三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器

鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)由機(jī)架、定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。定子(或電動(dòng)機(jī)靜止部分)內(nèi)部裝有三相繞組,轉(zhuǎn)子為由鋼片疊制而成的圓柱形構(gòu)件，牢固地安裝在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)子繞組為鑲嵌在轉(zhuǎn)子構(gòu)件上的銅條(或鋁條)，銅條的兩端通過(guò)圓環(huán)連接,由銅各和周環(huán)所構(gòu)成的裝置看起來(lái)像鼠籠，這就是鼠籠式電動(dòng)機(jī)名稱的由來(lái)。

在工業(yè)應(yīng)用中，三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的電動(dòng)機(jī)，占全部電動(dòng)機(jī)的30%左右。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)久耐用、可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)使得三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)成為各種交流恒速應(yīng)用的首選，與相同功率和轉(zhuǎn)速的直流電動(dòng)機(jī)相比，三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)價(jià)格更便宜，維護(hù)費(fèi)用更低。在討論不同類型的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器之前,我們先簡(jiǎn)要介紹一下三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)的工作特性。

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)：

轉(zhuǎn)子是三相異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)又可分為鼠籠式和繞線式兩種。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)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(lái)。中小型鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)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(jiàn)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(duì)稱繞組。通常其三個(gè)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(gè)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(guò)滑環(huán)及其上面的電刷與外加的三相變阻器連接，供電動(dòng)機(jī)起動(dòng)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(dòng)機(jī)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 。

這種電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組，維修成本低，而使用壽命長(zhǎng)。使用的場(chǎng)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(gè)領(lǐng)域。

鼠籠式電動(dòng)機(jī)在龐大的電動(dòng)機(jī)家族中居于重要地位，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、效率較高、維護(hù)方便、價(jià)格低廉；其缺點(diǎn)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(dòng)機(jī)的出現(xiàn)和采用晶閘管無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速性能正在得到改善)。

鼠籠式電動(dòng)機(jī)適用范圍廣，在我國(guó)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(jì)，在電力拖動(dòng)的機(jī)械中，有90%左右的機(jī)械是用鼠籠式電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的。這種電動(dòng)機(jī)的社會(huì)擁有量最大，其用電量占總動(dòng)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(hù)和保養(yǎng)這種電動(dòng)機(jī)。

由于電動(dòng)機(jī)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(shí)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(dòng)機(jī)有一定的困難 。

鼠籠式二三相異步電動(dòng)機(jī)故障可分為機(jī)械和電磁兩大部分。

鼠籠式電機(jī)機(jī)械故障

機(jī)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(dòng)機(jī)電流增大、發(fā)熱、聲音異常、轉(zhuǎn)子卡死等現(xiàn)象，它與電動(dòng)機(jī)的安裝及日常維護(hù)有著密切關(guān)系。只要我們?cè)谘b配和安裝過(guò)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(jī)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(dòng)機(jī)定子繞組由于受潮或受外力作用而損壞，造成繞組與電動(dòng)機(jī)定子鐵芯和轉(zhuǎn)子問(wèn)絕緣值降低．甚至為零。若發(fā)生該故障，電動(dòng)機(jī)機(jī)殼帶電不能正常啟動(dòng)，機(jī)體溫度升高，甚至燒壞?？捎谜讱W表對(duì)各相繞組進(jìn)行對(duì)地檢測(cè)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(dòng)機(jī)長(zhǎng)期不用或維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)、造成繞組受潮，阻值減少。應(yīng)在運(yùn)行前做絕緣電阻檢測(cè)．低于0.5兆歐時(shí)不能使用，同時(shí)在運(yùn)行中定期測(cè)試，一旦發(fā)現(xiàn)絕緣電阻降低應(yīng)及時(shí)烘干。

(2) 電動(dòng)機(jī)在腐蝕性氣體環(huán)境里長(zhǎng)期過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、缺相運(yùn)行，造成絕緣老化，性能降低。應(yīng)重新調(diào)整電機(jī)使之達(dá)到良好的工作狀態(tài)。

(3) 電動(dòng)機(jī)繞組燒壞。

(4) 修復(fù)電動(dòng)機(jī)時(shí)，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(guò)長(zhǎng)、過(guò)大、過(guò)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(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)壓、過(guò)載和缺相運(yùn)行，使相間絕緣層老化、擊穿、受潮所致。

當(dāng)發(fā)生該故障時(shí)電源熔絲速熔，電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)．自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)或漏電保護(hù)裝置動(dòng)作，嚴(yán)重時(shí)可能燒壞繞組。用兆歐表或萬(wàn)用表電阻檔測(cè)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(wú)燒焦的痕跡。若不嚴(yán)重則用絕緣材料處理好受損點(diǎn)，墊好相間絕緣紙，綁好端部．涂上漆進(jìn)行烘干，并在運(yùn)行前再次測(cè)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(shí)，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(jī)械碰傷；嵌線時(shí)線圈絕緣漆層被刮壞；長(zhǎng)期過(guò)載過(guò)壓運(yùn)行使絕緣老化、開(kāi)裂、脫落、繞組受潮后進(jìn)行放電所造成?？捎萌f(wàn)用表電阻檔或電橋測(cè)量每相繞組的直流電阻值，若比正常值小得多，需打開(kāi)端蓋檢查繞組．根據(jù)特征找出故障點(diǎn)，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(jìn)行修復(fù)。如果嚴(yán)重短路，線圈已燒壞，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況做重新嵌線處理．

（3）極相間短路

大都是因?yàn)槔@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(jī)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(lái)處理。

3.斷路故障

該故障一般發(fā)生在電動(dòng)機(jī)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(jī)械應(yīng)力或受機(jī)械碰撞造成線圈斷路。

該故障在修復(fù)時(shí)最為常見(jiàn)，只要嚴(yán)格遵循工藝標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化維修質(zhì)量，問(wèn)題就不難解決。

4.缺相運(yùn)行

缺相運(yùn)行就是三相電動(dòng)機(jī)在一相繞組不工作的狀態(tài)下運(yùn)行．也稱之為兩相運(yùn)行。兩相電壓不能啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，只有在運(yùn)行中突然斷相方才發(fā)生。它會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)在短時(shí)問(wèn)內(nèi)發(fā)熱燒毀，電源熔絲熔斷。

引起該故障的主要有：

開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)接觸不良，接觸器接觸壓力過(guò)小以及供電線路有一相斷路：三相引出線有一相接線不實(shí)或斷開(kāi)等：電動(dòng)機(jī)繞組斷路：繞組間接線虛焊等都會(huì)造成缺相運(yùn)行。如果是電源、引線故障．則用萬(wàn)用表查明原因后修復(fù)。若內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題，則打開(kāi)端蓋，查找故障，重新焊接、包扎、浸漆烘干．經(jīng)測(cè)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(guò)載運(yùn)行

過(guò)載運(yùn)行表現(xiàn)出的特點(diǎn)為電動(dòng)機(jī)工作聲音沉悶、轉(zhuǎn)速下降、無(wú)力、電機(jī)溫升過(guò)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(guò)載運(yùn)行的主要原因是對(duì)電動(dòng)機(jī)和負(fù)載配置不合理所造成。

在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)．應(yīng)了解電動(dòng)機(jī)的性能．了解負(fù)載所需的最小功率．合理配置才能避免過(guò)載運(yùn)行所帶來(lái)的不必要的損失。