鼠籠式電機:結構,工作原理,起動方式,優缺點,檢測與維修,機械故障,電磁故障,

轉子繞組不是由絕緣導線繞制而成，而是鋁條或銅條與短路環焊接而成或鑄造而成的三相異步電動機稱為鼠籠式電機。鼠籠型電動機是三相異步電動機中的一種，三相異步電動機分為做鼠籠型電動機和繞線式電動機。

小型三相鼠籠式異步電動機具有體積小、重量輕、質量好等優點，故在農業生產和鄉鎮企業中得到廣泛套用。

基本介紹

中文名：鼠籠式電機
外文名：asynchronous motor
構造：鋁條或銅條與短路環焊接

結構,工作原理,起動方式,優缺點,檢測與維修,機械故障,電磁故障,

結構

電動機轉子的結構：

轉子是三相異步電動機的旋轉部分，由轉子鐵心、轉子繞組、轉軸和風扇等部分組成。轉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矽鋼片疊壓而成，並固定在轉軸上。轉子鐵心的線槽中放置轉子繞組。按轉子繞組結構的不同，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子繞組因其形狀像鼠籠而得名，它的結構是嵌入線槽中銅條為導體，銅條的兩端用短路環焊接起來。中小型鼠籠式異步電動機採用較便宜的鋁替代銅，將轉子導體、短路環和風扇等鑄成一體，成為鑄鋁鼠籠式轉子。(見附圖)

繞線式轉子的鐵心和鼠籠式轉子的鐵心相同。

轉子繞組和定子繞組相似，是由絕緣導線繞制而成，按一定規律嵌放在轉子槽中，組成三相對稱繞組。通常其三個繞組的末端聯在一起，首端分別與固定在轉軸上的三個互相絕緣的銅質滑環相接，並連成星型。轉子繞組通過滑環及其上面的電刷與外加的三相變阻器連線，供電動機起動及小範圍內的調速使用。鼠籠式和繞線式三相異步電動機的工作原理相同，其差別僅在於轉子繞組結構的不同。

工作原理

電動機的定子上為三相鑲嵌式分布繞組，轉子為籠式的導條（因該導條形狀與鼠籠相似，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後，會形成旋轉磁場，其轉子上的閉合的導條會因為切割定子磁場的磁力線而感應出電動勢和電流，而帶電（電流）的導體在磁場中就會產生運動，這樣電動機轉子就旋轉起來了。

起動方式

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，直接起動設備簡單，方法簡便。但起動電流大，起動轉矩小。大容量的鼠籠式異步電動機一般採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=電壓下降係數乘以額定電壓；

起動電流=電壓下降係數乘以起動電流（直）；

起動轉矩=電壓下降係數的平方* 乘以起動轉矩（直）；

起動方法的特點：電機定子繞組經自耦變壓器降壓起動，起動後切除自耦變壓器；

優缺點：

1 起動電流小

2 起動控制設備不能繁起動

3 設備較貴，但起動轉矩比星角轉換方式的轉矩大故使用較多。

星角轉換起動

起動電壓=0.577*額定電壓；

起動電流=1/3 *起動電流（直）；

起動轉矩=1/3 *起動轉矩（直）；

起動方法的特點：電動機定子繞組起動時接成星形，起動後換接成三角形.

優缺點:

1 起動電流小

2 起動轉矩小

3 可以頻繁起動

4價格低適用定子繞組為三角形連線的電機一般用於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(取決於定子繞組抽頭電壓);

起動電流=0.6*起動電流（直）;

起動轉矩=0.6*起動轉矩（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後換接成三角形

優缺點：

1 起動電流較小

2 起動轉矩較大

3 可以頻繁起動

4僅適用於定子繞組有中間抽頭的電機

其次軟啟動器，變頻器已經普遍使用，對於小容量的設備尚可推廣使用方便控制，對於大容量，高電壓電機要慎重使用，雖然這方面技術已經成熟，但是因為線路當中非線性元器件的存在會產生大量諧波成分污染電源。儘管有諧波治理設備，但在低壓線路當中仍存在波形極不規則的現象，影響辦公電子設備的正常使用，並且可能會對電路中的電容器擊穿。

優缺點

這種電動機的優點是結構簡單，轉子上無繞組，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、工廠設備、港口碼頭、油田煤礦等各個領域。

鼠籠式電動機在龐大的電動機家族中居於重要地位，其優點是結構簡單、堅固耐用、運行可靠、效率較高、維護方便、價格低廉；其缺點是功率因數較低、調速性能較差 (但隨著單繞組多速電動機的出現和採用晶閘管無級調速，調速性能正在得到改善)。

鼠籠式電動機適用範圍廣，在我國工農業生產中得到普遍套用。據有關部門統計，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載用電量的85%以上。廠礦和農村電工在日常工作中也主要是安裝、維護和保養這種電動機。

由於電動機的修理比較複雜，要求修理人員不但要有修理方面的專業知識和技術水平，而且還要有各種專門的設備和多種器材，一般電工都不具備這些條件，修理電動機有一定的困難。

檢測與維修

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。

機械故障

機械部分主要是由於軸承、轉子軸、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、發熱、聲音異常、轉子卡死等現象，它與電動機的安裝及日常維護有著密切關係。只要我們在裝配和安裝過程中注意遵循有關的安裝使用規程即可解決。

電磁故障

電磁故障則較為複雜，主要有：

1.繞組接地

繞組接地就是電動機定子繞組由於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子問絕緣值降低．甚至為零。若發生該故障，電動機機殼帶電不能正常啟動，機體溫度升高，甚至燒壞。可用兆歐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；若阻值等於零．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不當、造成繞組受潮，阻值減少。應在運行前做絕緣電阻檢測．低於0.5兆歐時不能使用，同時在運行中定期測試，一旦發現絕緣電阻降低應及時烘乾。

(2) 電動機在腐蝕性氣體環境裡長期過載、過壓、過流、缺相運行，造成絕緣老化，性能降低。應重新調整電機使之達到良好的工作狀態。

(3) 電動機繞組燒壞。

(4) 修復電動機時，由於操作不當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

相間短路是由於繞組端部或雙層繞組槽內，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。

當發生該故障時電源熔絲速熔，電動機不能啟動．自動空氣開關或漏電保護裝置動作，嚴重時可能燒壞繞組。用兆歐表或萬用表電阻檔測量各相間直流電阻值．若低於規定值，就應檢查內部繞組間有無燒焦的痕跡。若不嚴重則用絕緣材料處理好受損點，墊好相間絕緣紙，綁好端部．塗上漆進行烘乾，並在運行前再次測量，保證阻值不低於0.5兆歐,。若繞組已嚴重燒毀．則需重新嵌線，更換繞組。

（2）匝間短路

匝間短路是由於導線本身絕緣損壞，導致相鄰導線接觸而發生的短路現象。

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熱、冒煙甚至發出焦臭味。

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、繞組受潮後進行放電所造成。可用萬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．根據特徵找出故障點，損傷較輕的可用絕緣漆、絕緣布或MDM複合絕緣紙等材料進行修復。如果嚴重短路，線圈已燒壞，應根據實際情況做重新嵌線處理．

（3）極相間短路

大都是因為繞組連線線的絕緣套管未套好所致。一般多發生在修復後的電機中．可將繞組加熱軟化後，重新套好套管或用複合絕緣紙隔離來處理。

3.斷路故障

該故障一般發生在電動機繞組端部的各接線頭或引出線端．是由於焊接不良、腐蝕性焊劑未清除乾淨而造成的虛焊或鬆脫．還有繞組受機械應力或受機械碰撞造成線圈斷路。

該故障在修復時最為常見，只要嚴格遵循工藝標準，強化維修質量，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生。它會導致電動機在短時問內發熱燒毀，電源熔絲熔斷。

引起該故障的主要有：

開關觸點接觸不良，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後修復。若內部出現問題，則打開端蓋，查找故障，重新焊接、包紮、浸漆烘乾．經測試正常後再使用。若繞組已嚴重損壞，應更換新繞組。

5.過載運行

過載運行表現出的特點為電動機工作聲音沉悶、轉速下降、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。

發生過載運行的主要原因是對電動機和負載配置不合理所造成。

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

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