電動機基礎知識（1）

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電動機基礎知識（1）

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1.    絕緣材料的耐溫能力是怎樣劃分的？
9 G" x! W/ A' J0 a, d答：我國現分為六級，即A、E、B、F、H、C。
（1） A級絕緣材料最大允許工作溫度為105℃
（2） E級絕緣材料最大允許工作溫度為120℃
（3） B級絕緣材料最大允許工作溫度為130℃
3 W: Z& N% r4 j" P, r) P: {（4） F級絕緣材料最大允許工作溫度為155℃
（5） H級絕緣材料最大允許工作溫度為180℃
' _. o$ A; r+ a) N+ N5 K（6） C級絕緣材料最大允許工作溫度為180℃以上。
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0 h) k  U% a) @' A9 L2.    簡述感應電動機的構造和工作原理。
* C0 P$ B1 j4 A答：感應電動機的工作原理是這樣的，當三相定子繞組通過三相對稱的交流電電流時，產生一個旋轉磁場，這個旋轉磁場在定子內膛轉動，其磁力線切割轉子上的導線，在轉子導線中感應起電流。由于定子磁場與轉子電流相互作用力產生電磁力矩，于是，定子旋轉磁場就拖著具有載流導線的轉子轉動起來。
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2 y! q9 D" O; B3.    感應電動機啟動時為什么電流大？而啟動后電流會變?。?
答：當感應電動機處在停止狀態(tài)時，從電磁的角度看，就象變壓器，接到電源去的定子繞組相當于變壓器的一次線圈，成閉路的轉子繞組相當于變壓器被短路的二次線圈；定子繞組和轉子繞組間無電的的聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系，磁通經定子、氣隙、轉子鐵芯成閉路。當合閘瞬間，轉子因慣性還未轉起來，旋轉磁場以最大的切割速度——同步轉速切割轉子繞組，使轉子繞組感應起可能達到的最高的電勢，因而，在轉子導體中流過很大的電流，這個電流產生抵消定子磁場的磁能，就象變壓器二次磁通要抵消一次磁通的作用一樣。
定子方面為了維護與該時電源電壓相適應的原有磁通，遂自動增加電流。因為此時轉子的電流很大，故定子電流也增得很大，甚至高達額定電流的4~7倍，這就是啟動電流大的緣由。
/ l, I9 A; ^, H  l啟動后為什么小：隨著電動機轉速增高，定子磁場切割轉子導體的速度減小，轉子導體中感應電勢減小，轉子導體中的電流也減小，于是定子電流中用來抵消轉子電流所產生的磁通的影響的那部分電流也減小，所以定子電流就從大到小，直到正常。

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7 L5 p, b* j4 Y+ I6 m; Z4.    啟動電流大有無危險？為什么有的感應電動機需用啟動設備？
答：一般說來，由于啟動過程不長，短時間流過大電流，發(fā)熱不太厲害，電動機是能承受的，但如果正常啟動條件被破壞，例如規(guī)定輕載啟動的電動機作重載啟動，不能正常升速，或電壓低時，電動機長時間達不到額定轉速，以及電動機連續(xù)多次啟動，都將有可能使電動機繞組過熱而燒毀。
- z) R$ ?1 h1 U6 l" o* s5 |電動機啟動電流大對并在同一電源母線上的其它用電設備是有影響的。這是因為供給電動機大的啟動電流，供電線路電壓降很大，致使電動機所接母線的電壓大大降低，影響其它用電設備的正常運行，如電燈不亮，其它電動機啟動不起來，電磁鐵自動釋放等。
# l, T, x, \% `& d! U" C就感應電動機本身來說，都容許直接啟動，即可加額定電壓啟動。
由于電動機的容量和其所接的電源容量大小不相配合，感應電動機有可能在啟動時因線端電壓降得太低、啟動力矩不夠而啟動不起來。為了解決這個問題和減少對其它同母線用電設備的影響，有的容量較大的電動機必須采用啟動設備，以限制啟動電流及其影響。
需要不需要啟動設備，關鍵在于電源容量和電動機容量大小的比較。發(fā)電廠或電網容量愈大，允許直接啟動的電動機容量也越大。所以現在新建的中、大型電廠，除繞線式外的感應電動機幾乎全部采用直接啟動，只有老的和小的電廠中，還可見到各種啟動設備啟動的電動機。
* |# l3 V; a$ b$ H3 J! S6 g對于鼠籠電動機，采用啟動設備的目的不外乎是為了降低啟動電壓，從而達到降低啟動電流的結果。而根據降壓方法不同，啟動方法（1）Y/△轉換啟動法。正常運行時定子繞組接成△形的電動機，在啟動時接成Y形，待啟動后又改成△形接法。（2）用自耦變壓器啟動法。（3）用電抗器啟動法。

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! r: [, g& ?0 `, E5.    電動機三相繞組一相首尾接反，啟動時有什么現象？怎樣查找？
+ J& G/ E! C! @* M0 X/ K答：電動機三相繞組一相繞組首尾接反，則在啟動時：
' j$ z; a$ @- {$ n4 o(1) 啟動困難。
$ ^* p) |; ~2 z" D8 q9 \; K(2) 一相電流大。
(3) 可能產生振動引起聲音很大。
7 G* e8 O, p; M; C6 l" r一般查找的方法是：
(1) 仔細檢查三相繞組首、尾標志。
(2) 檢查三相繞組的極性次序，如果不是N，S交錯分布，即表示有一相繞組反接。
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$ e& |$ n* H- M. }0 f/ ^6.    感應電動機定子繞組一相斷線為什么啟動不起來？
) x; f- S: Y1 b7 K  M( h答：三相星接的定子繞組，一相斷線時，電動機就處于只有兩相線端接電源的線電壓上，組成串聯(lián)回路，成為單相運行。
單相運行時將有以下現象：原來停來著的電動啟動不起來，且“唔唔”作響，用手撥一下轉子軸，也許能慢慢轉動。原來轉動著的電動機轉速變慢，電流增大，電機發(fā)熱，甚至于燒毀。
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7.    鼠籠式感應電動機運行中轉子斷條有什么異?，F象？
+ @# C2 t: o8 L& w1 r' u) m答：鼠籠式感應電動機在運行中轉子斷條，電動機轉速將變慢，定子電流忽大忽小呈周期性擺動，機身振動，可能發(fā)出有節(jié)奏的“嗡嗡”聲。
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8.    感應電動機定子繞組運行中單相接地有哪些異常現象？
0 T) `4 x% I. }% ^7 q+ Z9 ]答：對于380伏低壓電動機，接在中性點接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地時，接地相的電流顯著增大，電動機發(fā)生振動并發(fā)出不正常的響聲，電機發(fā)熱，可能一開始就使該相的熔斷器熔斷，也可能使繞組因過熱而損壞。

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9.    頻率變動對感應電動機運行有什么影響？
答：頻率的偏差超過額定電流的±1%時，電動機的運行情況將會惡化，影響電動機的正常運行。
8 ^. g' w0 ?. @, B電動機運行電壓不變時，磁通與頻率成反比，因此頻率的變化將影響電動機的磁通。
電動機的啟動力矩與頻率的立方成反比，最大力矩與頻率的平方成反比，最大力矩與頻率的平方成反比，所以頻率的變動對電動機力矩也是有影響的。
頻率的變化還將影響電動機的轉速、出力等。
0 U  k. w* {" ?% i* [# d頻率升高，定子電流通常是增大的，在電壓降低的情況下，頻率降低，電動機吸取的無功功率要減小。  
9 b% j$ C* G, V由于頻率的改變，還會影響電動機的正常運行，使其發(fā)熱。


10.    感應電動機在什么情況下會過電壓？
6 O7 s9 M7 G$ d1 i' |: }. b( L答：運行中的感應電動機，在開關斷閘的瞬間，容易發(fā)生電感性負荷的操作過電壓，有些情況，合閘時也能產生操作過電壓。電壓超過三千伏的繞線式電動機，如果轉子開路，則在啟動時合閘瞬間，磁通突變，也會產生過電壓。
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2 A4 x: q7 \: x4 q% W, I. L  z3 f: o11.    電壓變動對感應電動機的運行有什么影響？
答：下面分別說明電壓偏離額定值時，對電動機運行的影響。為了簡單起見，在討論電壓變化時，假定電源的頻率不變，電動機的負載力矩也不變。
（1） 對磁通的影響
電動機鐵芯中磁通的大小決定于電勢的大小。而在忽略定子繞組漏阻抗壓降的前提下，電勢就等于電動機的電壓。由于電勢和磁通成正比地變化，所以，電壓升高，磁通成正比地增大；電壓降低，磁通成正比地減小。
; K2 m' j' A) ^! Q（2） 對力矩的影響
不論是啟動力矩、運行時的力矩或最大力矩，都與電壓的平方成正比。電壓愈低，力矩愈小。由于電壓降低，啟動力矩減小，會使啟動時間增長，如當電壓降低20%時，啟動時間將增加3.75倍。要注意的是，當電壓降得低到某一數值時，電動機的最大力矩小于阻力力矩，于是電動機會停轉。而在某些情況下（如負載是水泵，有水壓情況下），電動機還會發(fā)生倒轉。
（3） 對轉速的影響
電壓的變化對轉速的影響較小。但總的趨向是電壓降低，轉速也降低，因為電壓降低使電磁力矩減小。例如，對于具有額定轉差為2%而最大力矩為兩倍額定力矩的電動機，當電壓降低20%時，轉速僅減小1.6%。
（4） 對出力的影響
  t9 q. S' r5 r( E7 ]# n! Y出力即機軸輸出功率。它與電壓的關系與轉速對電壓的關系相似，電壓變化對出力影響不大，但隨電壓的降低出力也降低。
（5） 對定子電流的影響
定子電流為空載電流與負載電流的向量和。其中負載電流實際上是與轉子電流相對應的。負載電流的變化趨勢與電壓的變化相反，即電壓升高，負載電流減小，電壓降低，負載電流增加。而空載電流（或叫激磁電流）的變化趨勢與電壓的變化相同，即電壓增高，空載電流也增大，這是因為空載電流隨磁通的增大而增大。
$ w: C$ R# Q: E/ E當電壓降低時，電磁力矩降低，轉差增大，轉子電流和定子中負載電流都增大，而空載電流減小。通常前者占優(yōu)勢，故當電壓降低時，定子電流通常是增大的。
當電壓升高時，電磁力矩增大，轉差減小，負載電流減小，而空載電流增大。但這里分兩種情況：當電壓偏離額定值不大，磁通還增大得不多的時候，鐵芯未飽和，空載電流的增加是與電壓成比例的，此時負載電流減小占優(yōu)勢，定子電流是減小的；當電壓偏離額定值較大，磁通增大得很多時，由于鐵芯飽和，空載電流上升得很快，以致它的增大占了優(yōu)勢，此時定子電流增加。所以，當電壓增大時，定子電流開始略有減小，而后上升，此時，功率因數變壞。
（6） 對吸取無功功率的影響
電動機吸取的無功功率，一是漏磁無功功率，二是磁化無功功率，前者建立漏磁場，后者建立定、轉子之間實現電磁能量轉換用的主磁場。
漏磁無功功率與電壓的平方成反比地變化，而磁化功率與電壓的平方成正比地變化。但由于鐵芯飽的影響，磁化功率可能不與電壓的平方成正比地變化。所以 ，電壓降低時，從系統(tǒng)吸取的總的無功功率變化不大，還有可能減小。
（7） 對效率的影響
若電壓降低，機械損耗實際上不變，鐵耗差不多與電壓平方成正比減少；轉子繞組的損耗和轉子電流平方成正比增加；定子繞組的損耗決定于定子電流的增加還是減少，而定子電流又決定于負載電流和空載電流間的互相關系?？偟膩碚f，電動機在負載小時（≤40%），效率增加一些，而然后開始很快地下降。
（8） 對發(fā)熱的影響
( O- a* _2 h# y# B在電壓變化范圍不大的情況下，由于電壓降低，定子電流升高；電壓升高，定子電流降低。在一定的范圍內，鐵耗和銅耗可以相互補償，溫度保持在容許范圍內。因此，當電壓在額定值±5%范圍內變化時，電動機的容量仍可保持不變。但當電壓降低超過額定值的5%時，就要限制電動機的出力，否則定子繞組可能過熱，因為此時定子電流可能已升到比較高的數值。當電壓升高超過10%時，由于磁通密度增加，鐵耗增加，又由于定子電流增加，銅耗也增加，故定子繞組溫度將超過允許值。

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. g7 o! Y4 \- F9 i5 A12.    規(guī)程規(guī)定電動機的運行電壓可以偏離額定值－5%或＋10%而不改變其額定出力，為什么電壓偏高的允許范圍較大？
' X7 f  R, J& |5 \* c答：關于電壓偏離額定值對電動機運行的影響，這里只著重談談為什么規(guī)定偏高的范圍和偏低的范圍不一樣。概括起來說，原因有以下兩點。
6 r6 w; t. Y3 Y  ~（1） 電壓偏高運行對電動機來說比電壓偏低運行所處條件要好，造成不利的影響少。
電壓偏低時，定子、轉子電流都增加而使損耗增加，同時轉速降低又使冷卻條件變壞，這樣會使電動機溫升增高，此外，由于力矩減小，又使啟動和自啟動條件變壞。
4 e, C& I; X) W9 x' r: ?8 ]6 @1 F$ O* N誠然，電壓增高由于磁通增多使鐵耗增加，升高一點溫度對定子繞組溫度是有影響的?？墒?，由于定子電流降低又使定子繞組溫度降一點，據分析，鐵芯溫度升高對定子繞組溫度升高的影響要比定子電流減小引起的溫降要小一些，因此，總的趨向是使溫度降低一些的。至于鐵芯本身溫度升高一點，無關緊要，對電動機沒有什么危害。電壓升高引起力矩的增加，則極大的改善了起動和自啟動的條件。至于從絕緣的角度來說，提高10%的電壓，不會有什么危險，因絕緣的電氣強度都有一定的余度。
（2） 采用電壓偏離范圍較大的規(guī)定，對運行來說，比較易于滿足要求，可能因此就可避免采用有載調壓的廠用變壓器。不然，范圍規(guī)定得小，即使設計上不采用有載調壓廠用變壓器，也得要求運行人員頻繁地調整發(fā)電機電壓或主變壓器的分接頭。
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' R) ?( g. m, I2 \13.    用搖表測量絕緣電阻時要注意什么？
8 p$ y( B9 p- N6 e/ @答：（1） 兆歐表一般有500、1000、2500伏幾種，應按設備的電壓等級按規(guī)定選好哪一種兆歐表。
（2） 測量設備的絕緣電阻時，必須先切斷電源，對具有較大電容的設備（如電容器、變壓器、電機及電纜線路），必須先進行放電。
（3） 兆歐表應放在水平位置，在未接線之前先搖動兆歐表，看指針是否在“∞”處，再將“L”和“E”兩個接線柱短接，慢慢地搖動兆歐表，看指針是否指在“零”處，對于半導體型鐺歐表不宜用短路校驗。  

' Q7 K: }( W$ w（4） 兆歐表引用線用多股軟線，且應有良好的絕緣。
# r  \0 f; @8 t, q9 S! I, b2 O（5） 架空線路及與架空線路相連接的電氣設備，在發(fā)生雷雨時，或者不能全部停電的雙回架空線路和母線，在被測回路的感應電壓超過12伏時，禁止進行測量。
; K% d$ Z" r( m, o  E（6） 測量電容器、電纜、大容量變壓器和電機時，要有一定的充電時間。電容量愈大，充電時間應愈長。一般以兆歐表轉動一分鐘后的讀數為準。
（7） 在搖測絕緣電阻時，應使兆歐表保持額定轉速，一般為120轉/分。當被測物電容量大時，為了避免指針擺動，可適當提高轉速（如130轉/分）。
（8） 被測物表面應擦拭清潔，不得有污物，以免漏電影響測量的準確度。
1 L4 j4 t* R( q+ D（9） 兆歐表沒有停止轉動和設備未放電之前，切勿用手觸及測量部分和兆歐表的接線柱，以免觸電。
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14.    用兆歐表測量絕緣電阻時為什么規(guī)定搖測時間為1分鐘？
% y& @8 R: Z. Q' b6 H2 X( z答：用兆歐表測量絕緣，一般規(guī)定搖測一分鐘后的讀數為準。因為在絕緣體上加上直流電壓后，流過絕緣體的電流（吸收電流）將隨時間的增長而逐漸下降。而絕緣體的直流電阻率是根據穩(wěn)態(tài)傳導電流確定的，并且不同材料絕緣體其絕緣吸收電流的衰減時間不同，但是試驗證明，絕大多數絕緣材料吸收電流經過一分鐘已趨于穩(wěn)定，所以規(guī)定以加壓一分鐘后的絕緣電阻值來確定絕緣性能的好壞。

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15.    電動機低電壓保護起什么作用？
& L$ Y; S5 q3 u, Y答：當電動機的供電母線電壓短時降低或短時中斷又恢復時，為了防止電動機啟動時使電源電壓嚴重降低，通常在次要電動機上裝設低電壓保護，當供電母線電壓降到一定值時，低電壓保護動作將次要電動機切除，使得母線電壓迅速恢復，以保證重要電動機的自啟動。
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* y1 I2 E4 o2 ^; I$ l16.    感應電動機起動不起來可能是什么原因?
. R: W% S: k$ `+ z* k# W0 j答：(1)電源方面： a.無電：操作回路斷線，或電源開關未合上。 b.一相或兩相斷電。 c.電壓過低。
  (2)電動機本身： a.轉子繞組開路。 b.定子繞組開路。 c.定,轉子繞組有短路故障。 d.定、轉子相擦。
) d) s1 t: m* p: V! U  (3)負載方面： a.負載帶得太重。 b.機械部分卡澀。
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% Z/ u  }+ o! U$ ]' i5 U17.    鼠籠式感應電動機運行時轉子斷條對其有什么影響？
答：鼠籠式電動機常因鑄鋁質量較差或銅籠焊接質量不佳發(fā)生轉子斷條故障。斷條后，電動機的電磁力矩降低而造成轉速下降，定子電流時大時小，因為斷條破壞了結構的對稱性，同時破壞了電磁的對稱性，使與轉子有相對運動的定子磁場，從轉子的表面不同部位穿入磁通時，轉子的反應不一樣，因而造成定子電流時大時小。同時斷條也會使機身發(fā)生振動，這是因為沿整個定子內膛周圍的磁拉力不均勻引起的，周期性的嗡嗡聲，也因此產生。
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18.    運行中的電動機遇到哪些情況時應立即停止運行？
答：電動機在運行中發(fā)生下列情況之一者，應立即停止運行：
$ P4 `6 W2 V: g' Z. |1 n  B⑴ 人身事故。
⑵ 電動機冒煙起火，或一相斷線運行。
4 ^+ w. t- F# q0 x; b⑶ 電動機內部有強烈的摩擦聲。
1 j6 p3 ?$ I$ B( o5 h⑷ 直流電動機整流子發(fā)生嚴重環(huán)火。
$ u: o- ?% A9 {( y7 A⑸ 電動機強烈振動及軸承溫度迅速升高或超過允許值。
⑹ 電動機受水淹。

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/ R8 N% w9 e6 B0 F. v19.    運行中的電動機，聲音發(fā)生突然變化，電流表所指示的電流值上升或低至零，其可能原因有哪些？
答：可能原因如下：
⑴ 定子回路中一相斷線。
, @0 p* K! J5 G( f3 O1 p⑵ 系統(tǒng)電壓下降。
& B5 h, `- \& P" g⑶ 繞組匝間短路。
: y' X- b, ^, j# S) @  s; b# H$ _⑷ 鼠籠式轉子繞組端環(huán)有裂紋或與銅（鋁）條接觸不良。
⑸ 電動機轉子鐵芯損壞或松動，轉軸彎曲或開裂。
⑹ 電動機某些零件（如軸承端蓋等）松弛或電動機底座和基礎的聯(lián)接不緊固。
⑺ 電動機定、轉子空氣間隙不均勻超過規(guī)定值。


20.    電動機啟動時，合閘后發(fā)生什么情況時必須停止其運行？
答：⑴ 電動機電流表指向最大超過返回時間而未返回時；
⑵ 電動機未轉而發(fā)生嗡嗡響聲或達不到正常轉速；
⑶ 電動機所帶機械嚴重損壞；
2 y. Z- v! ]& F  J, t5 ]⑷ 電動機發(fā)生強烈振動超過允許值。
⑸ 電動機啟動裝置起火、冒煙；
⑹ 電動機回路發(fā)生人身事故。
; D0 J8 {8 {* j! j⑺ 啟動時，電機內部冒煙或出現火花時。

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敦煌千面可窺

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gantongyin310

謝謝樓主分享啊，

jackson2125

很好的資料，多謝分享
( _5 C- n$ p: e5 S$ x2 H9 b

華子1234

好
& W) H8 c, M+ l, s

yanyan159054

很全面，我以前就是做電機的

輕風開心

很不錯！！