鼠籠式電機工作原理

電動機的定子上為三相鑲嵌式分布繞組，轉(zhuǎn)子為籠式的導(dǎo)條（因該導(dǎo)條形狀與鼠籠相似，所以又稱鼠籠式異步電動機）。電動機在定子繞組加三相交流電后，會形成旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)子上的閉合的導(dǎo)條會因為切割定子磁場的磁力線而感應(yīng)出電動勢和電流，而帶電（電流）的導(dǎo)體在磁場中就會產(chǎn)生運動，這樣電動機轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)起來了 。

電動機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)：

轉(zhuǎn)子是三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)部分，由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等部分組成。轉(zhuǎn)子的鐵心也是電動機磁路的一部分，由外圓周上沖有均勻線槽的硅鋼片疊壓而成，并固定在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子鐵心的線槽中放置轉(zhuǎn)子繞組。按轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機又可分為鼠籠式和繞線式兩種。鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組因其形狀像鼠籠而得名，它的結(jié)構(gòu)是嵌入線槽中銅條為導(dǎo)體，銅條的兩端用短路環(huán)焊接起來。中小型鼠籠式異步電動機采用較便宜的鋁替代銅，將轉(zhuǎn)子導(dǎo)體、短路環(huán)和風(fēng)扇等鑄成一體，成為鑄鋁鼠籠式轉(zhuǎn)子。(見附圖)

繞線式轉(zhuǎn)子的鐵心和鼠籠式轉(zhuǎn)子的鐵心相同。

轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組相似，是由絕緣導(dǎo)線繞制而成，按一定規(guī)律嵌放在轉(zhuǎn)子槽中，組成三相對稱繞組。通常其三個繞組的末端聯(lián)在一起，首端分別與固定在轉(zhuǎn)軸上的三個互相絕緣的銅質(zhì)滑環(huán)相接，并連成星型。轉(zhuǎn)子繞組通過滑環(huán)及其上面的電刷與外加的三相變阻器連接，供電動機起動及小范圍內(nèi)的調(diào)速使用。鼠籠式和繞線式三相異步電動機的工作原理相同，其差別僅在于轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同 。

鼠籠式異步電動機起動方式包括直接起動，降壓起動。降壓起動包括：自耦補償起動，星角換接起動，延邊三角形起動。

一般中小型鼠籠式異步電動機可以直接啟動，直接起動設(shè)備簡單，方法簡便。但起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩小。大容量的鼠籠式異步電動機一般采用降低定子繞組端電壓的方法起動，降壓起動時，可以減小起動電流，但也不可避免地減小了起動轉(zhuǎn)矩。

各種降壓起動方法介紹如下：

自耦補償起動

起動電壓=電壓下降系數(shù)乘以額定電壓；

起動電流=電壓下降系數(shù)乘以起動電流（直）；

起動轉(zhuǎn)矩=電壓下降系數(shù)的平方* 乘以起動轉(zhuǎn)矩（直）；

起動方法的特點：電機定子繞組經(jīng)自耦變壓器降壓起動，起動后切除自耦變壓器；

優(yōu)缺點：

1 起動電流小

2 起動控制設(shè)備不能繁起動

3 設(shè)備較貴，但起動轉(zhuǎn)矩 比星角轉(zhuǎn)換方式的轉(zhuǎn)矩大故使用較多。

星角轉(zhuǎn)換起動

起動電壓=0.577*額定電壓；

起動電流=1/3 *起動電流（直）；

起動轉(zhuǎn)矩=1/3 *起動轉(zhuǎn)矩（直）；

起動方法的特點：電動機定子繞組起動時接成星形，起動后換接成三角形.

優(yōu)缺點:

1 起動電流小

2 起動轉(zhuǎn)矩小

3 可以頻繁起動

4價格低適用定子繞組為三角形連接的電機 一般用于小容量的電機輕載起動

延邊三角形起動

起動電壓=0.78*額定電壓(取決于定子繞組抽頭電壓);

起動電流=0.6*起動電流（直）;

起動轉(zhuǎn)矩=0.6*起動轉(zhuǎn)矩（直）；

起動方法的特點：電機定子繞組起動時接成延邊三角形起動后換接成三角形

優(yōu)缺點：

1 起動電流較小

2 起動轉(zhuǎn)矩較大

3 可以頻繁起動

4僅適用于定子繞組有中間抽頭的電機

其次軟啟動器，變頻器已經(jīng)普遍使用，對于小容量的設(shè)備尚可推廣使用方便控制，對于大容量，高電壓電機要慎重使用，雖然這方面技術(shù)已經(jīng)成熟，但是因為線路當(dāng)中非線性元器件的存在會產(chǎn)生大量諧波成分污染電源。盡管有諧波治理設(shè)備，但在低壓線路當(dāng)中仍存在波形極不規(guī)則的現(xiàn)象，影響辦公電子設(shè)備的正常使用，并且可能會對電路中的電容器擊穿。

這種電動機的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)子上無繞組，維修成本低，而使用壽命長。使用的場合很多，幾乎使用在日常生活、工廠設(shè)備、港口碼頭、油田煤礦等各個領(lǐng)域。

鼠籠式電動機在龐大的電動機家族中居于重要地位，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、運行可靠、效率較高、維護方便、價格低廉；其缺點是功率因數(shù)較低、調(diào)速性能較差 (但隨著單繞組多速電動機的出現(xiàn)和采用晶閘管無級調(diào)速，調(diào)速性能正在得到改善)。

鼠籠式電動機適用范圍廣，在我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到普遍應(yīng)用。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，在電力拖動的機械中，有90%左右的機械是用鼠籠式電動機拖動的。這種電動機的社會擁有量最大，其用電量占總動力負(fù)載用電量的85%以上。廠礦和農(nóng)村電工在日常工作中也主要是安裝、維護和保養(yǎng)這種電動機。

由于電動機的修理比較復(fù)雜，要求修理人員不但要有修理方面的專業(yè)知識和技術(shù)水平，而且還要有各種專門的設(shè)備和多種器材，一般電工都不具備這些條件，修理電動機有一定的困難 。

鼠籠式二三相異步電動機故障可分為機械和電磁兩大部分。

鼠籠式電機機械故障

機械部分主要是由于軸承、轉(zhuǎn)子軸、端蓋、軸承蓋等各部件的間隙配合及工況不良而引起的電動機電流增大、發(fā)熱、聲音異常、轉(zhuǎn)子卡死等現(xiàn)象，它與電動機的安裝及日常維護有著密切關(guān)系。只要我們在裝配和安裝過程中注意遵循有關(guān)的安裝使用規(guī)程即可解決。

鼠籠式電機電磁故障

電磁故障則較為復(fù)雜，主要有：

1.繞組接地

繞組接地就是電動機定子繞組由于受潮或受外力作用而損壞，造成繞組與電動機定子鐵芯和轉(zhuǎn)子問絕緣值降低．甚至為零。若發(fā)生該故障，電動機機殼帶電不能正常啟動，機體溫度升高，甚至燒壞?？捎谜讱W表對各相繞組進行對地檢測直流電阻，若阻值較小，可判定繞組受潮；若阻值等于零．則繞組已完全接地。

其原因有：

(1) 電動機長期不用或維護保養(yǎng)不當(dāng)、造成繞組受潮，阻值減少。應(yīng)在運行前做絕緣電阻檢測．低于0.5兆歐時不能使用，同時在運行中定期測試，一旦發(fā)現(xiàn)絕緣電阻降低應(yīng)及時烘干。

(2) 電動機在腐蝕性氣體環(huán)境里長期過載、過壓、過流、缺相運行，造成絕緣老化，性能降低。應(yīng)重新調(diào)整電機使之達到良好的工作狀態(tài)。

(3) 電動機繞組燒壞。

(4) 修復(fù)電動機時，由于操作不當(dāng)破壞了電磁線和引出線的絕緣層或局部槽絕緣以及槽絕緣未墊好或端部線圈過長、過大、過小造成的碰殼接地。

2.短路故障

該故障一般分為相間短路、匝間短路（或線圈間短路）和極相組間短路。

（1）相間短路

相間短路是由于繞組端部或雙層繞組槽內(nèi)，層間絕緣未處理好或電動機長期過壓、過載和缺相運行，使相間絕緣層老化、擊穿、受潮所致。

當(dāng)發(fā)生該故障時電源熔絲速熔，電動機不能啟動．自動空氣開關(guān)或漏電保護裝置動作，嚴(yán)重時可能燒壞繞組。用兆歐表或萬用表電阻檔測量各相間直流電阻值．若低于規(guī)定值，就應(yīng)檢查內(nèi)部繞組間有無燒焦的痕跡。若不嚴(yán)重則用絕緣材料處理好受損點，墊好相間絕緣紙，綁好端部．涂上漆進行烘干，并在運行前再次測量，保證阻值不低于0.5兆歐,。若繞組已嚴(yán)重?zé)龤В畡t需重新嵌線，更換繞組。

（2）匝間短路

匝間短路是由于導(dǎo)線本身絕緣損壞，導(dǎo)致相鄰導(dǎo)線接觸而發(fā)生的短路現(xiàn)象。

若匝間短路時，三相電流不平衡，有明顯的電磁噪音，而且其短路電流使繞組迅速發(fā)熱、冒煙甚至發(fā)出焦臭味。

造成該故障的原因有：

繞組端部被機械碰傷；嵌線時線圈絕緣漆層被刮壞；長期過載過壓運行使絕緣老化、開裂、脫落、繞組受潮后進行放電所造成?？捎萌f用表電阻檔或電橋測量每相繞組的直流電阻值，若比正常值小得多，需打開端蓋檢查繞組．根據(jù)特征找出故障點，損傷較輕的可用絕緣漆、絕緣布或MDM復(fù)合絕緣紙等材料進行修復(fù)。如果嚴(yán)重短路，線圈已燒壞，應(yīng)根據(jù)實際情況做重新嵌線處理．

（3）極相間短路

大都是因為繞組連接線的絕緣套管未套好所致。一般多發(fā)生在修復(fù)后的電機中．可將繞組加熱軟化后，重新套好套管或用復(fù)合絕緣紙隔離來處理。

3.斷路故障

該故障一般發(fā)生在電動機繞組端部的各接線頭或引出線端．是由于焊接不良、腐蝕性焊劑未清除干凈而造成的虛焊或松脫．還有繞組受機械應(yīng)力或受機械碰撞造成線圈斷路。

該故障在修復(fù)時最為常見，只要嚴(yán)格遵循工藝標(biāo)準(zhǔn)，強化維修質(zhì)量，問題就不難解決。

4.缺相運行

缺相運行就是三相電動機在一相繞組不工作的狀態(tài)下運行．也稱之為兩相運行。兩相電壓不能啟動電動機，只有在運行中突然斷相方才發(fā)生。它會導(dǎo)致電動機在短時問內(nèi)發(fā)熱燒毀，電源熔絲熔斷。

引起該故障的主要有：

開關(guān)觸點接觸不良，接觸器接觸壓力過小以及供電線路有一相斷路：三相引出線有一相接線不實或斷開等：電動機繞組斷路：繞組間接線虛焊等都會造成缺相運行。如果是電源、引線故障．則用萬用表查明原因后修復(fù)。若內(nèi)部出現(xiàn)問題，則打開端蓋，查找故障，重新焊接、包扎、浸漆烘干．經(jīng)測試正常后再使用。若繞組已嚴(yán)重?fù)p壞，應(yīng)更換新繞組。

5.過載運行

過載運行表現(xiàn)出的特點為電動機工作聲音沉悶、轉(zhuǎn)速下降、無力、電機溫升過高，甚至聞到絕緣漆的焦臭味或冒煙以及指示電流增大。

發(fā)生過載運行的主要原因是對電動機和負(fù)載配置不合理所造成。

在選擇電動機時．應(yīng)了解電動機的性能．了解負(fù)載所需的最小功率．合理配置才能避免過載運行所帶來的不必要的損失。

1）電熱加濕器采用優(yōu)質(zhì)鼠籠式電機，無需潤滑，除用戶根據(jù)自己的使用環(huán)境定期徹清洗外，電機部分無需特殊維護。

2）清洗：一般情況下，加濕器的工作環(huán)境均含有纖紋或粉塵，所以用戶應(yīng)視自己的使用環(huán)境，定期徹底清洗，通常在半年或者一年左右。

3）先關(guān)閉加濕器總電源，并將電源線拔出，取下底部的空氣過濾器，將無紡過濾器網(wǎng)用壓縮空氣或吸塵裝置清理干凈 也可放 入溫水中加洗衣粉清洗。

4）電熱加濕器一般都配備了自動沖洗裝置，所以加濕桶無需單獨清洗。

5）電熱加濕器霧化器部分需要從加濕器上面取出，先將內(nèi)外導(dǎo)罩取下，清洗風(fēng)扇葉輪及空氣分離器，不要讓灰塵從分離器垂直方向的通道落入貯水箱內(nèi)。清洗霧化器時，需要將空氣分離器連同霧化器一起取出，放置時一定要橫放，勿將吸水器、甩水葉輪及上部風(fēng)扇葉輪著地，防止馬達軸心偏離，造成軸承損壞，縮短使用壽命。

6) 電熱加濕器加濕桶中智能添加潔凈水加濕，不得添加具有酸堿性質(zhì)的液體。

轉(zhuǎn)子串水阻：（對應(yīng)繞線式電機，手動旁路）

一次回路的改造，與普通的變頻改造一樣；

二次回路的改造，需從水阻柜的短接接觸器引出一對“短接接觸器常閉點”，接入變頻器的“急?！被芈罚衫斫鉃椋喝羲韫竦亩探咏佑|器不短接，則變頻器無法起動。要注意的是接入“急停”回路時，要繞過“遠程/就地”轉(zhuǎn)換開關(guān)。

即等繞線式電機轉(zhuǎn)子短接后，作為鼠籠式電機起動。

在現(xiàn)場，我也見到另類的轉(zhuǎn)子串水阻變頻改造，用戶直接將電機的轉(zhuǎn)子連接處打開，將轉(zhuǎn)子上直接短接上銅排，則成為了鼠籠式電機。此時，已完全甩開了水阻。但萬一變頻器發(fā)生故障，變頻轉(zhuǎn)為工頻時，則需要將轉(zhuǎn)子上的銅排拆下，比較麻煩。但選擇權(quán)在于用戶，用戶認(rèn)為自己的轉(zhuǎn)子經(jīng)常會發(fā)生放炮現(xiàn)象，所以短接后比較合適。

也就是說，如果是轉(zhuǎn)子串水阻，會相應(yīng)的簡單，出廠圖紙只需增加一處即可。

定子串水阻：（對應(yīng)鼠籠型電機）

此改造相對復(fù)雜，需要確定的內(nèi)容主要如下：

1、 短接接觸器的情況：

短接接觸器最少是一個，有時也有兩個，也可能是三個。

其中要詢問清楚各接觸器的合、分閘順序，這個在自動旁路柜中一定要弄清楚，因為在自動變/工頻轉(zhuǎn)換過程中，可能會造成嚴(yán)重后果。

要詢問清楚各接觸器的自鎖方式，是電保持，還是機械式保持。如是電保持，合分閘共用一個信號即可。如是機械式保持，則合、分閘要分開設(shè)計。

2、 水阻柜起動信號

變頻改造前，水阻柜起動信號接收的是“斷路器常開點信號”。

若變頻改造后，則一般需要在此起動回路里增加變頻器“工頻狀態(tài)”信號。

即工頻時，水阻仍正常起動，若變頻時，則水阻柜不起動。

3、 水阻柜短接信號

變頻改造前，水阻柜短接信號接收的是“下限位行程開關(guān)信號”。

變頻改造后，則根據(jù)要求靈活改變，需在短接接觸器的合、分閘回路增加控

制信號。控制方式根據(jù)客戶要求及系統(tǒng)安全性確定。2100433B