维修电工技师论文
——浅谈电动机工作原理及单项运行的原因和预防措施电动机是人们生产和生活中必不可少的电力设备，当今社会，电动机的应用非常广泛，一切与电有关的设备都与电动机必不可分，但是在生产当中电动机因缺相及容量选择不当运行而造成烧毁的事故在生产中占有很大的比例，怎样减少这些问题的出现，全面提高电动机的使用效率，是一个值得认真思考的问题，现就电动机的工作原理及缺项原因加以剖析。一、电机的定义： 电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电动机俗称
马达，在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的主要作用是产生驱动转
矩，作为用电器或各种机械的动力源。
二、电动机的分类：
1、按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。
2、按结构和工作原理划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。
3、按起动与运行方式划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。
4、按用途划分：驱动用电动机和控制用电动机。
5、按转子的结构划分：笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。
6、按运转速度划分：高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。
三、主要电机的结构和工作原理简介：
1、电磁式直流电动机
电磁式直流电动机由定子磁极、转子（电枢）、换向器（俗称整流子）、电刷、机壳、轴承等构成；
电磁式直流电动机的定子磁极（主磁极）由铁心和励磁绕组构成。根据其励磁 （旧标准称为激磁）方式的不同又可分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直
流电动机和复励直流电动机。因励磁方式不同，定子磁极磁通（由定子磁极的励磁线
圈通电后产生）的规律也不同。
串励直流电动机的励磁绕组与转子绕组之间通过电刷和换向器相串联，励磁电流
压纸机
与电枢电流成正比，定子的磁通量随着励磁电流的增大而增大，转矩近似与电枢电流的平方成正比，转速随转矩或电流的增加而迅速下降。其起动转矩可达额定转矩的5
倍以上，短时间过载转矩可达额定转矩的4倍以上，转速变化率较大，空载转速甚高（一般不允许其在空载下运行）。可通过用外用电阻器与串励绕组串联（或并联）、或
将串励绕组并联换接来实现调速。
并励直流电动机的励磁绕组与转子绕组相并联，其励磁电流较恒定，起动转矩与电枢电流成正比，起动电流约为额定电流的2.5倍左右。转速则随电流及转矩的增大而略有下降，短时过载转矩为额定转矩的1.5倍。转速变化率较小，为5%~15%。可通过消弱磁场的恒功率来调速。
他励直流电动机的励磁绕组接到独立的励磁电源供电，其励磁电流也较恒定，起动转矩与电枢电流成
正比。转速变化也为5%~15%。可以通过消弱磁场恒功率来提高转速或通过降低转子绕组的电压来使转速降低。
复励直流电动机的定子磁极上除有并励绕组外，还装有与转子绕组串联的串励绕组（其匝数较少）。串联绕组产生磁通的方向与主绕组的磁通方向相同，起动转矩约为额定转矩的4倍左右，短时间过载转矩为额定转矩的3.5倍左右。转速变化率为25%~30%（与串联绕组有关）。转速可通过消弱磁场强度来调整。蛋白层析系统
换向器的换向片使用银铜、镉铜等合金材料，用高强度塑料模压成。电刷与换向器滑动接触，为转子绕组提供电枢电流。电磁式直流电动机的电刷一般采用金属石墨电刷或电化石墨电刷。转子的铁心采用硅钢片叠压而成，一般为12槽，内嵌12组电枢绕组，各绕组间串联接后，再分别与12片换向片连接。
直流电动机的工作原理是导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。当电枢转了180°后，导体 cd转到 N极下，导体ab转到S极下时，由于直流电源供给的电流方向不变，仍从电刷A流入，经导体cd 、ab 后，从电刷B流出。这时导体cd 受力方向变
为从右向左，导体ab 受力方向是从左向右，产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由导体 ab和cd 流入，使线圈边只要处于N 极下，其中通过电流的方向总是由电刷A 流入的方向，而在S 极下时，总是从电刷 B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。这就是直流电动机的工作原理。
2、三相异步电动机的旋转原理
三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，三相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，定子绕组产生旋转磁场后，转子导体（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向旋转起来。一般情况下，电动机的实际转速低于旋转磁场的转速不同步。为此我们称三相电动机为异步电动机。
3、单相交流电动机的旋转原理
无水炮泥单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。单相电不能产生旋转磁场.要使单相电动机能自动旋
转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动。
20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：
⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。
⑵定子绕组散热比较方便。
⑶惯量小，易于提高系统的快速性。
⑷适应于高速大力矩工作状态。
⑸同功率下有较小的体积和重量。
四、主要电动机的应用范围：
1、直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点，所以目前直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。
2、异步电动机具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。异步电动机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家
用电器和医疗器械等。
3、步进电动机主要应用在数控机床制造领域，由于步进电动机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。除了在数控机床上的应用，步进电机也可以用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。
4、同步电动机主要用于大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小型、微型仪器设备或者充当控制元件。其中三相同步电动机是其主体。此外，还可以当调相机使用，向电网输送电
感性或者电容性无功功率。
五、电动机启动前的检查方法：
1、新的或长期停用的电机，使用前应检查绕组间和绕组对地绝缘电阻。通常对500V以下的电机用500V绝缘电阻表；对500-1000V的电机用1000V绝缘电阻表；对1000V以上的电机用2500V绝缘电阻表。绝缘电阻每千伏工作电压不得小于1MΩ，并应在电机冷却状态下测量。
2、检查电机的外表有无裂纹，各紧固螺钉及零件是否齐全，惦记的固定情况是否良好。
3、检查电机传动机构的工作是否可靠。
4、根据铭牌所示数据，如电压、功率、频率、联结、转速等与电源、负载比较是否相符。
5、检查电机的通风情况及轴承润滑情况是否正常。
6、扳动电机转轴，检查转子能否自由转动，转动时有无杂声。
7、检查电机的电刷装配情况及举刷机构是否灵活，举刷手柄的位置是否正确。
8、检查电机接地装置是否可靠。
六、电动机单相运行产生的原因及预防措施：
1、熔断器熔断
1.1故障熔断：主要是由于电机主回路单相接地或相间短路而造成熔断器熔断。
预防措施：选择适应周围环境条件的电动机和正确安装的低压电器及线路，并要定期加以检查，加强日常维护保养工作，及时排除各种隐患。
1.2非故障性熔断：主要是熔体容量选择不当，容量偏小，在启动电动机时，受启动电流的冲击，熔断器发生熔断。
熔断器非故障性熔断是可以避免的，不要片面认为在能躲过电机的启动电流的情况下，熔体的容量尽量选择小一些的，这样才能够保护电机。我们要明确一点那就是熔断器只能保
护电动机的单相接地和相间短路事故，它绝不能作为电动机的过负荷保护。
2、正确选择熔体的容量
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一般熔体额定电流选择的公式为：
暖墙
额定电流＝Ｋ×电动机的额定电流
⑴耐热容量较大的熔断器（有填料式的）•Ｋ值可选择1.5～2.5。
⑵耐热容量较小的熔断器Ｋ值可选择４～６。
对于电动机所带的负荷不同，•Ｋ值也相应不同，如电动机直接带动风机，•那么Ｋ值可选择大一些，如电动机的负荷不大，Ｋ值可选择小一些，具体情况视电机所带的负荷来决定。
此外，熔断器的熔体和熔座之间必需接触良好，否则会引起接触处发热，使熔体受外热而造成非故障性熔断。
在安装电动机的过程中，应采用恰当的接线方式和正确的维护方法。
⑴对于铜、铝连接尽可能使用铜铝过渡接头，如没有铜铝接头，可在铜接头出挂锡进行连接。
⑵对于容量较大的插入式熔断器，•在接线处可加垫薄铜片（0.2mm），这样的效果会更好一些。
⑶检查、调整熔体和熔座间的接触压力。
⑷接线时避免损伤熔丝，紧固要适中，接线处要加垫弹簧垫圈。
3、主回路方面易出现的故障
3.1接触器的动静触头接触不良。
其主要原因是：接触器选择不当，触头的灭弧能力小，•使动静触头粘在一起，三相触头动作不同步，造成缺相运行。
预防措施：选择比较适合的接触器。
3.2使用环境恶劣如潮湿、•振动、有腐蚀性气体和散热条件差等，造成触头损坏或接线氧化，接触不良而造成缺相运行。
预防措施：选择满足环境要求的电气元件，防护措施要得当，强制改善周围环境，定期更换元器件。
3.3不定期检查，接触器触头磨损严重，表面凸凹不平，使接触压力不足而造成缺相运行。
预防措施：根据实际情况，确定合理的检查维护周期，进行严细认真的维护工作。
3.4热继电器选择不当，使热继电器的双金属片烧断，造成缺相运行。
预防措施：选择合适的热继电器，尽量避免过负荷现象。蓄电池模拟器
