三相异步电机设计论文

三相异步电机设计论文（共7篇）

三相异步电机设计论文 篇1

姓名：李鹏程 学号：031040525 专业：电气工程及其自动化 完成日期：2012年12月18日

[摘要] 在MATLAB/simulink环境下，设计和组合了三相交流异步电动机正转和反转的仿真模型。仿真结果证明了控制方法的有效性，并且为其他交流异步电动机的设计提供了基本的设计理论的简单构型。随着近年来电力电子工业和计算机科技的迅速发展，交流异步电动机赖于其结构简单，运行可靠，过载能力强，维护方便等优点逐渐应用于工业生产中的各个领域，并获得了广泛的接纳认可以及好评。笔者仅仅基于简单的模块进行建模与仿真，从仿真模型中得出与实际理论相符合的情况，最终达到理论与实践相结合的目的。

一：三相交流电源模块设置

以上为A项，相应的B、C两相相位分别改为120度、240度。

二：异步电动机参数设计设置

转子以鼠笼式模块（squirrel-cage）进行连接，输出三相电流内部短路。参考坐标系选用静止坐标系（stationary）。异步电机的一切参数设置基于国家工频。

三：分路器设置

其中包含：

（1）定子三相电流：is-a、is-b。is-c；（2）转子三相电流：ir-a、ir-b、ir-c；（3）转速n=wm/2pi;（4）转矩Te;这些量也是仿真中最后需要观察和分析的数据量。

四：完整的三相交流异步电机simulink模型

异步电机simulink仿真模型

1：仿真中必须有powergui模块。其作用是：（1）：可以显示系统稳定状态的电流和电压以及电路以及所有的状态变量值；（2）：为了执行仿真，其可以允许修改初始状态值；（3）：可以执行负载的潮流计算，可以初始化包括三相电机在内的三相网络，三相电机的简化模型为同步电机或异步电机。即，其在本仿真中起到的作用。2：异步电动机模块，使用的是鼠笼式转子，输出三项电流再其内部短路，采用静止坐标系，有利于波形的观察和分析。3：总线选择器（bus slecter）：一路总线输入后多路输出，方便波形的检测。

五：仿真结果及具体波形

（一）电机正转

异步电机正转仿真结果

1：示波器仿真的波形从上到下依次是转速、转矩，转子三相电流和定子三相电流。2：对于转速，在工频下n=60f/p=1500转，与仿真结果一致，启动后稳定于额定转速。3：对于转矩，最后趋近于0，由于最终电磁功率没有输出。

4：对于定、转子三相电流：有明显的三相对称交流电源相位互差120度，最终由于没有了功率输出而趋近0.（二）电机反转

只需将交流三相电源的其中两相互换一下相位，例如，A相变为120度，B相变为0度。就可以得到以下电机反转的仿真模型。图中明显看出的是转速从正的变为负的，但数值上依然是额定转速1500转/分。

六：结语

MATLAB/simulink环境是一种良好的系统仿真工具软件。笔者设计的只是简单地三相交流异步电机仿真模型，还可以根据实际情况进行修改。最后感谢陈坤燚老师的指导和班级同学的热心帮助，让我真真正正地从中学到了很多东西，并一生受用。

七、；参考文献

[1] 汤蕴璆第四版电机学机械工业出版社

[2] 薛定宁陈阳泉基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术及应用清华大学出版社

三相异步电机设计论文 篇2

关键词：三相异步电动机,RMxprt软件,设计

0 引言

随着综合开采机械化的提高, 越来越多的三相异步电机在煤矿井下得到使用, 电机的功率范围7.5k W-1000k W。电机的工作功率直接影响到煤矿的生产能力, 是制约煤矿产量增长的重要因素之一, 因此设计安全可靠的三相异步电机对保证煤矿的安全生产具有重要意义。

1 三相异步电动机的设计

本文以煤矿刮板输送机为例进行三相鼠笼式异步电机的设计, 其设计功率为7.5k W, 用双速电机取代单速电机驱动井下输送机可省去液力耦合器, 消除喷油着火的隐患, 使矿井安全得到进一步保障。

下图1 是三相异步电机原理图。当给电机加三相电源后, 三相对称定子绕组流过三相对称电流, 这时电机气隙圆周上会产生旋转磁场, 这个是磁场的转速, 称为同步转速n1, 它与电源频率f1及电机极对数p有如下关系:

1.1 尺寸的选择

电机的尺寸是指电机电磁感应实现能量转换的有效尺寸, 在异步电机中为定子内径Dil和定子铁心有效长度lef。

异步电动机有效部分的体积Dillef可根据选定的电机利用系数C值确定, 也可按选定的线负荷A及气隙磁通密度Bδ来确定, A及Bδ称为电机的电磁负荷。

对异步电机

式中m为定子相数;IN为定子额定相电流;E为满载时定子绕组每相电动势。如果忽略绕组阻抗压降, 则E=UN (额定相电压) ;Kdp为绕组系数。有关异步电机相关系数可参照相关异步电机设计手册, 其中Bδ≈ 0.6 ~ 0.8T。

1.2 定子及转子参数设计

定子选择要在确定系列设计电机的主要尺寸时, 选定某一中心高的机座及与之相适应的外径, 然后确定定子冲片内径及铁心有效长度。转子的选择需要根据下式确定,

式中 δ 为电机气隙长度 (cm)

通过综合设计可得, 定子参数设计结果为:定子槽数36 个, 定子外径260 mm, 定子内径170 mm, 铁心长度145 mm, 且选择梨型槽;转子参数的设计结果为:转子槽数33 个, 转子外径169.2 mm, 转子内径60 mm, 铁心长度145 mm, 且选择平行槽。

2 三相异步电动机仿真分析

本文采用RMxprt对电机设计进行仿真, 仿真4/8 极双速三相鼠笼异步电机, 在求解参数设置过程中, 有些仿真状态参数不同, 具体见下表1 所示。RMxprt软件的仿真步骤是首先应当创建一个RMxprt工程文件然后, 将上一章选定的电机参数根据软件要求进行填写或选择, 分别设定转子和定子的相关参数及槽型。

通过RMxprt软件对4/8 双速异步电机进行仿真便可以得到仿真结果, 将仿真结果进行对比可知:4 极三相异步电动机性能高于8 极性能, 运行状态以4 极为主, 偶尔情况以8 极运行。然后比较电指标中功率因数和效率两项可知, 4/8 双速异步电机功率因数和效率随电枢长度增加而减少, 但影响较小。

参考文献

[1]何惠明, 杨晓洲, 肖红, 范作智, 钱良, 范光.刮板输送机用隔爆型变频调速三相异步电动机设计[J].中国工程科学, 2012, 21 (02) :59-68.

[2]肖立民, 曹汉春.煤矿阀门电动装置用隔爆型三相异步电动机的设计特点[J].电气防爆, 2012, 15 (04) :15-17.

[3]李秀芳, 刘思敬.浅谈煤矿井下电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机的设计[J].电气防爆, 2011, 26 (04) :16-20.

浅析三相异步电机的维护与保养 篇3

【关键词】三相异步；电机故障；维护保养

三相异步电机在运行过程中因受周围环境的影响，如潮湿、粉尘、高温等的侵蚀与损害，电动机的绝缘和零部件等受磨损和腐蚀会缩短使用寿命。由于超负荷运行等原因，电动机产生的过热现象也将加速绝缘材料的老化，甚至可能使绕组烧毁，极大缩短了电动机的使用寿命。本文主要阐述了三相异步电动机启动前、运行中及日常维护中要注意的问题。

1.启动前的准备和检查

（1）检查电动及启动设备接地是否完整可靠，接线是否正确良好。

（2）对绕线型转子应检查其集电环上的电刷装置是否能正常工作，电刷压力是否符合要求。

（3）检查电动机转动是否灵活。

（4）检查电动机铭牌所示电压、频率与电源电压、频率是否相符。

（5）新安装或长期停用的电动机启动前应检查绕组相对相、相对地绝缘电阻。绝缘阻值应大于0.5兆欧，如果低于此值，须将绕组烘干。

（6）检查电动机所用熔断器的额定电流是否符合要求。

（7）检查电动机各紧固螺栓及安装螺栓是否拧紧。

上述各检查全部达到要求后，可启动电动机。电动机启动后，空载运行30分钟左右，注意观察电动机是否有异常现象，如发现噪声、震动、发热等不正常情况，应采取措施， 待情况消除后，才能投入运行。启动绕线型电动机时，应将启动变阻器接入转子电路中。对有电刷提升机构的电动机，应放下电刷，并断开短路装置，合上定子电路开关，扳动变阻器。当电动机接近额定转速时，提起电刷，合上短路装置，电动机启动完毕。

2.电动机启动后要注意的问题

（1）若接通电源后电动机不转，要马上切断电机的电源，不能迟疑或带电检查电动机故障，不然，就可能把电动机烧毁并出现危险。若出现其旋转方向与被拖动负载旋转方向相反，要马上切断电源停止电动机运行，把电源线中任意两根互换就能改变电动机的旋转方向。

（2）电动机启动时要尤其注意观察电动机的传动装置、负载机械的工作状况及电气线路上的电流表、电压表的指示值，若出现异常现象要马上断电检查，在排除故障后再进行启动。

（3）同一电源线路上有多台电动机工作时，要按电机功率的大小从大到小逐台启动，防止由于多台电动机同时启动时造成线路电流加大和电压降低，使电动机启动困难而造成线路故障或使负载设备跳闸等。

（4）采用手动自耦变压启动或手动星三角启动器启动电动机时，要注意按正确的操作程序进行。必须将操作手柄推到启动位置，再等电动机转速上升稳定到接近额定转速时再拉到运转位置，避免误操作导致设备损坏和人身安全事故。

3.运行中的检查与维护

（1）检查电动机的轴承运行声音是否正常，有无发热现象，是否有焦臭气味，润滑情况与摩擦情况是否正常，采取必要手段检测电动机各部位温升，外壳和轴承的温度是否正常，没有烫手感为正常，否则为过热。（滚珠轴承温度不应该超过100℃）。如有异常应停机检修。

（2）用测振仪器检测三相异步电动机的振动情况是否正常，其标准应符合：转速3000r/min，振动不超过0.06mm，转速1500r/min，振动不超过0.10mm，转速1000r/min，振动不超过0.13mm，转速750r/min，振动不超过0.16mm。若振动不在适当的范围应停机检修。

（3）用仪表监视电源电压、频率及电动机的负载电流。电源电压、频率要符合电动机铭牌数据，电动机负载电流不得超过铭牌上的规定值，否则要查明原因，采取措施，不良情况消除后方能继续运行。

（4）对于绕相型转子电机，应经常注意电刷与集电环间的接触压力、磨损及火花情况。电动机停转时，应断开定子电路内的开关，然后将电刷提升机构扳到启动位置，断开短路装置。

4.电机日常检查维护要点

电动机的日常维护检查的要点是及早的发现设备的异常状态，及时进行处理，防止事故扩大。维护人员根据继电器保护装置的动作和信号可以发现异常现象，也可以依靠维护人员的经验来判断事故苗头。

（1）首先是外观检查。电动机应经常保持清洁，不允许有杂物进入电动机内部；进风口和出风口必须保持畅通。靠视觉可以发现下列异常现象：电动机外部紧固件是否有松动，零部件是否有毁坏，设备表面是否有油污、腐蚀现象；电动机的各接触点和连接处是否有变色、烧痕和烟迹等现象。发生这些现象原因是由于电动机局部过热、导体接触不良或绕组烧毁等；仪表指示是否正常。电压表无指示或不正常，则表明电源电压不平衡、熔丝烧断、转子三相电阻不平衡、单相运转、导体接触不良等。电流表指示过大，则表明电动机过载、轴承故障、绕组匝间短路等；电动机停转的原因有：停电、单相运转、电压过低、电动机转矩太小、负载过大、电压降过大、轴承烧毁、机械卡住等。

（2）采用听诊棒靠听觉可以听到电动机的各种杂音。其中包括电磁噪声、通风噪声、机械摩擦声、轴承杂音等，从而可判断出电动机的故障原因。引起噪声大的原因在机械方面有：轴承故障、机械不平衡、紧固螺钉松动、联轴器连接不符要求、定转子铁心相擦等；在电气方面有：电压不平衡、单相运行、绕组有断路或击穿故障、起动性能不好、加速性能不好等。

（3）靠嗅觉可以发现焦味、臭味造成这种现象的原因是：电动机过热、绕组烧毁、单相运转、绕组故障、轴承故障等。

（4）靠触觉，用手摸机壳表面，可以发现电动机的温度过高和振动现象。造成振动的原因是：机械负载不平衡、各紧固部件有松动现象、电动机基础强度不够、联轴器连接不当、气隙不均或混入杂物、电压不平衡、单相运转、绕组故障、轴承故障等。造成电动机温度过高的原因是过载、冷却风道堵塞、单相运转、匝间短路、电压过高或过低、三相电压不平衡、加速特性不好使起动时间过长、定子和转子相擦、起动器接触不良、频繁起动和制动或反接制动、进口风温度过高、机械卡住等。

（5）电动机运行后定期维修，例行维护检查分为日常检查、每月或定期巡回检查以及每年检查。在日常检查中，主要检查润滑系统、外观、温度、噪声、振动以及异常现象，还要检查通风冷却系统、滑动摩擦状况及各部件的紧固情况，认真做好检查记录。每月或定期检查当中，主要检查开关、配线、接地装置等是否有松动现象，有无破损部位，如有要提出计划和修理措施，检查粉尘堆积情况，要及时清扫，检查引出线和配线是否有损伤和老化问题。测试电动机绕组的绝缘电阻并记录。每年的检查内容除上述项目之外，还要解体电动机进行抽心检查，清扫或清洗油垢，检查绝缘。

5.结语

随着深圳机场T3航站楼的投入使用，登机桥、空调机组等机电设备内部三相异步电机的正常运行是航站楼正常运行的前提。因此，确保操作者及设备维护人员在合理高效的对三相异步电动机的维护与保养，对电动机高效、稳定、安全的运行具有非常重要的意义。 [科]

【参考文献】

[1]才家刚.电机使用与维护[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]马艳.三相异步电动机保养与维护中应注意的问题[J].科技与企业，2011（09）.

三相异步电机设计论文 篇4

第1章 绪论

三相异步电动机的应用几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域，在这些应用领域中，三相异步电动机常常运行在恶劣的环境下，导致产生过流、短路、断相、绝缘老化等事故。对于应用于大型工业设备重要场合的高压电动机、大功率电动机来说，一旦发生故障所造成的损失无法估量。

在生产过程，科学研究和其他产业领域中，电气控制技术应用十分广泛。在机械设备的控制中，电气控制也比其他的控制方法使用的更为普遍。

本系统的控制是采用PLC的编程语言——梯形语言，梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能，使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。可编程控制器使一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制，定时、计数和算术等操作的指令，并采用数字式、模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。

可编程序控制器（PLC, Programmable Logic Controller）是采用微电脑技术制造的自动控制设备。他以顺序控制为主，回路调节为辅，能完成逻辑判断、定时、记忆和算术运算等功能。

随着PLC技术的发展，其功能越来越多，集成度越来越高，网络功能越来越强，PLC与上位PC机联网形成的PLC及其网络技术广泛地应用到工业自动化控制之中，PLC集三电与一体，具有良好的控制精度和高可靠性，使得PLC成为现代工业自动化的支柱。PLC的生产厂家和型号、种类繁多，不同型号自成体系有不同的程序语言和使用方法，本文拟就用日本立石公司生产的OMRON C20p型PLC，设计几个PLC在相异步电机控制中的应用，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点，可作为高校学生学习PLC的控制技术的参考，也可作为工业电机的自动控制电路。

PLC在三相异步电机控制中的应用

第2章 设备规范及简要特性

2.1 概况

三相异步电机(Triple-phase asynchronous motor)是靠同时接入380V三相交流电源(相位差120度)供电的一类电动机，由于三相异步电机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电机锅炉参数和主要技术数据。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。

随着PLC成本的降低和应用日益广泛，三相异步电动机的常规控制应用PLC技术越来越成为现实。三相异步电动机根据工作要求不同，主要进行降压启动、正反转、自动循环、制动、变速等不同控制，该设计要求把对电动机的上述控制采用PLC控制来实现，使系统的性能更完善，PLC是用来取代传统的继电器控制的，与之相比，PLC在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、设计施工周期短、调试修改方便、而且体积小、功耗低、使用维护方便。作电动机运行的三相异步电机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。

2.2 PLC简述

2.2.1 PLC的基本概念

可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。PLC自1966年出现，美国，日本，德国的可编程控制器质量优良，功能强大。

2.2.2 PLC的基本结构

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PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：

1.电源

PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去

2.中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。3.存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。4.输入输出接口电路

(1)现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。

(2)现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

5.功能模块

如计数、定位等功能模块

6.通信模块 如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等 2.2.3 PLC机型的选择 1.PLC的容量应为多大？ 2.选择什么公司的PLC及外设？

目前各个厂家生产的PLC其品种、规格及功能都各不相同。由于本设计的需要我选择了日本松下电工公司的FP系列PLC，即FP0,FP0是超小型PLC、之所以选择这款PLC，是因为其产品有以下三个特点：

(1)丰富的指令系统，有将近200条指令。(2)有强大通信功能。

PLC在三相异步电机控制中的应用

(3)CPU处理速度快。

2.3 三相异步电机的结构简述

2.3.1 定子（静止部分）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。

构造:定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。

定子铁心槽型有以下几种：

半闭口型槽：电动机的效率和功率因数较高，但绕组嵌线和绝缘都较困难。一般用于小型低压电机中。

半开口型槽：可嵌放成型绕组，一般用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。

开口型槽：用以嵌放成型绕组，绝缘方法方便，主要用在高压电机中。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。

构造：由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。

定子绕组的主要绝缘项目有以下三种：（保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘）。

(1)对地绝缘：定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。(2)相间绝缘：各相定子绕组间的绝缘。(3)匝间绝缘：每相定子绕组各线匝间的绝缘。电动机接线盒内的接线：

电动机接线盒内都有一块接线板，三相绕组的六个线头排成上下两排，并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1（U1）、2（V1）、3（W1），下排三个接线桩自左至右排列的编号为6（W2）、4（U2）、5（V2），.将三相绕组接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。

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。构造：机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。

2.3.2 转子（旋转部分）1.三相异步电动机的转子铁心：

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作用：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。

构造：所用材料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上，大、中型异步电动机（转子直径在300~400毫米以上）的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。

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。

构造：分为鼠笼式转子和绕线式转子。

鼠笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。鼠笼转子分为：阻抗型转子、单鼠笼型转子、双鼠笼型转子、深槽式转子几种，起动转矩等特性各有不同。

绕线式转子: 绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。

特点：结构较复杂，故绕线式电动机的应用不如鼠笼式电动机广泛。但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件，用以改善异步电动机的起、制动性能及调速性能，故在要求一定范围内进行平滑调速的设备，如吊车、电梯、空气压缩机等上面采用。

2.3.3三相异步电动机的其它附件 1.端盖：支撑作用。

2.轴承：连接转动部分与不动部分。3.轴承端盖：保护轴承。4.风扇：冷却电动机。

PLC在三相异步电机控制中的应用

第3章 PLC在电机控制中的应用

3.1 控制方面

1.控制方案设计。根据电动机在实际工作时的常见控制要求，设计出2—3套控制方案。

2.硬件设计。对控制系统所需标准件进行选型和非标件设计。3.控制程序设计。

（1）三相异步电机的正反转控制

要求当按下正转按钮，电机连续正转，此时反转按钮不起作用（互锁），按下停止 按钮电机断开电源，按下反转按钮电机连续反转，正转不起作用。图3.1所示为三相异步电机的正反转控制原理图及指令、梯形图。

图3.1 三相异步电机的正反转控制原理图及指令、梯形图

（2）三相异步电机Y—△启动

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要求起动时电机接成Y型，经过一段时间自动转化为△形运行，要求Y形断开后△形才能启动，防止Y形未断△形启动造成电源短路。图3.2所示是三相异步电机Y—△启动控制原理图及指令、梯形图。

图3.2 三相异步电机Y—△启动控制原理图及指令、梯形图

（3）三相异步电机时间控制

要求第1台电动机M1启动5s后，第2台电动机M2自动启动，只有当第2台M2停止后，经过5s延时，M1自动停止。图3.3所示是三相异步电机时间控制原理图及指令、梯形图。

PLC在三相异步电机控制中的应用

图3.3 三相异步电机时间控制原理图及指令、梯形图

（4）程序的写入与运行

将PLC联上编程器并接通电源后，PLC电源指示灯亮，将编程器开关打到“PROGRAM”位置，这时PLC处于编程状态。编程器显示PASSWORD！这时依次按Clr键和Montr键，直至屏幕显示地址号0000，这时即可输入程序。

在输入程序前，需清除存储器中内容，依次按Clr、Play/Set，Not，Rec/Reset和Montr键，即将全部程序清除。按照以上3种控制的梯形图或程序指令将3种控制程序写入PLC，当上述3部分程序输入到PLC机中后，用上下方向键读出所写程序，如程序有错，可用插入指令和删除指令修改程序。

程序输入正确后，分别按图3.1连接PLC外部接线及主回路线路实现电机正反转控制，按图3.2连接线路实现电机Y—△启动，按图3.3连接线路实现电机的时间控制。此 河北化工医药职业技术学院毕业论文

设计可以一次性把3种控制电路的序全部输入，同时控制3种电路，运行时，按下SBF，SBR电机正反转启动，按下SB1，SB2控制电机Y—△启动，按下SB3，SB4电机顺序启动，互不干扰，事半功倍，实现了一台PLC同时控制多种电路形式。

3.2 技术指标

1.标准件的选型符合国标

（1）编程简单，可在现场修改和调试程序。（2）维护方便，采用插入式模块结构。（3）可靠性高于继电器控制系统。（4）体积小于继电器控制柜。

（5）能与管理中心计算机系统进行通信。（6）成本可与继电器控制系统相竞争。（7）输入量是115V交流电压。

（8）输入量为115V交流电压，输出电流在2A以上，能直接驱动电磁阀。（9）系统扩展时，原系统只需做很小的改动。（10）用户程序存储器容量至少4KB。2.程序调试正确

设计工作完毕后，要进行样机或产品的电气控制柜安装施工，按照电气接线图完成电气控制柜的安装及外部接线。外部电气接线图所示，连接配电盘底板和控制面板的导线，采用蛇形塑料软管或包塑金属软管保护，控制柜与电源、电机间多用电缆线连接。

完成电气控制柜的安装及接线后，经检查无误且连接可靠，进行通电实验。首先在空载状态下（不接电动机等负荷），通过操作相应开关，给出开关信号，实验控制回路各电器动作的正确性及状态指示信号的显示。经过调试，各电器元件均按照原理要求动作准确无误后，方可进行负载实验。第二步的负载实验通过后，编写相应的报告、原理、使用操作说明文件。

PLC在三相异步电机控制中的应用

第4章 三相异步电动机的故障分析和处理

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。

1、绕组接地:指绕组与贴心或与机壳绝缘破坏而造成的接地。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。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。

检查方法

(1)观察法。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。若灯微亮则绝缘有接地击穿。若灯不亮,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相绕组分成两半,依此类推,最后找出接地点。

处理方法

(1)绕组受潮引起接地的应先进行烘干,当冷却到60——70℃左右时,浇上绝缘漆后再烘干。

(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。

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(3)绕组接地点在槽内时,应重绕绕组或更换部分绕组元件。最后应用不同的兆欧表进行测量,满足技术要求即可。

2、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。

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。

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坏；金属异物落入电动机内部和油污过多。

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,则电阻小的一相有短路故障。

(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,较大电流的一相绕组有短路。

3、绕组断路

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 11

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发热而断路。一般分为一相绕组端部断线、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。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。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。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,无穷大的一相为断点；“△”型接法的短开连接后,分别测每组绕组,无穷大的则为断路点。(3)试灯法。方法同前,等不亮的一相为断路。

(4)兆欧表法。阻值趋向无穷大(即不为零值)的一相为断路点。

(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“△”型接法的,先将定子绕组的一个接点拆开,再逐相通入低压大电流,其中电流小的一相为断路。

(8)断笼侦察器检查法。检查时,如果转子断笼,则毫伏表的读数应减小。

4、绕组接错

绕组接错造成不完整的旋转磁场,致使启动困难、三相电流不平衡、噪声大等症状,严重时若不及时处理会烧坏绕组。主要有下列几种情况:某极相中一只或几只线圈嵌反或头尾接错；极(相)组接反；某相绕组接反； 多路并联绕组支路接错；“△”、“Y”接法错误。

故障现象

电动机不能启动、空载电流过大或不平衡过大,温升太快或有剧烈振动并有很大的噪声、烧断保险丝等现象。

产生原因

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误将“△”型接成“Y”型；维修保养时三相绕组有一相首尾接反；减压启动是抽头位置选择不合适或内部接线错误；新电机在下线时,绕组连接错误；旧电机出头判断不对。

检修方法

(1)滚珠法。如滚珠沿定子内圆周表面旋转滚动,说明正确,否则绕组有接错现象。

(2)指南针法。如果绕组没有接错,则在一相绕组中,指南针经过相邻的极(相)组时,所指的极性应相反,在三相绕组中相邻的不同相的极(相)组也相反；如极性方向不变时,说明有一极(相)组反接；若指向不定,则相组内有反接的线圈。

(3)万用表电压法。按接线图,如果两次测量电压表均无指示,或一次有读数、一次没有读数,说明绕组有接反处。

(4)常见的还有干电池法、毫安表剩磁法、电动机转向法等。处理方法

(1)一个线圈或线圈组接反,则空载电流有较大的不平衡,应进厂返修。(2)引出线错误的应正确判断首尾后重新连接。

(3)减压启动接错的应对照接线图或原理图,认真校对重新接线。(4)新电机下线或重接新绕组后接线错误的,应送厂返修。

(5)定子绕组一相接反时,接反的一相电流特别大,可根据这个特点查找故障并进行维修。

(6)把“Y”型接成“△”型或匝数不够,则空载电流大,应及时更正。

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第5章 PLC在三相异步电机控制调试方案

目的：通过调试，使三相异步电机的各项功能满足设计要求。范围：PLC的写入与运行

1、方法：

（1）硬件调试: 接通电源，检查可编程序控制器能否正常工作，接头是否接触良好。

（2）软件调试: 按要求输入梯形图，检查后编译通过，在线工作后把程序写入可编程序控制器的程序存储区。

（3）运行调试 : 在硬件调试和软件调试正确的基础上，使PLC进入运行状态，观察运行情况，看是否能够实现正反转、快速、中速、慢速、单步、定步控制。

根据以上调试情况，此电机控制系统设计符合控制要求。

通过调试找出问题的所在，相应的修改程序。在编程过程中难免会有不足之处，因此通过调试，再修改程序可以更好实现相应的功能。

2、步骤：

（1）接通电源，检查可编程序控制器能否正常工作，接头是否接触良好。（2）按要求输入梯形图，检查后编译通过，在线工作后吧程序写入可编程序控制器的程序存储区。

（3）在硬件调试和软件调试正确的基础上，使PLC进入运行状态，观察运行情况，看是否能够实现正反转、Y—△启动、时间控制。

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结束语

经过老师耐心细致的指导，经过近一个月的努力，本次毕业设计课题PLC在三相异步电动机控制中的应用告一段落。

随着PLC成本的降低和应用日益广泛，三相异步电动机的常规控制应用PLC技术越来越成为现实。三相异步电动机根据工作要求不同，主要进行降压启动、正反转、自动循环、制动、变速等不同控制，该设计要求把对电动机的上述控制采用PLC控制来实现，使系统的性能更完善，PLC是用来取代传统的继电器控制的，与之相比，PLC在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、设计施工周期短、调试修改方便、而且体积小、功耗低、使用维护方便。

通过本课题，一方面我在查阅资料的基础上，了解PLC控制的一些基本技术，掌握其控制系统的分析方法与实现方法,能对PLC进行系统学习与掌握；另一方面，在设计步进电机控制系统的硬件电路，控制程序和相应的梯形图时，应充分运用说学知识，善于思考，琢磨，分析。

PLC在三相异步电机控制中的应用

致谢

弹指一挥间，大学三年已经接近了尾声。当自己怀着忐忑不安的心情完成这篇毕业论文的时候，自己也从当年一个懵懂孩子变成了一个成熟青年，回想自己的十几年的求学生涯，虽然只是一个专科毕业，但也实属不容易。

在本次论文设计过程中，老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！

最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。书到用时方恨少，在这篇论文的写作过程中，我深感自己的水平还非常的欠缺。生命不息，学习不止，人生就是一个不断学习和完善的过程，敢问路在何方？路在脚下！

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参考文献

[1]凌云.PS7219显示驱动器及其在PLC中的应用.湖南冶金职业技术学院报.2003 [2]张桂香.电气控制与PLC应用.化学工业出版社.2003 [3]张桂苓.浅谈现代PLC的优势特点.电子技术.2003 [4]李丹、杨素英.可编程控制器通用数据采集方法的研究.大连理工学报.2001 [5]齐晓慧、东海瑞.自动控制原理虚拟实验研究.中国教育杂志.2006 [6]刘晓燕.自动控制原理课程教改探索.重庆职业技术学院学报.2006 [7]李朝、韦玮.第四代移动通信中的多天线技术.移动通信.2005 [8]肖杰、荆雷.智能天线在移动通信中的应用.邮电设计技术.2004 [9]宋继玉.可编程控制器原理与应用系统设计技术，北京：冶金工业出版社，1999 [10]宋伯生.可编程控制器配置、编程、联网.北京：中国劳动出版社，1998 [11]于雷声.电气控制与PLC应用.北京：机械工业出版社，1993 [12]王兆义.可编程控制器教程.北京：中国水利出版社，1993 [13]汪晓光.可编程控制器原理及应用.北京：机械工业出版社，1998

PLC在三相异步电机控制中的应用

目录

实训报告三相异步电动机 篇5

（1）目的要求a．了解继电器的顺序控制原理，掌握其接线方法；b．加深对继电器工作原理的理解，实训报告三相异步电动机。

（2）线路图：（略）原理：需要KM2线圈通电时，必须先按下绿色按钮，KM1通电并自锁，串联在KM2线圈回路的KM1也通电并自锁，再按下黑色按钮，KM2通电并自锁，KM2线圈带电，保证KM2带电前必须先让KM1带电，停止时按红色按钮。

（3）步骤：a．按图接好电路；b．检查电路，确认无误后通电；c．先按下绿色按钮，再按下黑色按钮，观察现象；按下红色按钮，再直接按黑色按钮，观察并记录现象；d．切断电源，拆除导线。

5．电动机的正反转控制电路

（1）目的要求a．了解继电器的正反转控制控制原理，掌握其接线方法；b．通过操作加深对继电器工作原理的理解；c．能够组织复杂的接线。

（2）接线图：（略）原理：需要KM1带电时，按下绿色按钮，KM1通电并自锁，KM1线圈带电，串联在KM2线圈回路的KM1常闭触点断开，保证KM1与KM2线圈不同时带电。需要KM2线圈带电时，先按红色按钮停止，KM1断开，按下黑色按钮，KM2通电并自锁，KM2线圈带电，串联在KM1回路的KM2常闭触点断开，保证KM2与KM1也不同时带电。

（3）步骤：a．按图连接好导线；b．检查线路，确认无误后通电；c．按顺序，先按绿色按钮，再按下黑色按钮，观察现象；然后按红色按钮，反过来，先按黑色按钮，再按绿色按钮，观察并记录实验现象；d．切断电源，拆除导线，归还实验仪器。

三相异步电动机正反转控制 通过这个实训我们掌握了控制电路的接线及检查的方法.学习了低电压电器的有关知识,了解其规格,型号及使用方法.掌握了三相异步电动机的正反转控制电路的工作原理,了解控制电路的基本环节的作用.第二个试验是电动机反-正转实训，我们上学期有一定的理论知识，我想应该没问题，可以做起来，可一做不是那一回事，接完后电机不转，发现是接触点不能吻和。我们将电压改变后，电路恢复正常工作，电机开始反-正转。这让我懂的接线必须认真，不能马虎。在做任何事都必须认真做。是我感受颇多。

第三个试验电动机既可点动又可自锁控制线路实训，这个试验线路和上一个没有查别，在加上已经做过二个试验，我们对电器的应用有一定的熟悉。操作起来就比较顺利，我从中学到了很多，让我对电机有了新得认识，可以顺利的进行调控，社会实践报告《实训报告三相异步电动机》。

第一次看着电动机通过自己动手接线转起来，那种感觉是自豪的。自己在心里会说：“呃，我也能让电动机转起来，哈，开心。加油，其实这蛮好玩的嘛”。

三、实训结果

通过这次的电工技术实训，我得到了很大的收获，这些都是平时在课堂理论学习中无法学到的，我主要的收获有以下几点：

1、掌握了几种基本的电工工具的使用，导线与导线的连接方法，导线与接线柱的连接方法，了解了电路安装中走线、元件布局等基本常识；

3、了解了电动机传动和点动控制、顺序控制、逆反转控制的概念和原理，掌握了交流继电器的原理和接线方法；

4、本次实***增强了我们的团队合作精神，培养了我们的动手实践能力和细心严谨的作风。

5、综上所述，这次实习给我们上了一堂很有意义的社会实践课，在很大程度上提高了我们的综合素质，使我们的理论知识能融入实践当中，让我对所学专业更有信心。

我们的老师总是先给我们讲一些理论的内容，再准备让我们接线。刚开始接线时我们就按着图接下来，一点秩序也没有，所以接好了的线看过去乱乱的像蜘蛛网一样。现在想到都觉得好笑。

三相异步电机设计论文 篇6

一、养成重视日常维护和保养的习惯

电动机具有结构简单, 运行可靠, 使用方便, 价格低廉等特点。为保证时机的正常工作对运行的电动机要按电动机完好质量标准的要求进行检查, 运行中的电动机与被拖动设备的轴心要对正, 运行中无明显的振动, 一定要保持通风良好、风翅等要完整无缺。要时刻观察和测量电动机电网电压和正常工作电流, 电压变化不应超过额定电压的±5%, 电动机的额定负荷电流不能经常超过额定电流, 以防时机过热, 同时检查电机起动保护装置的动作是否灵活可靠。检查电动机各部分温升是否正常, 还要经常检查轴承温度, 滑动轴承不得超过度, 滚动轴承不得超过70度, 滚动轴承运转中的声音要清晰、无杂音。对于电动机的运转环境要做到防砸、防淋、防潮。对于环境不良, 经常挪动、频繁起动、过载运行等要加强日常维护和保养, 及时发现和消除隐患。

二、掌握通过观察电动机工作异常, 发现电气常见故障的检查分析方法

(一) 电动机不能起动或起动困难

应检查分析:电源缺相;电动机过载;被拖动机械卡住;定子内部首端位置接错, 或有断线、短路;电源电压较低;原为角接误接成星接;鼠笼型转子的笼条端脱焊, 松动或断裂。

(二) 电动机运行中检查

1) 起动后发热超过温升标准或冒烟。应检查分析:电源电压过低造成在额定负载下温升过高;电动机通风不良或环境湿度过高;电动机过载或单相运行;电动机起动频繁或正反转次数过多;定子和转子相擦。

2) 电动机运行时声音不正常。应检查分析:定子绕组连接错误, 局部短路或接地, 造成三相电流不平衡而引起噪音;轴承内部有异物或严重缺润滑油。

3) 电动机振动。应检查分析:电动机安装基础不平;电动机转子不平衡;皮带轮或联轴器不平衡;转轴轴头弯曲或皮带轮偏心;电动机风扇不平衡。

三、电动机常见故障的处理

(一) 机械故障的分析和处理

1) 定、转子铁芯故障检修。定、转子都是由相互绝缘的硅钢片叠成, 是电动机的磁路部分。轴承过度磨损或装配不良, 这时应用细锉等工具去除毛刺, 消除硅钢片短接, 清除干净后涂上绝缘漆, 并加热烘干;倒槽歪斜向外张开用小嘴钳、木榔头等工具予以修整, 使齿槽复位, 并在不好复位的有缝隙的硅钢片间加入青壳纸、胶木板等硬质绝缘材料;铁芯表面锈蚀, 用砂纸打磨干净, 清理后涂上绝缘漆;因绕组接地产生高热烧毁铁芯或齿部。可用凿子或刮刀等工具将熔积物剔除干净, 涂上绝缘溱烘干;铁芯与机座间结合松动, 拧紧原有定位螺钉。若定位螺钉失效, 可在机座上重钻定位孔并攻丝, 旋紧定位螺钉。

2) 轴承故障检修。转轴通过轴承支撑转动, 是负载最重的部分, 又是容易磨损的部件。轴承缺油时, 钢圈破裂。轴承内混有沙土等杂物或轴承零件有轻度磨损时。对轴承外表面上的锈斑可用00号砂纸擦除, 然后放入汽油中清洗;或轴承有裂纹、内外圈碎裂或轴承过度磨损时, 应更换新轴承。更换新轴承时, 要选用与原来型号相同的轴承。

3) 转轴故障检修。a.轴弯曲, 若弯曲不大, 可加压矫正, 矫正后的轴表面用车床切削磨光;如弯曲过大则需另换新轴。b.轴颈磨损, 轴颈磨损不大时, 可在轴颈上镀一层铬, 再磨削至需要尺寸;磨损较多时, 可在轴颈上进行堆焊, 再到车床上切削磨光;如果轴颈磨损过大时, 也在轴颈上车削2~3mm, 再车一套筒趁热套在轴颈上, 然后车削到所需尺寸。c.轴裂纹或断裂, 轴的横向裂纹深度不超过轴直径的10%~15%, 纵向裂纹不超过轴长的10%时, 可用堆焊法补救, 然后再精车至所需尺寸。若轴的裂纹较严重, 就需要更换新轴。

4) 机壳和端盖的检修。机壳和端盖若有裂纹应进行堆焊修复若遇到轴承镗孔间隙过大, 造成轴承端盖配合过松, 一般可用冲子将轴承孔壁均匀打出毛刺激性, 然后再将轴承打入端盖, 对于功率较大的电动机, 也可采用镶补或电镀的方法最后加工出轴承所需要的尺寸。

(二) 定子绕组维修和处理

三相异步电动机定子绕组是电机工作的核心, 也是维修中的主要部位, 其绕线工艺步骤如下:

1) 按相带顺序列出各相所属槽号。

2) 画出绕组展开图。

3) 绕制线圈时先制作绕线模。

4) 嵌线工艺应注意:绝缘的选用;槽绝缘的裁剪与放置;嵌线工具理线板, 压线板用法;嵌线工艺。

嵌线时须注意:绕缉端部引线须放在一侧。同时边嵌线边放好相绝缘。

5) 放绕组端言部相绝缘。

6) 封糟口。

7) 端部整形。

8) 端部接线应注意:将过桥线及引线在绕组端部排列整齐;套好绝缘套管后, 与端部绕组一起包扎;布置引线位置时, 要考虑出线口位置。注意铬铁的用法, 防止熔锡流入线圈内部;防止焊接时间过长烧损线头附近绝缘。

9) 绕组的绝缘浸漆与烘干处理。

四、结语

随着电动机的广泛使用, 电机的维修和保养已经得到了大家的高度重视, 只有加强电动机的日常维修和保养才能够经济, 安全的为社会创造更多的财富。在职业教育中应加强学生这方面的能力培养。

参考文献

[1]扬天明.电机绕组维修技术.化学工业出版社, 2009.

三相永磁容错电机的结构设计分析 篇7

摘 要：三相永磁容错电机可以实现容错的前提为其自身特殊的结构设计，进而使电机自身具备物理隔离、热隔离、磁隔离以及电气隔离等能力，合理有效的电机结构设计可以在一定程度上使电机的性能得以提高。

关键词：永磁容错电机；原则；内容

电机以及控制系统的故障主要由电机本身的绕组开路、相间开路故障、匝间短路以及功率变换电路的短路故障与功率变换电路的开路故障，所以需要从电机结构以及电机控制系统这两个方面进行相关的容错设计。传统的永磁同步电机与开关磁阻电机两者之间存在相互弥补的关系，因此需要将传统的永磁同步电机与开关磁阻电机两者的优点相结合，实现设计三相永磁容错电机结构的目的。

一、永磁容错电机设计的基本原则

传统的永磁同步电机在处于故障的情况下，受各项绕组间的相互作用的影响，对电机正常运转造成严重的阻碍作用，所以可见传统的永磁同步电机不具有故障时的转矩输出功能，无法保证系统运行的可靠性以及稳定性。针对上述问题，相关的研究人员提出了永磁容错电机这一方案，永磁容错电机是在永磁同步电机的基础上，通过改变槽口的尺寸以及绕组结构形式等实现容错的效果。永磁容错电机为了实现其自身容错的性能，可以尝试从以下两个方面入手：第一方面，在电机发生故障时，应该尽可能减小故障相的电机绕组对正常相的干扰，上述方案可以通过对电机本体进行相对应的设计来实现；第二方面，在电机发生故障之后，需要保证电机系统可以输出一定的转矩来达到满足负载要求的效果，进而实现系统可以可靠运行的目的，上述方案可以通过对故障进行检测然后及时采取补救措施来实现，或者是通过采用合适的容错控制策略来实现。

二、三相永磁容错电机的结构设计

（一）三相永磁容错电机主要的设计内容

尽管在设计方面，三相永磁容错电机与传统的电机存在很大程度上的差异，但是三相永磁容错电机与传统的电机还是存在部分相同的基本的设计内容，永磁容错电机进行结构设计的设计内容包括电机磁路设计、电机主要尺寸设计、电机槽型参数以及定转子轭部参数。

（二）电机磁路设计

电机的磁路设计，也就是根据所需设计的磁场的实际需求，对永磁体材料、磁极的尺寸以及磁极的形状进行相对应的选择，进而达到使永磁体的性能最大程度上发挥的效果，使磁路设计的合理性以及磁路设计的优质性得到最大程度上的实现，其中关于永磁体材料的选择：根据永磁体材料的选择原则，将不同的永磁材料的性能参数进行相对应的对比、分析，比如永磁体材料为粘结式衫钴永磁材料，该材料具有较强的抗退磁能力，而且可以得到较大的电机功率密度，除此之外，粘结式衫钴永磁材料的最大使用温度为350摄氏度，可以较好的满足设计中对电机相对应的需求；关于磁极性状的确定：永磁电机的磁极与电励磁电机的磁极是不相同，永磁电机的磁极为永磁体，其磁路的形式多种多样，根据永磁体的位置、永磁体安置方式、永磁材料的种类以及永磁体的形状等，可以将磁路分为很多种，比如根据安置方式进行相对应的分类可以分为，内置式和表贴式，根据永磁体的形状可以分为环形磁极、爪形磁极、弧形磁极以及瓦片形磁极等，其中瓦片形磁极又由同心瓦片形磁极和等半径瓦片形磁极这两部分组合而成，等半径瓦片形磁极同时可以称之为离心式磁极。表贴式磁极具有可以增强绕组间的磁隔离能力，等半径瓦片形磁极具有可以在一定程度上提高材料的利用率的优点，所以应该根据实际需求选择合理有效的永磁体。

（三）磁极的尺寸设计

永磁体的尺寸参数包括永磁体磁化方向的宽度以及长度，在对永磁体磁化方向的宽度以及长度进行相对应的设计时需要考虑如下因素：永磁体磁化方向的长度不可以过于小，否则不仅会增加永磁体的生产成本，而且还会造成永磁体极易退磁；在对永磁体磁化方向的长度进行相关的设计过程中，需要尽最大可能使永磁体工作于最佳状态，这是因为在很大程度上永磁体的工作点取决于自身的磁化方向长度；因为永磁体的磁化方向宽度与永磁体提供的磁通的面积息息相关，所以在对永磁体磁化方向宽度进行相关的设计过程中，要根据电机性能的要求对永磁体的磁化方向宽度进行针对性的调整措施。

（四）电机槽型参数设计

电机槽型参数主要由定子齿宽度、槽口宽度、槽的深度以及槽口厚度等组合而成。其中关于定子齿参数，已知定子齿的最大磁密，通常情况下其取值在1.4T～1.6T之间，然后将定子齿的最大磁密代入相关的公式中即可求得定子齿宽，通常情况下，定子齿高是定子齿宽的1.5倍～3倍之间不等，在设计过程中可以结合槽内的电流密度对定子齿高与定子齿宽之间的倍数进行不断的核实，对两者之间的倍数进行不断核实的目的为，假如倍数过大，那么定子轭部就极有可能出现饱和的现象。进而造成电磁转矩的减小，假如倍数过小，那么绕组电流密度就极有可能超出安全值。在三相永磁容错电机设计过程中，绕组的安全电流密度取值与电机的冷却方式息息相关，因此应该根据三相永磁容错电机实际的冷却方式，对绕组的实际安全电流密度取值进行针对性的选择。

根据确定的基本电磁参数，对电机进行相对应的设计，使电机的永磁体尺寸、槽绕组参数以及定转子尺寸等进行确定，在完成设计电机之后，利用有限元软件进行仿真，仿真从磁力线分布、磁密分布、绕组电感、齿槽转矩以及空载反电动势波形等方面入手，对电机设计的合理性、有效性进行相关的验证。

三、 小结

永磁容错电机不仅具有永磁同步电机功率密度大，以及效率较高的优点，而且还具有一定的容错特性，所以越来越多的人员开始对永磁容错电机进行相关的研究，而且永磁容错电机特殊的结构更促进其容错性能，因此对三相永磁容错电机的结构设计进行分析具有十分重要的意义。

参考文献：

[1] 刁亮，朱景伟，宋荣远.双余度永磁容错电机的直接转矩控制策略研究[J].微电机，2013.46（11）：123-124.

[2] 王伟，程明，张邦富，朱瑛，丁石川.电流滞环型永磁同步电机驱动系统的相电流传感器容错控制[J].中国电机工程学报，2012， 32（33）：135-136.