實現(xiàn)電能與機械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機。電機是利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)電能與機械能的相互轉(zhuǎn)換。把機械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機，而把電能轉(zhuǎn)換成機械能的設(shè)備叫做電動機。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機，特別三相異步電動機，因為它具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、運行可靠、價格低廉、維護方便等優(yōu)點。它被廣泛地用來驅(qū)動各種金屬切削機床、起重機、鍛壓機、傳送帶、鑄造機械、功率不大的通風(fēng)機及水泵等。

1． 電動機的基本類型和結(jié)構(gòu)

異步電機定子相數(shù)有單相、三相兩類。三相異步電動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有籠型和線繞式兩種，單相異步電機轉(zhuǎn)子都是籠型。異步電機主要由固定不動的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩部分組成，定、轉(zhuǎn)子之間有氣隙，在定子兩端有端蓋支撐轉(zhuǎn)子。其結(jié)構(gòu)如圖4－35所示。

異步電機的定子由定子鐵芯、定子繞組和機座三部分構(gòu)成。定子鐵芯的作用是作為電機磁路的一部分和嵌放定子繞組。為了減少交變磁場在鐵芯中引起的損耗，鐵芯一般采用導(dǎo)磁性能良好、損耗小的硅鋼片疊成，并固定在機座中。為了嵌放定子繞組，在定子充片中均勻的沖制若干個形狀相同的槽。定子繞組是電機的電路，其作用是感應(yīng)電動勢、流過電流，一般由絕緣導(dǎo)線繞制而成，三相異步電動機具有三相對稱的定子繞組，稱為三相繞組。機座的作用主要是固定和支撐定子鐵芯，因此要求有足夠的機械強度。

圖4－35 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)

1—接線盒; 2—定子鐵芯; 3—定子繞組; 4—轉(zhuǎn)軸;

5—轉(zhuǎn)子; 6—風(fēng)扇; 7—罩殼; 8—軸承;

9—機座; 10—端蓋; 11—軸承蓋

異步電機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成。轉(zhuǎn)子鐵芯是電機磁路的一部分，一般由硅鋼片沖制后疊壓而成，并固定在機座中。轉(zhuǎn)軸起支撐轉(zhuǎn)子鐵芯和輸出機械轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)子繞組的作用是感應(yīng)電動勢、流過電流和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。其結(jié)構(gòu)形式有籠型和線繞式兩種?；\型電動機的轉(zhuǎn)子繞組是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)的導(dǎo)電條組成的。鼠籠型轉(zhuǎn)子及繞組結(jié)構(gòu)如圖4－36所示。繞線型電動機的轉(zhuǎn)子繞組為三相繞組，各相繞組的一端連在一起(星形連接)，另一端接到三個彼此絕緣的滑環(huán)上。

圖4－36 籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖

1—轉(zhuǎn)子鐵芯; 2—風(fēng)葉; 3—鑄鋁條

異步電機定、轉(zhuǎn)子之間氣隙很小，對于中小型異步電機來說，氣隙一般為0．2～1．5mm。氣隙大小對異步電機的性能影響很大。為了降低電機的空載電流和提高電機的功率，氣隙應(yīng)盡可能小，但氣隙太小又可能造成定、轉(zhuǎn)子在運行中發(fā)生摩擦，因此異步電動機氣隙長度應(yīng)為定、轉(zhuǎn)子在運行中不發(fā)生機械摩擦所允許的最小值。

2． 電動機的工作原理

三相異步電動機的工作原理是建立在電磁感應(yīng)定律和電磁力定律等基礎(chǔ)上的，其工作原理圖如圖4－37所示。當電動機的三相定子繞組(各相差120度電角度)，通入三相對稱交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流(轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路)，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同，旋轉(zhuǎn)磁場示意圖如圖4－38所示。

圖4－37 三相異步電機工作原理圖

圖4－38 旋轉(zhuǎn)磁場示意圖

3． 電動機銘牌

在生產(chǎn)過程中要使用好三相異步電機，首先必須了解它的銘牌。每臺電動機的外殼上都有一塊銘牌，上面注明了這一臺電動機的基本性能數(shù)據(jù)，以便按照這些額定數(shù)據(jù)正確使用，如圖4－39所示。

銘牌上的各項內(nèi)容含義如下:

(1)型號: 是電機類型、規(guī)格的代號。Y160M－4中，“Y”表示籠式異步電動機(YR為線繞式異步電動機，YB為防爆型異步電動機，YQ為高啟動轉(zhuǎn)矩異步電動機)，160為機座中心高度， M表示中機座(L為長機座，S為短機座)，4表示磁極數(shù)。

(2)額定功率: 在額定運行情況下，電動機軸上輸出的機械功率。

(3)額定電流: 電動機在額定電壓和額定輸出功率時，定子繞組的線電流。

圖4－39 三相異步電動機銘牌示意圖

(4)功率因素: 電動機是電感性負載，定子相電流比相電壓滯后一個角，cos就是異步電動機的功率因數(shù)。

(5)額定電壓: 電動機額定運行時，外加于定子繞組上的線電壓。

(6)LW值: LW值指電動機的總噪聲等級。LW值越小表示電動機運行的噪聲越低，噪聲單位為d B。

(7)額定轉(zhuǎn)速: 電動機在額定電壓、額定頻率和額定功率輸出時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。

(8)接法: 三相異步電動機定子繞組的連接方式，電動機應(yīng)接成三角形。

(9)防護等級: 指外殼防護型式的分級，以IP44為例，IP表示外殼防護負荷，第一個4表示對固體的防護等級，第2個4表示對液體的防護等級。固體防護等級有7個等級，用0～6分別表示; 液體防護等級有9個等級，用0～8分別表示。

(10)額定頻率: 電動機在額定運行狀態(tài)下，定子繞組所接電源的頻率，我們規(guī)定的額定頻率為50Hz。

(11)工作方式: 電動機的運行方式。一般分為連續(xù)(S1)、短時(S2)和斷續(xù)(S3)。

(12)絕緣等級: 是按電動機繞組所用的絕緣材料在使用時容許的極限溫度來分級的。絕緣等級是指電機繞組采用的絕緣材料的耐熱等級。按其耐熱性分為A、E、B、F、H五種等級。每一絕緣等級的絕緣材料都有相應(yīng)的極限工作允許溫度，電動機運行繞組絕緣最熱點的溫度不得超過此溫度。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4－2。

表4－2 電動機的絕緣等級參數(shù)

4． 選用原則

(1)根據(jù)電動機所驅(qū)動的機械設(shè)備負載的特性和生產(chǎn)工藝，合理選用電動機的類型，如對電動機的啟動性能、制動方式、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速等具體要求。

(2)根據(jù)機械設(shè)備所需的功率要求合理選擇電動機的額定功率，一般電動機的額定功率應(yīng)略大于機械設(shè)備的額定功率，以大于10%為宜。

(3)根據(jù)機械設(shè)備的工作性質(zhì)合理選用電動機的工作制式，如斷續(xù)工作制式、連續(xù)工作制式、短時工作制式等。

(4)根據(jù)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速綜合要求來合理選擇電動機的極數(shù)。

(5)根據(jù)使用場所合理選用電動機的防護結(jié)構(gòu)形式。

(6)根據(jù)使用單位的電網(wǎng)電壓確定電動機的電壓等級。

5． 調(diào)試與檢修

三相異步電動機的調(diào)試與檢測包括電動機運行前及運行中的檢測工作。主要包括電動機絕緣電阻測定、檢查電動機的啟動、保護設(shè)備是否合乎要求、電動機的安裝情況、電動機溫升等。

(1)電動機絕緣電阻測定。

測定內(nèi)容應(yīng)包括三相相間絕緣電阻和三相繞組對地絕緣電阻。對于額定電壓在380V以下的電機，冷態(tài)下測得絕緣電阻大于1MΩ為合格，最低限度不能低于0．5MΩ。如果絕緣電阻偏低，應(yīng)烘干后再測。

(2)檢查電動機的啟動、保護設(shè)備是否合乎要求。

檢查內(nèi)容包括啟動、保護設(shè)備的規(guī)格是否與電機配套、接線是否正確、所配熔體規(guī)格是否恰當、熔斷器安裝是否牢固、這些設(shè)備和電機外殼是否妥善接地。

(3)檢查電動機的安裝情況。

查看電動機端蓋螺栓、地腳螺栓、與聯(lián)軸器連接的螺釘和銷子是否牢固; 皮帶連接是否牢固; 松緊度是否適合，聯(lián)軸器或皮帶輪中心線是否校準; 機組的轉(zhuǎn)動是否靈活，有無非正常的摩擦、卡塞、異響等。

(4)觀察電動機電源電壓。

運行中的電動機對電源電壓穩(wěn)定度要求較高，電源電壓允許值不得高于額定電壓10%，不低于5%。否則應(yīng)減輕負載，有條件時要對電源電壓進行調(diào)整。

(5)觀察電動機工作電流。

只有在額定負載下運行時，電動機的線電流才接近于銘牌上的額定值，這時電動機工作狀態(tài)最好，效率最高。

(6)檢查電動機溫升。

溫升是否正常，是判斷電動機運行是否正常的重要依據(jù)之一。電動機的溫升不得超過銘牌額定值。在實際應(yīng)用中，如果電動機電流過大、三相電壓和電流不平衡、電動機出現(xiàn)機械故障等均會導(dǎo)致溫升過高，影響其使用壽命。

(7)觀察有無故障現(xiàn)象。

對運行中的電動機，應(yīng)隨時檢查緊固件是否松動、松脫，有無異常振動、異響，有無溫升過高、冒煙，若有，應(yīng)立即停車檢查。

在進行以上各項修理、檢查后，對電動機進行裝配、安裝，調(diào)整各部間隙，按規(guī)定進行檢查和試車。三相異步電動機的故障現(xiàn)象分析與處理方法見表4－3。

表4－3 三相異步電動機故障分析與處理