异步电动机故障诊断技术研究提纲

电气自动化专业毕业设计论文

中 国 矿 业 大 学

本科生毕业设计

姓 名： 学 号：

学 院： 应用技术学院

专 业： 电气工程及其自动化06-1班

设计题目： 异步电动机故障诊断技术的研究 专 题： 指导教师： 韩 丽 职 称： 副教授

2010年 6 月 徐州

电气自动化专业毕业设计论文

中国矿业大学毕业设计任务书

学院 应用技术学院 专业年级学生姓名

任务下达日期：2010 年 1 月 15 日

毕业设计日期：2010 年 3 月 6 日至 2010 年 6 月 5 日

毕业设计题目：异步电动机故障诊断技术的研究

毕业设计专题题目：

毕业设计主要内容和要求：

（1）掌握异步电动机的工作原理和常见故障 （2）掌握MATLAB7.0软件的使用；

（3）利用MATLAB7.0编写相关故障诊断程序；

（4）完成与毕业设计内容有关的英文翻译（近三年的文献），不少于汉字；

（5）完成毕业设计论文

院长签字：

交流异步电动机常见故障的分析、诊断及处理【摘要】交流异步电动机做为电力企业中的重要设备，各种故障经常发生，有时故障是多种原因同时存在的，通过对电动机的各种故障分析、诊断和处理，并综合考虑解决设备的各种方法。达到以最快、最准确的判断、处理和检修设备的目的，并为广大职工诊断和处理设备故障提供借鉴。

【关键词】电机；故障；处理；

弓I言

电力企业中，电动机的异常会直接导致机械设备的停转，影响设备

及

人身的安全，降低设备的开动率，造成减产及停产。本人针对交流电动机常

见

的故障进行了分析与诊断，并做出相应的处理措施，及时判断和处理设备故

障

和隐患对设备的安全稳定运行具有很重要的作用。

一、异步电动机的故障分析、诊断与处理

电动机的故障大体归纳为电磁的原因和机械的原因两个方面。常见

故

障分析、诊断与处理如下：

1.异步电动机不能起动：

1.1电动机不能起动，有被拖动机械卡住、起动设备故障和电动机

本

体故障及其它方而原因：

处理方法：当电动机不能起动的故障时，可使用万用表测量三相电压，若电压太低，应设法提高电压，原因可能有：⑴电源线太细，起动压降太大，应更换粗导线。⑵三角形接线错接成星形接线，又是重载起动，应按三角形

接

法起动。⑶送电电压太低，应增高电压，达到要求的电压等级。若三相电

异步电机分析

第一节异步电动机的工作原理

1..转差，转差率（为什么叫异步电动机？）

?切割磁力线是产生转子感应电流和电磁转矩的必要条件。

?转子必须与旋转磁场保持一定的速度差，才可能切割磁力线。

?旋转磁场的转速用nl表示，称为同步转速;转子的实际转速用n表示，转差An=nl-no

?转差率：旳

?转差率是异步电动机的一个基本变量，在分析异步电动机运行时有着重要的地位。

O起动瞬间，n二0, s二1

O理想空载运行时：n二nl,s二0

o作为电动机运行时，s的范围在0---1之间。

O转差率一般很小，如S二0.03。

o制动运行时，电磁转矩方向与转速方向相反，即nl与n反向，s>l

O发电运行时，n高于同步转速n 1, s<0.

?根据转差率可以区分异步电动机运行状态：

s>l s=l s=O s<0

.制动运彳；电动运行：~发电运行

2.电势平衡方程式

1、定子绕组电势平衡方程式

?定子绕组接到交流电源上，与电源电压相平衡的电势（压降）包括：

?主电势（感应电势）：

O定子绕组通入三相对称交流电流时，将会产生旋转的主磁通，同时被定子绕组和转子绕组切割，并在其中产生感应电势。

o定子绕组感应电势的有效值：耳=444加啓1札1

?漏磁电势（漏抗压降）

O定子漏磁通：

异步电动机绕组损毁维修方法

　　一、缺相运行
　　1.故障现象
　　电机不能起动，即使空载能起起动，转速慢慢上升，有嗡嗡声；电机冒烟发热，并伴有烧焦味。
　　2.检查结果
　　拆下电机端盖，可看到绕组端部有1/3或2/3的极相绕组或焦或变成深棕色。
　　3.故障原因及处理方法
　　（1）电动机供电回路熔丝回路接触不良或受机械损伤，致使某相熔丝熔断。
　　（2）电动机供电回路三相熔丝规格不同，容量小的熔丝烧断。应根据电动机功率大小，更换为规格相同的熔丝。
　　（3）电动机供电回路中的开关(隔离开关、胶盖开关等)及接触器的触头接触不良(烧伤或松脱)。修复并调整动、静触头，使之接触良好。
　　（4）线路某相缺相。查出断线处，并连接牢固。
　　（5）电动机绕组连线间虚焊，导致接触不良。认真检查电动机绕组连接线并焊牢。
　　
　　二、过载运行
　　1.故障现象
　　电动机电流超过额定值；电动机温升超过额定温升。
　　2.检查结果
　　电机三组绕组全部烧毁；轴承无润滑脂或砂架损坏；定、转子铁心相磨擦，俗称扫膛。
　　3.故障原因及处理方法
　　（1）负载过重时，要考虑适当减载或更换容量合适的电动机。
　　（2）电源电压过高或过低，需加装三相电源稳压补偿柜。
　　（3）电机长期严重受潮或有腐蚀性气

绕线转子异步电动机的 控制

电器符号标注

刀闸 熔断器 QS

FU

SB

按钮

接触器

KM

FR

热继电器

电流继电器

KI

KT KA

时间继电器

中间继电器

刀闸开关

控制对象：380V， 5.5kW 以下小电机

考虑到电机较大的起动电流，刀

QS

闸的额定电流值应如下选择：

（3~5)*异步电机额定电流

电路符号

控制按钮

常开(动合)按钮

SB

复合按钮

电路符号 常闭(动断)按钮

SB SB

电路符号

电路符号

接触器

~ ~380

主触头 弹簧

动作过程 线圈通电 衔铁被吸合 触头闭合

线圈

铁芯 衔铁 电机

M 3~

辅助 触头

电机接通 电源

接触器

~ 220

~ ~380

动作过程 线圈通电 衔铁被吸合 触头闭合 电机接通 电源

M 3~

接触器有关符号：

接触器线圈

接触器主触头－－用于主电路 （流过的电流大，需加灭弧装置） 接触器辅助触头－－用于控制电路 （流过的电流小，无需加灭弧装置）

常开

常闭

接触器控制对象：电动机及其它电力负载

接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。

热继电器

功能：过载保护

发热元件

结构：

I

双金 属片

扣板

常闭触头

工作原理： 发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金 属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其 向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。

热继电器的符号

串联在主电路中

发热

辽宁工程技术大学

1.电动机

1.1旋转磁场

定子三相对称绕组中通以频率为f1的三相对称电流便会产生旋转磁场。旋转磁场的转速 由下式确定 n0=

60f1p

式中，P为电机的极对数。n0又称为同步转速旋转磁场的转向由三相电流通入三相绕组的相序决定。改变电流相序，旋转磁场的转向随之改变。

1.2异步电动机结构

Y形的电阻，或直接通过短路端环短三相异步电动机主要由静止的和转动的两部分构成，其静止部分称为定子。定子是用硅钢片叠成的圆筒形铁心，其内圆周有槽用来安放三相对称绕组：三相对称绕组每相在空间互差120°，可联接成Y形或Δ形。三相异步电动机转动的部分称为转子，是用硅钢片叠成的圆柱形铁心，与定子铁心共同形成磁路。转子外圆周有槽用以安放转子绕组。转子绕组有鼠笼式和线绕式两种。鼠笼式：将铜条扦入槽内，两端用铜环短接，或直接用熔铝浇铸成短路绕组。线绕式：安放三相对称绕组，其一端接在一起形成Y形，另一端引出连接三个已被接成路。

1.3异步电动机工作原理

转子绕组切割旋转磁场产生感应电势，并在短路的转子绕组中形成转子电流,转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，形成转动力矩，使转子随旋转磁场以转速n转动并带动机械负载。转子和旋转磁场之间转速差的存在是异步电动机

第七章

异步电动机原理

异步电动机结构、额定数据与工作原理三相异步电动机的电磁关系及等值电路

三相异步电动机的功率与转矩三相异步电动机的机械特性

2015/12/25

电机与拖动

7.1 异步电动机结构、额定数据与工作原理一、异步电动机的主要用途 异步电机主要用作电动机，去拖动各种生产机械。 优点:结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、 坚固耐用、运行效率较高等。 缺点:功率因数较差。异步电动机运行时，必须从电 网里吸收落后性的无功功率，功率因数总是小于1。 异步电机又叫感应电机。

N

n12015/12/25 电机与拖动

S

二、异步电动机的分类 (1)按定子相数分: ① 单相异步电动机； ② 两相异步电动机； ③ 三相异步电动机。 ① 绕线式异步电动机； ② 鼠笼式异步电动机。

(2)按转子结构分:

此外，根据电机定子绕组上所加电压的大小，又有高压 异步电动机、低压异步电动机之分。从其它角度看，还 有高起动转矩异步电机、高转差率异步电机、高转速异 步电机等等。2015/12/25 电机与拖动 3

三、异步电动机的主要结构

异步电动机在结构上也是由定子、转子、气隙组成。 p209

2015/12/25

电机与拖动

1、异步电动机的定子： 异步电动机的定子是由机座、定子铁心

异步电动机绕组损毁维修方法

　　一、缺相运行
　　1.故障现象
　　电机不能起动，即使空载能起起动，转速慢慢上升，有嗡嗡声；电机冒烟发热，并伴有烧焦味。
　　2.检查结果
　　拆下电机端盖，可看到绕组端部有1/3或2/3的极相绕组或焦或变成深棕色。
　　3.故障原因及处理方法
　　（1）电动机供电回路熔丝回路接触不良或受机械损伤，致使某相熔丝熔断。
　　（2）电动机供电回路三相熔丝规格不同，容量小的熔丝烧断。应根据电动机功率大小，更换为规格相同的熔丝。
　　（3）电动机供电回路中的开关(隔离开关、胶盖开关等)及接触器的触头接触不良(烧伤或松脱)。修复并调整动、静触头，使之接触良好。
　　（4）线路某相缺相。查出断线处，并连接牢固。
　　（5）电动机绕组连线间虚焊，导致接触不良。认真检查电动机绕组连接线并焊牢。
　　
　　二、过载运行
　　1.故障现象
　　电动机电流超过额定值；电动机温升超过额定温升。
　　2.检查结果
　　电机三组绕组全部烧毁；轴承无润滑脂或砂架损坏；定、转子铁心相磨擦，俗称扫膛。
　　3.故障原因及处理方法
　　（1）负载过重时，要考虑适当减载或更换容量合适的电动机。
　　（2）电源电压过高或过低，需加装三相电源稳压补偿柜。
　　（3）电机长期严重受潮或有腐蚀性气

第七章

异步电动机原理

异步电动机结构、额定数据与工作原理三相异步电动机的电磁关系及等值电路

三相异步电动机的功率与转矩三相异步电动机的机械特性

2015/12/25

电机与拖动

7.1 异步电动机结构、额定数据与工作原理一、异步电动机的主要用途 异步电机主要用作电动机，去拖动各种生产机械。 优点:结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、 坚固耐用、运行效率较高等。 缺点:功率因数较差。异步电动机运行时，必须从电 网里吸收落后性的无功功率，功率因数总是小于1。 异步电机又叫感应电机。

N

n12015/12/25 电机与拖动

S

二、异步电动机的分类 (1)按定子相数分: ① 单相异步电动机； ② 两相异步电动机； ③ 三相异步电动机。 ① 绕线式异步电动机； ② 鼠笼式异步电动机。

(2)按转子结构分:

此外，根据电机定子绕组上所加电压的大小，又有高压 异步电动机、低压异步电动机之分。从其它角度看，还 有高起动转矩异步电机、高转差率异步电机、高转速异 步电机等等。2015/12/25 电机与拖动 3

三、异步电动机的主要结构

异步电动机在结构上也是由定子、转子、气隙组成。 p209

2015/12/25

电机与拖动

1、异步电动机的定子： 异步电动机的定子是由机座、定子铁心

异步电动机节能控制系统

摘 要

异步电动机因其结构简单、运行可靠、维修方便、价格便宜等优点而广泛应 用于各行各业。众所周知电机直接起动有着诸多的弊端；电机轻载运行时，功率 损耗增大，效率和功率因数都将大大降低。因此对异步电动机实施有效的控制， 保证电机的节能运行，避免电机对电网造成冲击，使之安全经济运行具有十分重 要的意义。

本文首先进行了异步电动机的功耗分析，通过电路分析和数学推导建立了异 步电动机的数学模型及等效电路。对于恒转矩和变转矩两种不同性质的负载，分 别讨论了损耗与定子端电压的关系，论证了两种不同负载情况下降压节能的依据。 在分析电机功率因数角的变化规律及功率因数角对晶闸管输出电压的影响的基础 上，提出了异步电动机在轻载或空载运行时通过检测功率因数并经过一定规则降 低定子端电压来达到提高功率因数目的的模糊控制方法，完成了异步电动机节能 运行控制系统的软硬件设计，并进行了系统的仿真研究与实验研究。仿真结果及 实验结果表明该节能控制器能完成软起动及轻载调压节能的功能。

文中还对异步电动机节能控制器的一些技术难点和关键问题提出了有效的解 决方法。本文研制了一种通过检测晶闸管的导通与关断，以及检测电网电压同步 信号，由87C196KC实现