毕业设计论文电动机故障判断及维修.doc
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1、陕西电子信息职业技术学院毕业设计(论文) 2011届毕业设计(论文) 题目 电动机故障判断及维修学生姓名 学 号 指导教师 专 业 机电一体化 班 级 0803 系 别 数字控制系 陕西电子信息职业技术学院 二一一年五月十日陕西电子信息职业技术学院毕业设计(论文)诚信承诺书本人慎重承诺和声明:所撰写的电动机故障判断与维修是在指导老师的指导下自主完成,文中所有引文或引用数据、图表均已注解说明来源,本人愿意为由此引起的后果承担责任。本毕业设计(论文)的研究成果归学校所有。 学生(签名): 二一一年五月十日 目 录 承 诺 书附页1前 言附页2引 言附页3第一章 电机的分类1 2.1 电动机的分类2
2、 2.2 电动机的构造3第二章 电动机的工作原理2第三章 电机的故障判断与维修64.1 三相异步电动机的四大故障分析与处理方法104.2 三相异步电动机常见的十种故障10 13第四章电机常见故障分析及应对方法 14第五章电机保养维修知识大全第六章 结 论14参考文献15任务书附页5第 - 2 - 页 共 18页 陕西电子信息职业技术学院毕业设计第一章 引 言 电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置,常见的电动机可以分为交流电动机和直流电动机。随着生产的发展而发展的,反过来,电机的发展又促进了社会生产力的不断提高。一个多世纪以来,虽然电机的基本结构变化不大,但是电机的类型增加了许多,在运行性能
3、,经济指标等方面也都有了很大的改进和提高。然而电动机在运行过程中也会出现一些故障,接下来本文将对电动机在运行过程中出现的故障加以了解和排除,以及判断和维修。也对电动机常出现的故障进行大致的归类和划分,并给出详细的解决方式与办法,使大家更深刻的了解电动机的构造与维修常识。前 言 电机是利用电磁感应原理工作的机械。随着生产的发展而发展的,反过来,电机的发展又促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起,电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机,一个多世纪以来,虽然电机的基本结构变化不大,但是电机的类型增加了许多,在运行性能,经济指标等方面也都有了很大的改进和提高,而且随着自动控制系统和计算机
4、技术的发展,在一般旋转电机的理论基础上又发展出许多种类的控制电机,控制电机具有高可靠性好精确度快速响应的特点,已成为电机学科的一个独立分支。一.电机的分类1.1一、按工作电源种类划分:可分为直流电机和交流电机。-直流电机按结构及工作原理可划分:无刷直流电机和有刷直流电机。-有刷直流电机可划分:永磁直流电机和电磁直流电机。-电磁直流电机划分:串励直流电机、并励直流电机、他励直流电机和复励直流电机。-永磁直流电机划分:稀土永磁直流电机、铁氧体永磁直流电机和铝镍钴永磁直流电机。 -其中交流电机还可分:单相电机和三相电机。 二、按结构和工作原理划分:可分为直流电机、异步电机、同步电机。 -同步电机可划
5、分:永磁同步电机、磁阻同步电机和磁滞同步电机。-异步电机可划分:感应电动机和交流换向器电机。-感应电机可划分:三相异步电机、单相异步电机和罩极异步电机等。-交流换向器电机可划分:单相串励电机、交直流两用电机和推斥电机。 三、按起动与运行方式划分:电容起动式单相异步电机、电容运转式单相异步电机、电容起动运转式单相异步电机和分相式单相异步电机。 四、按用途划分:驱动用电机和控制用电机。 -驱动用电机划分:电动工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具)用电机、家电(包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等)用电机及其它通用小型机械设备
6、(包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等)用电机。 -控制用电机又划分:步进电机和伺服电机等。 五、按转子的结构划分:笼型感应电机(旧标准称为鼠笼型异步电机)和绕线转子感应电机(旧标准称为绕线型异步电机)。 六、按运转速度划分:高速电机、低速电机、恒速电机、调速电机。2.2电动机的构造1.定子(静止部分)1.1 定子铁心 作用:电机磁路的一部分,并在其上放置定子绕组1.2 定子绕组 作用:是电动机的电路部分,通入三相交流电,产生旋转磁场。1.3 机座 作用:固定定子铁心与前后端盖以支撑转子,并起防护、散热等作用。2.转子(旋转部分)2.1 三相异步电动机的转子铁心: 作用:作为电机磁
7、路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。2.2 三相异步电动机的转子绕组 作用:切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流,并形成电磁转矩而使电动机旋转。3.三相异步电动机的其它附件3.1端盖:支撑作用。3.2 轴承:连接转动部分与不动部分。3.3 轴承端盖:保护轴承。3.4 风扇:冷却电动机第二章 电动机的工作原理目前较常用的主要是交流电动机,它可分为两种:1、三相异步电动机。2、单相交流电动机。第一种多用在工业上,而第二种多用在民用电器上。下面以三相异步电动机为例介绍其基本工作原理。 下图3-1所示为一台三相笼型异步电动机的示意图。在定子铁心里嵌放着对称的三相绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2
8、。转子槽内放有导条,导线两端用短路环短接起来,形成一个笼型的闭合绕组。定子三相绕组可接成星形,也可以接成三角形。图3-1 三相笼型异步电动机的示意图由旋转磁场理论分析可知,如果定子对称三相绕组被施以对称的三相电压,就有对称的三相电流流过,并且会在电机的气隙中形成一个旋转的磁场,这个磁场的转速n1称为同步转速,它与电网的频率f1及电机的磁极对数p的关系为: n1=60 fl/p 转向与三相绕组的排列以及三相电流的相序有关,图中U、V、W相以顺时针方向排列,当定子绕组中通人U、V、W相序的三相电流时,定子旋转磁场为顺时针转向。由于转子是静止的,转子与旋转磁场之间有相对运动,转子导体因切割定子磁场而
9、产生感应电动势,因转子绕组自身闭合,转子绕组内便有电流流通。转子有功电流与转子感应电动势同相位,其方向可由右手发电机定则确定。载有有功分量电流的转子绕组在定子旋转磁场作用下,将产生电磁力F,其方向由左手电动机定则确定。电磁力对转轴形成一个电磁转距,其作用方向与旋转磁场方向一致,拖着转子顺着旋转磁场的旋转方向旋转,将输入的电能变成旋转的机械能。如果电动机轴上带有机械负载,则机械负载随着电动机的旋转而旋转,电动机对机械负载做了功。 综上分析可知,三相异步电动机转动的基本工作原理是: (1) 三相对称绕组中通人三相对称电流产生圆形旋转磁场。 (2) 转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流; (3) 转
10、子载流导体在磁场中受到电磁力的作用,从而形成电磁转距,驱使电动机转子转动。 第三章 电机的故障判断与维修4.1三相异步电动机的四大故障分析和处理方法绕组是电动机的组成部分,老化,受潮、受热、受侵蚀、异物侵入、外力的冲击都会造成对绕组的伤害,电机过载、欠电压、过电压,缺相运行也能引起绕组故障。绕组故障一般分为绕组接地、短路、开路、接线错误。现在分别说明故障现象、产生的原因及检查方法。一、绕组接地指绕组与贴心或与机壳绝缘破坏而造成的接地。1、故障现象机壳带电、控制线路失控、绕组短路发热,致使电动机无法正常运行。2、产生原因绕组受潮使绝缘电阻下降;电动机长期过载运行;有害气体腐蚀;金属异物侵入绕组内
11、部损坏绝缘;重绕定子绕组时绝缘损坏碰铁心;绕组端部碰端盖机座;定、转子磨擦引起绝缘灼伤;引出线绝缘损坏与壳体相碰;过电压(如雷击)使绝缘击穿。1、电机的空载电流大测量方法如下:用万用表的20A档位,把万用表的红黑表笔串联接在控制器的电源输入端。打开电源,在电机不转动的情况下,记录下此时万用表的最大电流数值A1,转动转把,使电机高速空载转动10秒钟以上,电机转速稳定以后,开始观察并记录此时万用表的最大数值A2。电机的空载电流=A2-A1。各种电机的无故障最大极限空载电流参考表如下:电机形式额定电压24V额定电压36V侧挂电机2.2A1.8A高速有刷电机1.7A1.0A低速有刷电机1.0A0.6A
12、高速无刷电机1.7A1.0A低速无刷电机1.0A0.6A当电机的空载电流大于参考表极限数据时,表明电机出现了故障。电机空载电流大的原因有:1)电机内部机械摩擦大。2)线圈局部短路。3)磁钢退磁。我们继续往下做有关的测试与检查项目,可以进一步判断出故障原因或故障部位。2、电机的空载/负载转速比大于1.5测量方法如下:打开电源,转动转把,使电机高速空载转动10秒钟以上,电机转速稳定以后,用手持式速度/转速测量计测量此时电机的空载最高转速N1,在标准载荷下,行驶200m距离以上,开始测量电机的负载最高转速N2。空载/负载转速比=N2N1当电机的空载/负载转速比大于1.5时,说明电机的磁钢退磁已经相当
13、厉害了,应该更换电机里面整套的磁钢,一般在电动车的实际维修过程中是更换整个电机。3、电机发热用非接触式的红外线温度计,或万用表的温度测量档位(带温度测量的万用表),测量电机端盖的温度超过环境温度30以上时,表明电机的温升已经超出了正常范围,一般电机的温升在25以下。电机发热的直接原因是由于电流大引起的。电机电流i,电机的输入电动势E1,电机旋转的感生电动势(又叫反电动势)E2,与电机线圈电阻R之间的关系是:i=(E1-E2)Ri增大,说明R变小或E2减小了。R变小一般是线圈短路或开路引起的。E2减小一般是磁钢退磁引起的或者是线圈短路、开路引起的。在电动车的整车的维修实践中,处理电机发热的故障,
14、一般是更换电机。4、电机在运行时内部有机械碰撞或机械噪音。无论高速电机还是低速电机,在负载运行时都不应该出现机械碰撞或不连续不规则的机械噪音。5、无刷电机缺相无刷电机缺相一般是由于无刷电机的霍耳元件损坏引起的,我们可以通过测量霍耳元件输出引线相对霍耳地线和相对霍耳电源引线的电阻,用比较法判断是哪只霍耳元件出现故障。为保证电机换相位置的精确,一般建议同时更换所有的三个霍耳元件。更换霍耳元件之前,必须弄清楚电机的相位代数角是120度还是60度,一般60度相角电机的三个霍耳元件的摆放位置是平行的。而120度相角电机,三个霍耳元件中间的一个霍耳元件是呈翻转180度位置摆放的.3、检查方法(1)观察法。
15、通过目测绕组端部及线槽内绝缘物,观察有无损伤和焦黑的痕迹,如有就是接地点。(2)万用表检查法。用万用表低阻档检查,读数很小,则为接地。(3)兆欧表法。根据不同的等级选用不同的兆欧表测量每组电阻的绝缘电阻,若读数为零,则表示该项绕组接地,但对电机绝缘受潮或因事故而击穿,需依据经验判定,一般说来指针在“0”处摇摆不定时,可认为其具有一定的电阻值。(4)试灯法。如果试灯亮,说明绕组接地,若发现某处伴有火花或冒烟,则该处为绕组接地故障点。如果灯微亮,则绝缘物有接地击穿。如果灯不亮,但测试棒接地时也出现火花,说明绕组尚未击穿,只是严重受潮。也可用硬木在外壳的止口边缘轻敲,敲到某一处等一灭一亮时,说明电流
16、时通时断,则该处就是接地点。(5)电流穿烧法。用一台调压变压器,接上电源后,接地点很快发热,绝缘物冒烟处即为接地点。应特别注意小型电机不得超过额定电流的两倍,时间不超过半分钟;大电机为额定电流的20%-50%或逐步增大电流,到接地点刚冒烟时立即断电。(6)分组淘汰法。对于接地点在铁芯心里面且烧灼比较厉害,烧损的铜线与铁芯熔在一起。采用的方法是把接地的一项绕组分成两半,依此类推,最后找出接地点。4、处理方法(1)绕组受潮引起接地的应先进行烘干,当冷却到6070度左右时,浇上缘漆后再烘干。(2)绕组端部绝缘损坏时,在接地处重新进行绝缘处理,涂漆,再烘干。(3)绕组接地点在槽内时,应重绕绕组或更换部
17、分绕组元件。最后应用不同的兆欧表进行测量,满足技术要求即可。二、绕组短路由于电动机电流过大、电源电压变动过大、单相运行、机械碰伤、制造不良等造成绝缘损坏所至,分绕组匝间短路、绕组间短路、绕组极间短路和绕组相间短路。1、故障现象离子的磁场分布不均,三相电流不平衡而使电动机运行时振动和噪声加剧,严重时电动机不能启动,而在短路线圈中产生很大的短路电流,导致线圈迅速发热而烧毁。2、产生原因电动机长期过载,使绝缘老化失去绝缘作用;嵌线时造成绝缘损坏;绕组受潮使绝缘电阻下降造成绝缘击穿;端部和层间绝缘材料没垫好或整形时损坏;端部连接线绝缘损坏;过电压或遭雷击使绝缘击穿;转子与定子绕组端部相互摩擦造成绝缘损
18、坏;金属异物落入电动机内部和油污过多。3、检查方法(1)外部观察法。观察接线盒、绕组端部有无烧焦,绕组过热后留下深褐色,并有臭味。(2)探温检查法。空载运行20分钟(发现异常时应马上停止),用手背摸绕组各部分是否超过正常温度。(3)通电实验法。用电流表测量,若某相电流过大,说明该相有短路处。(4)电桥检查。测量个绕组直流电阻,一般相差不应超过5%以上,如超过,则电阻小的一项有短路故障。(5)短路侦察器法。被测绕组有短路,则钢片就会产生振动。(6)万用表或兆欧表法。测任意两相绕组相间的绝缘电阻,若读数极小或为零,说明该二相绕组相间有短路。(7)电压降法。把三绕组串联后通入低压安全交流电,测得读数
19、小的一组有短路故障。(8)电流法。电机空载运行,先测量三相电流,在调换两相测量并对比,若不随电源调换而改变,较大电流的一项绕组有短路。4、短路处理方法(1)短路点在端部。可用绝缘材料将短路点隔开,也可重包绝缘线,再上漆重烘干。(2)短路在线槽内。将其软化后,找出短路点修复,重新放入线槽后,再上漆烘干。(3)对短路线匝数少于1/12的每相绕组,串联匝数时切断全部短路线,将导通部分连接,形成闭合回路,供应急使用。(4)绕组短路点匝数超过1/12时,要全部拆除,然后重绕。三、绕组短路由于焊接不良或使用腐蚀性焊剂,焊接后又未清除干净,就可能造成壶焊或松脱;受机械应力或碰撞时线圈短路、短路与接地故障也可
20、使导线烧毁,在并烧的几根导线中有一根或几根导线短路时,另几根导线由于电流的增加而温度上升,引起绕组发热而断路。一般分为一相线、匝间短路、并联支路处断路、多根导线并烧中一根断路、转子断笼。1、故障现象电动机不能启动,三相电流不平衡,有异常噪声或振动大,温升超过允许值或冒烟。2、产生原因(1)在检修和维护保养时碰断或制造质量问题。(2)绕组各元件、极(相)组和绕组与引接线等接线头焊接不良,长期运行过热脱焊。(3)受机械力和电磁场力使绕组损伤或拉断。(4)匝间或相间短路及接地造成绕组严重烧焦或熔断等。3、检查方法(1)观察法。断点大多数发生在绕组端部,看有无碰折、接头出有无脱焊。(2)万用表法。利用
21、电阻档,对“Y”型接法的将一根表棒接在“Y”形的中心点上,另一根依次接在三相绕组的首端,无穷大的一相型的短开连接后,分别测每组绕组,无穷大的则为断路点。(3)试灯法。方法同前,灯亮的一项断路。(4)兆欧表法。阻值趋向无穷大(即不为零值)的壹为断路点。(5)电流表法。电机在运行时,用电流表测三相电流,若三相电流不平衡、又无短路现象,则电流较小的一相绕组有部分短断路故障。(6)电桥法。当电机某一相电阻比其他两相电阻大时,说明该相绕组有部分断路故障;(7)电流平衡法。对于“Y”型接法的,可将三相绕组并联后,通入低电压大电流的交流电,如果三相绕组中的电流相差大于10%时,电流小的一端为断路;对于“”型
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