖固定在机座上的，所以它是电动机机械结构的重要组成部分。它的机械强度较好，能承受制造、运输和使用过程中产生的各种作用力。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,（2）定子铁芯的作用一是导磁，另一是安放绕组。由于铁芯中的磁通是交变的，为了减少磁场在定子铁芯申引起涡流和磁滞损耗，一般铁芯用0.5mm的硅钢片叠压而成，并压装在机座内腔。铁芯的内圆圆周开有均匀分布的槽，用以安放定子绕组。为减少槽损耗及改善功率因素，在低压的中、小型电机中，槽为半闭口的；再大一些的电机，通常采用半开口槽，以嵌放成型绕组；高压、大、中型异步电机为使绝缘可靠和下线
30、方便，多采用开口槽。为了散热，使铁芯留有径向通风沟或轴向通风孔。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,（3）定子绕组是电动机的电路部分，每相绕组由若干个良好绝缘的线圈组成安放于槽内，并按一定的方式联结起来。一般异步电动机均把三相绕组的始端和末端引到电动机机座的接线盒里，以便根据需要联接成星形图6-9或三角形如图6-10所示。容量较小的电机，绕组由高强度漆包圆铜线或圆铝线做成，可分散嵌入槽内，用绝缘材料与铁芯可靠绝缘，以免运行时绕组对铁芯击穿，造成接地短路。,6-9 星形接线 图6-10 三角形接线,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,2.转子 转子是电机的转动部分，作用是导磁、产生
31、感应电动势、产生转矩并拖动负载。主要包括转子铁芯，转子绕组和转轴三个部件。轴盖外接负载，整个转子靠轴承和端盖支承。（1）转子铁芯也是磁路的一部分，通常用0.5mm硅钢片叠压而成，(硅钢片涂以绝缘漆彼此绝缘)。铁芯外圆圆周有均匀分布的槽，用以嵌入或浇铸转子绕组。转子冲片叠成后，装在转轴上。（2）转轴由中碳钢制成，除了套压上叠装好的转子冲片外，两端装有轴承，一般支撑在端盖上，轴的伸出端有键槽，用以固定皮带轮或联轴器与被拖动机械相连。（3）按转子型式不同，可分为鼠笼式转子（短路转子）和绕线式转子（滑环转子）两种：,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,鼠笼式转子，叠装好的转子铁芯上均匀地分布着槽
32、，每个槽中都有一根导体，并在铁芯两端用导电的端坏分别把槽里的导体连接起来，形成一个短接的回路。如果去掉铁芯，整个绕组的外形就像一个“鼠笼”，如图6-11（a）。导体的材料可以用铜或铝，近代中小型鼠笼式电动机一般用铸铝转子。铸铝转子的导体、端环及内风叶可以一起铸成，见图6-11(b)。,图6-11 鼠笼式转子,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,绕线式转子，绕线式转子绕组和定子绕组相似，是用绝缘的导线连接成三相对称绕组。转子绕组通常联接成星形，星形绕组三根端线接到装在转轴的三个滑环上，通过一组电刷引出来与外电路相连接，见图6-12(a)、(b)。,图612 绕线式转子,绕线式转子的特点是可
33、以通过滑环和电刷在转子回路中接入附加电阻，以改善起动性能或调节电动机的转速，在正常工作情况下转子绕组是短接的，不接入附加电阻。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,3气隙 异步电动机转子放在定子内腔，转子轴放在两边端盖的轴承中，使定子内腔和转子外圆之间有一个气隙，中、小型异步电动机的气隙一般在0.21.5mm之间。气隙大小会影响电动机性能，从提高功率因素考虑，气隙小些为好，但从减少附加损耗以及减少高次谐波磁势产生的磁通来看，气隙又不能太小，要兼顾各方面的要求。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,6.2.3三相异步电动机故障检查方法 电动机常见的故障可以归纳为机械故障：如负载过大，
34、轴承损坏，转子扫堂(转子外圆与定子内壁摩擦)等；电气故障：如绕组断路或短路等。三相异步电动机的故障现象比较复杂，同一故障可能出现不同的现象，而同一现象又可能由不同的原因引起。在分析故障时要透过现象，抓住本质，用理论知识和实践经验相结合，才能及时准确地查出故障原因。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,一般的检查顺序是先外部后内部、先机械后电气、先控制部分后机组部分，采用“问、看、闻、摸”的办法。问：首先应详细询问故障发生的情况，尤其是故障发生前后的变化，如电压、电流等。看：观察电动机外表有无异常情况，端盖、机壳有无裂道，转轴有无转弯，转动是否灵活，必要时打开电动机观察绝缘漆是否变色，绕组
35、有无烧坏的地方。闻：也可用鼻子闻一间有无特殊气味，辨别出是否有绝缘漆或定子绕组烧毁的焦糊味。摸：用手触摸电动机外壳及端盖等部位，检查螺栓有无松动或局部过热(如机壳某部位或轴承室附近等)情况。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,如果表面观察难以确定故障原因，可以使用仪表测量，以便作出科学、准确的判断。其步骤如下：(1)用兆欧表分别测量绕组相间绝缘电阻、对地绝缘电阻。(2)如果绝缘电阻符合要求，用电桥分别测量三相绕组的直流电阻是否平衡。(3)前两项符合要求即可通电，用钳形电流表分别测量三相电流，检查其三相电流是否平衡，而且是否符合规定要求。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,三相异
36、步电动机绕组损坏大部分是由单相运行造成的。即正常运行的电动机突然一相断电，而电动机仍在工作。由于电流过大，如不及时切断电源势必烧毁绕组。单相运行时，电动机声音极不正常，发现后应立即停车。造成一相断电的原因是多方面的，如一相电源线断路，一相熔断器熔断、开关一相接触失灵、接线头一相松动等。此外，绕组短路故障也较多见，主要是绕组绝缘不同程度的损坏所致。如绕组与地短路、绕组相间短路和一相绕组本身的匝间短路等部将导致绕组不能正常工作。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,当绕组与铁心间的绝缘(槽绝缘)损坏时，发生接地故障。由于电流很大，可能使接地点的绕组烧断或使熔断丝熔断，继而造成单相运行。相间绝
37、缘损坏或电动机内部的金属杂物(金属碎屑、螺钉、焊锡豆等)都可导致相间短路，因此装配时一定要注意电动机内部的清洁。一相绕组如有局部导线的绝缘漆损坏(如嵌线或整形时用力过大，或有金属杂物)，可使线圈间造成短接，称为匝间短路，使绕组有效圈数减少，电流增大。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,6.2.4 三相异步电动机一般故障分析故障现象1：不能启动或转速低原因：1.电源电压过低。2.熔断器烧断一相或其他连接处断开一相。3.定子绕组断路。4.线绕式转子内部或外部断路或接触不良。5.鼠笼式转子断条或虚焊。6.定子绕组接法的，误接成Y接法。7.负载过大或机械卡住。,6.2 三相交流异步电动机及常见
38、故障分析,处理方法：1.检查电源。2.用摇表或万用表检查有无断路或接触不良。3.同上。4.同上。5.将电动机接至15%30%额定电压的三相电源上，测量三相电流，如电流随转子的位置变化，说明有断条或脱焊。6.检查接线并改正 7.检查负载及机械部件,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,故障现象2：三相电流不平衡原因：1.定子绕组一相首末两端接反。2.电源不平衡。3.定子绕组有线圈短路。4.定子绕组匝数错误。5.定子绕组部分线圈接线错误。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,处理方法：1.用低压单相交流电源，指示灯或电压表等器材，确定绕组首末端，重新接线 2.检查电源 3.检查有无局部过
39、热 4.测量绕组电阻 5.检查接线并改正,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,故障现象3：过热原因：1.过载 2.电源电压太高 3.定子铁心短路 4.定、转子相碰 5.通风散热障碍 6.环境温度过高 7.定子绕组短路或接地 8.接触不良 9.缺相运行 10.线圈接线错误 11.受潮 12.启动过于频繁,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,处理方法：1.减载或更换电动机 2.检查并设法限制电压波动 3.检查铁心 4.检查铁心、轴、轴承、端盖等 5.检查风扇通风道等 6.加强冷却或更换电动机 7.检查绕组直流电阻，绝缘电阻 8.检查各接触点 9.检查电源及定子绕组的连续性 10.照图纸
40、检查并改正 11.烘干 12.按规定频率启动,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,故障现象4：滑环火花大原因：1.电刷牌号不符 2.电刷压力过小或过大 3.电刷与滑环接触不良 4.滑环不平，不圆或不清洁,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,处理方法：1.更换电刷 2.调整电刷压力(一般电动机(150250)gf/cm2，牵引和起重电动机(250400)gf/cm2)3.研磨电刷 4.修理滑环,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,故障现象5：内部冒烟起火原因：1.电刷下火花太大 2.内部过热处理方法：1.调整、修理电刷和滑环 2.消除过热原因,6.2 三相交流异步电动机及常见故
41、障分析,故障现象6：震动和响声大原因：1.地基不平，安装不好 2.轴承缺陷或装配不良 3.转动部分不平衡 4.轴承或转子变形 5.定子或转子绕组局部短路 6.检查接线并改证 7.检查负载及机械部件,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,处理方法：1.检查地基和安装 2.检查轴承 3.必要时做静平衡或动平衡试验 4.检查转子并校正 5.拆开电动机，用表检查 6.检查铁心并重新压紧 7.不允许运行,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,6.2.5 异步电动机的拆卸和安装 电动机在检修和保养时，常需要拆装，如果操作不当，将会损坏零部件。在拆卸过程中，应同时进行检查和测量，并做好记录。1.拆卸
42、前的准备工作(1)电动机拆卸工具一般有锤子、铜棒、扁凿、拉具等。还应备有煤油和润滑脂。(2)在线头、端盖、刷握等处做好标记，以便于修复后的装配。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,2、拆卸步骤 电动机主要零部件的拆卸工艺一般有以下几个步骤：（1）带轮或联轴器的拆卸（2）风罩和风叶的拆卸。（3）轴承盖和端盖的拆卸。（4）抽出转子和检查轴承。（5）轴承的拆卸和清洗。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,3.安装步骤 电动机的装配步骤是按拆卸时的逆顺序进行。装配前各配合处要先清理除锈，装配时应将各部件按拆卸时所做标记复位。(1)安装轴承；(2)安装后端盖；(3)安装转子；(4)安装前端
43、盖；(5)安装风叶和风罩；(6)安装带轮。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,6.2.6 异步电动机常见故障的检查和修理1.异步电动机定子绕组故障的检查和修理 定子绕组的常见故障有绕组通地(碰壳或漏电)，绕组短路，绕组接错或嵌反等。(1)定子绕组断路故障 断路故障多数发生在电动机绕组的端部、各绕组元件的接线头或电动机引出线端等处附近。常见原因有：绕组受外力作用而断裂，接线头焊接不良导致松脱，绕组短路或电流过大，致使绕组过热而烧断。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,1)断路的检查方法：对于一般小型电动机可用万用表或校验灯来检查。星形接法的电动机可不断开中性点检查，但三角形接法的
44、电动机必须分开三相绕组来检查。对于中型电动机，由于大多是采用多根导线并绕和多条支路并联，如其中断掉几根或断开几路时，通常采用以下两种检查方法。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,三相电流平衡法 对于星形接法的电动机，将三相绕组并联，然后通入低电压、大电流(一般可用单相交流弧焊机)，再测出此时三相绕组中的电流。如果测出某相电流较其它两相小5%以上，那么这一相即为有断路故障的绕组。对于三角形接法的电动机，先要把三角形的一个联结点拆开，然后通入低电压、大电流电源，再分别测出各相电流，其中电流小的一相为有断路点的相。电阻法 用电桥测出三相绕组的电阻，若有一相较其他两相阻值大5%以上，那么 此相
45、即为有断路点的相。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,2)断路的修理。若断路点处在铁心槽外部时，只要分清导线端头，焊牢，并包好绝缘即可，如果引出线断，要更换引出线。若断点在铁心槽内，且只是个别线圈的问题，那么，可用穿绕修补方法或更换个别线圈。线圈穿绕修补的具体方法是：将绕组加热至80100，使绝缘物软化，取下槽楔，将断路线圈两端剪断、抽出，并清理槽内绝缘换上新绝缘，用同样规格的导线在槽内来回穿绕到原来的匝数。如果是双层绕组，断路线圈在下层，就要先把上层线圈轻轻向上拉出槽外，再按上述方法穿绕修补。穿绕修补完成后，再进行接线和必要的绝缘处理。如果绕组是由于匝间短路、通地等故障造成的绕组烧断
46、，则大多需要更换绕组。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,(2)定子绕组短路故障。定子绕组短路故障的原因主要有电动机电流过大，电源电压过高，机械损伤，重新嵌绕时碰伤绝缘，绝缘老化脆裂等。绕组短路的情况有绕组匝间短路，极相组间短路，相间短路。1)绕组短路的检查方法。常用的检查方法有外部检查法、兆欧表检查法、电流平衡法、短路侦察器法、直流电阻法。外部检查。使电动机空载运行20min，然后拆卸两边端盖，用手摸线圈的末端，如果某一部分线圈比邻近的线圈温度高，则这部分线圈很可能短路了。也可以观察线圈的末端处有无焦脆等现象，如有，就说明该线圈可能有短路存在。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分
47、析,用兆欧表检查。分别检查每两相绕组间的绝缘电阻，若绝缘电阻很低，说明该两相相间短路。用电流平衡法检查。分别测量三相绕组的电流，电流大的一相为短路相。用短路侦察器检查。利用短路侦察器检查绕组匝间是否短路是比较有效的方法。短路侦察器是利用变压器原理来检查绕组匝间短路的。短路侦察器具有一个不闭合的铁心磁路，上面绕有励磁绕组，相当于变压器一次侧绕组，所以又称开口变压器。用直流电阻法检查。利用绕组的直流电阻值也可以判断线圈是否匝间短路，电阻值较小的一相有匝间短路的可能。电动机的每相阻值往往都很小，必须用低值欧姆表或双臂电桥测量，才能测得较准确的阻值。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,2)绕组
48、短路的修理。定子绕组中最容易短路处有：同极同相的两相邻线圈间，上下层线圈间以及线圈的槽外部分。如果短路点在槽外，且很明显，可用竹楔插入两线圈间，将短路处分开，垫上绝缘材料；如短路点在槽内，要将该槽线圈加热软化后，翻出受损点，换上新的槽绝缘，将导线损伤部位用薄绝缘带包好后，重新嵌入槽内，再进行绝缘处理；如是个别线圈短路，可用前面讲过的穿绕修补法，调换个别坏线圈，如果短路严重，就必须拆下重绕。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,有些匝间短路的情况较严重，且又遇到电动机急需使用，一时来不及马上修复，则可采用跳接法作应急处理。跳接法就是将短路线圈跳过不用。具体方法是：将短路线圈的一端割断，用绝
49、缘材料将两个断头包扎妥当，再把线圈另一端的两个出线头联结起来。采用这种应急措施后，应适当减小电动机负载，应急使用完毕后，必须及时进行修理。,6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,(3)定子绕组通地或绝缘不良。电动机绕组通地，又叫对地短路，俗称“碰壳”。引起绕组通地的主要原因是：电动机长期不使用，或周围环境潮湿，或受雨淋日晒，或长期过载运行，或遭有害气体侵蚀等，使绕组绝缘性能变差，或因金属异物落进绕组内部，损坏绝缘，使导线与铁心相碰；有时是电动机重绕时，不小心损伤了绝缘，致使导线与铁心相触等。绕组通地后，会造成绕组过流发热，进而造成匝间短路。绕组通地还会使电动机外壳带电，造成人身触电事故。,
50、6.2 三相交流异步电动机及常见故障分析,1)绕组通地和绝缘不良的检查方法：用兆欧表测量。将兆欧表标有接地符号的测线与电动机机座连通，兆欧表的另一测线接在电动机的引出线端上(可分相测量，也可以三相并在一起测量)，然后摇动兆欧表的手柄，使转子转速达到120r/min进行测量。如果测出绝缘电阻在0.5M以上，则说明该电动机绝缘尚好，可继续使用；如果在0.5M以下，则说明该电动机绕组已受潮，或绕组绝缘差很多;如果测得的绝缘电阻为“0”，这表明绕组通地了。用兆欧表也可测量绕组相与相之间的绝缘电阻。测量时，需把三相绕组的六个线端分开，用兆欧表分别测量每两相之间的绝缘电阻。相间绝缘电阻的要求与绕组和机座间
