电动机电气控制 毕业论文.doc

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1、江西农业工程职业学院江西农业工程职业学院 毕业论文（设计）毕业论文（设计） 电动机电气控制电动机电气控制 学 生 指导教师 专 业 机电一体化 层 次 大 专 班 级 11 机电 学 号 A1111110 日 期 2014.04.12 江西农业工程职业学院科研处制江西农业工程职业学院科研处制 2 2 原 创 性 声 明 本人声明所呈交的毕业论文（设计）是我个人进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，已在毕业论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。 学生签名：

2、 时间： 年 月 日 关于论文（设计）使用授权的说明 本人完全了解江西农业工程职业学院本、专科毕业论文（设计）工作条 例（暂行规定） 对：“成绩为优秀毕业论文（设计） ，江西农业工程职业学院 将有权选取部分论文（设计）全文汇编成集或者在网上公开发布。如因著作权 发生纠纷，由学生本人负责”完全认可，并同意江西农业工程职业学院可以以 不同方式在不同媒体上发表、传播毕业论文（设计）的全部或部分内容。江西 农业工程职业有权保留送交论文（设计）的复印件和磁盘，允许论文（设计） 被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计） 。 保密的毕业论文（设计）在解密后应遵守此协议 学生签名

3、： 时间： 年 月 日 密级：（请注明密级及保密期限） 目目 录录 1 前言 .3 1.1 电动机技术发展及现状 3 2 电动机工作原理 .4 3 电动机的运行维护 .6 3.1 电动机启动前的准备 6 3.2 起动时注意的问题7 3.3 电动机运行中的监视7 3.3.1 监视电动机的温度 .7 3.3.2 监视电动机的电流 8 3.3.3 监视电动机的电压 8 3.4 电动机运行中的注意事项8 4 电动机的定期检查和保养 9 5 对电动机轴电流的分析及防范 .10 小 结 12 参考文献 .13 致 谢 14 摘摘 要要 近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小

4、功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是乡镇 企业及家用电器的迅速，更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的发展及 广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。本文主要介绍了电动机技 术发展及现状、工作原理、电动机的运行维护。 关键词：关键词：技术现状 工作原理 运行维护 2 2 1 1 前言前言 1.11.1 电动机技术发展及现状电动机技术发展及现状 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

5、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。 它应用广泛，种类繁多。性能各异，分类方法也很多。电机常用的分类方法主 要有两种：一种是按功能用途分，可分为发电机电动机，变压器和控制电机四大 类。电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力， 是国民经济各部门应用最多的动力机械，也是最主要的用电设备，各种电动机消耗 的电能占全国总发电量的 60%70%

6、。另一种分类方法是按照电机的结构或转速分类, 可分为变压器和旋转电机.根据电源电流的不同旋转电机又分为直流电机和交流电机 两大类.交流电机又分为同步电机和异步电机。 在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产 机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖 动具有控制简单调节性能好耗损小经济，能实现远距离控制和自动控制等一 系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。 按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动 系统两大类。 纵观电力拖动的发展过程，交，直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交 流电出现以前，直流电力

7、拖动是唯一的一种电力拖动方式，19 世纪末期，由于研制 出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但随 3 3 着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动 在起动，制动，正反转以及调速精度与范围等静态特发。由于交流电力拖动比直流 电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以 20 世纪以来，在可逆，可调速与高精度 的拖动技术领域中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主 要用于恒转速系统。 虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有电刷与换向 器（又称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制（如

8、不 能在有易爆气体及尘埃多的场合使用），其电压等级，额定转速，单机容量的发展 也受到了限制。所以，在 20 世纪 60 年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体 交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是 70 年代以来，大规模集成电 路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交 流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电 力拖动逐步具备了调速范围宽，稳态精度高，动态响应快以及在四象限做可逆运行 等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外，由于 交流电力拖动具有调速性能优良，维修费用低等优点，因此它今后将广

9、泛应用于各 个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。 经历了 100 多年的技术发展，电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发 展，对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高， 电工电子技术的广泛应用，为电动机的发展注入了新的活力。 未来电动机将会沿着单位功率体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活 的方向继续发展。一批“巨无霸 电机、一批“光怪陆奇“电机将同时展现在世人眼 前。 2 2 电动机工作原理电动机工作原理 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

10、民用电器上。下面以三相异 4 4 步电动机为例介绍其基本工作原理。 下图 2-1 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。转子槽内放有导条，导条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 2-1 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 f1/p 转向与

11、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 5 5 场而产生感应电动势，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

12、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。 3 3 电动机的运行维护电动机的运行维护 3.13.1 电动机启动前电动机启动前的准备的准备 为了保证电动机正常安全地启动，一般启动前应作好下述准备： （1） 检查电源是否有电，电压是否正常，若电源电压过高或过低，都不宜启动。 （2） 启动器是否正常，如零部件有无

13、损坏，使用是否灵活，触头接触是否良好，接线是 否正确、牢固等。 （3） 熔丝规格大小是否合适，安装是否牢固，有无熔断或损伤。 （4） 电动机接线板上接头有无松动或氧化。 （5） 检查传动装置，如皮带轻紧是否合适，连接是否牢固，联轴器的螺丝、销子是否紧 固等。 （6） 传动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动是否灵活。 （7） 检查电动机及启动电器外壳是否接地，接地线有无断路，接地螺丝是否松动、脱落 6 6 等。 （8） 搬开电动机周围的杂物并清除机座表面灰尘、油垢等。 （9） 检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。 （10） 对正常运行中的绕线式电动机，应经常观察电动机滑环有无偏心摆动现象；观

14、察滑 环的火花是否发生异常现象。滑环上碳刷是否要更换。 3.23.2 起动时注意的问题起动时注意的问题 （1） 接通电源后，如果电动机不转，应立即切断电源，绝不能迟疑等待，更不能带电检 查电动机发故障，否则将会烧毁电动机和发生危险。 （2） 启动时应注意观察电动机、传动装置、负载机械的工作情况，以及线路上的电流表 和电压表的指示，若有异常现象，应立即断电检查，待故障排除后，载行启动。 （3） 利用手动补偿器或手动星三角启动器启动电动机时，特别要注意操作顺序。一定要 先将手柄推到启动位置，待电动机转速稳定后再拉到运转位置，防止误操作造成设备和人身事 故。 （4） 同一线路上的电动机不应同时启动，

15、一般应由大到小逐台启动以免多太电动机同时 启动，线路上电流太大。电压降低过多，造成电动机启动困难引起线路故障或使开关设备跳闸。 （5） 启动时，若电动机的旋转方向反了，应立即切断电源，将三相电源线中的任意两相 互换一下位置，即可改变电动机转向。 3.33.3 电动机运行中的监视电动机运行中的监视 电动机在运行时，值班工作人员可以通过仪表和感觉器官监视其运行情况，以便及早发现 问题，减少或避免故障的发生。 3.3.1 监视电动机的温度监视电动机的温度 电动机正常运行时会发热，使电动机温度升高，但不应超出允许的限度。如果电动机负载 7 7 过大，使用环境温度过高，通风不畅或运行中发生故障，就会使其

16、温度超出允许限度，导致绕 组过热烧毁，因此电动机温度的高低是反映电动机运行的主要标志，在运行中经常检查。 判断电动机是否过热，可以用以下方法： （1） 凭手的感觉：如果以手接触外壳，没有烫手的感觉，说明电动机温度正常；如果手 放上去烫得马上缩回来，说明电动机已经过热。 （2） 在电动机外壳上滴 23 滴水，如果只冒热气没有声音，则说明电动机没有过热，如 果水滴急剧汽化同时伴有“咝咝“声，说明电动机已经过热。 （3） 判别电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。 发现电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排除故障后再行使用。 3 3.3.2.3.2 监视电动机的电流监视电动机的电流 一般容量

17、较大的电动机应装设电流表，随时对其电流进行监视。若电流大小或三相电流不 平衡超过了允许值。应立即停车检查。容量较小的电动机一般不装电流表，但也经常用钳形表 测量。 3.3.33.3.3 监视电动机的电压监视电动机的电压 电动机的电源上最好装设一只电压表和转换开关，以便对其三相电源、压进行监视。电动 机的电源电压过高、过低或三相电压不平衡，特别是三相电源缺相，都会带来不良后果。如发 现这种情况应立即停车，待查明原因，排除故障后再使用。 3.43.4 电动机运行中的注意事项电动机运行中的注意事项 注意电动机的振动、响声和气味注意电动机的振动、响声和气味 电动机正常运行时，应平稳、轻快、无异常气味和

18、响声。若发生剧烈振动，噪音和焦臭气味， 应停车进行检查修理。 注意传动装置的检查注意传动装置的检查 电动机运行时要随时注意查看皮带轮或联轴器有无松动，传动皮带是否有过紧、过松的现象 等，如果有，应停车上紧或进行调整。 注意轴承的工作情况注意轴承的工作情况 8 8 电动机运行中应注意轴承声响和发热情况。若轴承声音不正常或过热，应检查润滑情况是否 良好和有无磨损。 注意交流电动机的滑环或直流电动机的换向器火花注意交流电动机的滑环或直流电动机的换向器火花 电动机运行中，电刷与换向器或滑环之间难免出现火花。如果所发生的火花大于某一规定 限度，尤其是出现放电性的红色电弧火花时，将产生破坏作用，必须及时加

19、以纠正。 4 4 电动机的定期检查和保养电动机的定期检查和保养 为了保证电动机正常工作，除了按操作规程正确使用，运行过程中注意监视和 维护外还应进行定期检查和保养。间隔时间可根据电动机的类型、使用环境决定。 主要检查和保养项目如下： （1） 及时清除电动机机座外部的灰尘、油泥，如使用环境灰尘较多，最好每 天清扫一次。 （2） 经常检查接线板螺丝是否松动或烧伤。 （3） 定期测量电动机的绝缘电阻，若使用环境比较潮湿更应经常测量。 （4） 定期用煤油清洗轴承并更换新油（一般半年更换一次），换油时不应上 满，一般占油腔的1/21/3，否则，容易发热或甩出，油要从一面加人，可以把没有 清洗干净的杂质，

20、从另一面挤出来。 （5） 定期检查启动设备，看触头和接线有无烧伤，氧化，接触是否良好等。 （6） 绝缘情况的检查。绝缘材料的绝缘能力因干燥程度不同而异，所以保持 电动机绕组的干燥是非常重要的。电动机工作环境潮湿、工作间有腐蚀性气体等因 素的存在，都会破坏电动机的绝缘。最常见的是绕组接地故障即绝缘损坏，使带电 部分与机壳等不应带电的金属部分相碰，发生这种故障，不仅影响电动机正常工作。 还会危及人身安全。所以电动机在使用中，应经常检查绝缘电阻，还要注意查看电 动机机壳接地是否可靠。 （7） 除了按上述几项内容对电动机定期维护外，运行一年后要大修一次。大 修的目的在于，对电动机进行一次彻底、全面的检

21、查、维护，增补电动机缺少、磨 9 9 损的元件，彻底清除电动机内外的灰尘、污物，检查绝缘情况，清洗轴承并检查其 磨损情况。 （8）轴电流的防范 针对轴电流形成的根本原因，正常情况下，转轴与轴承间有 润滑油膜存，起到绝缘作用。对于较低轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能， 不会产生轴电流. 加到一定数值时，尤其电动机启动时，轴承内润滑油膜还未稳定形成，轴电压 将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴承和转轴金属接触点，该金属接触点 很小，这些点电流密度大，瞬间产生高温，使轴承局部烧熔，被烧熔轴承合金碾压 力作用下飞溅，轴承内表面上烧出小凹坑。 一般转轴硬度及机械强度比轴承烧熔合金高，通常表现出

22、来症状是轴承内表面被 压出条状电弧伤痕。 一般在现场采用如下防范措施:在轴端安装接地碳刷，以降低轴电位，使接地碳 刷可靠接地，并且与转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，以此消除轴电流。 为防止磁不平衡等原因产生轴电流.往往在非轴伸端的轴承座和轴承支架处加绝 缘隔板，以切断轴电流的回路 为了避免其他电动机附件导线绝缘破损造成的轴电流，往往要求检修运行人员 细致检查并加强导线或垫片绝缘，以消除不必要的轴电流隐患。 一般通过以上处理，大多电动机的轴电流微乎其微，已对电动机构不成实质上 危害。现场实践证明，经上述方式处理后实际使用寿命可由原几十个小时提高到上 万小时，效果比较明显，尤其对高压电动机轴电

23、流的防范效果好，对安全生产具有 积极作用。 5 5 对电动机轴电流的分析及防范对电动机轴电流的分析及防范 在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存在， 那么对于电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行上千小时，严重的甚至 只能运行几小时，给现场安全生产带来极大的影响。同时由于轴承损坏及更换带来 10 10 的直接和间接经济损失也不可小计。 轴电压和轴电流的产生轴电压和轴电流的产生 轴电压是电动机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压，其产生原因一般有以下几种： 磁不平衡产生轴电压磁不平衡产生轴电压 电动机由于扇形冲片、硅钢片等叠装因素，再加上铁芯槽、通风孔等的存在，

24、造成在磁路中 存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴的两端感应出轴电压。 逆变供电产生轴电压逆变供电产生轴电压 电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压脉冲分量的作 用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而 产生轴电压。 静电感应产生轴电压静电感应产生轴电压 在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的两端感应出轴 电压。 外部电源的介入产生轴电压由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保护、测量元件接线 较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。 其他原因其他原因 如静电荷的积累

25、、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。 轴电压建立起来 后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产生轴电流。 轴电流的防范轴电流的防范 针对轴电流形成的根本原因，一般在现场采用如下防范措施： (1) 在轴端安装接地碳刷，以降低轴电位，使接地碳刷可靠接地，并且与转轴可靠接触，保 证转轴电位为零电位，以此消除轴电流。 (2) 为防止磁不平衡等原因产生轴电流， 往往在非轴伸端的轴承座和轴承支架处加绝缘隔 板，以切断轴电流的回路。 (3) 为了避免其他电动机附件导线绝缘破损造成的轴电流，往往要求检修运行人员细致检查 并加强导线或垫片绝缘，以消除不必要的轴电流隐患。 11 11 一般通过以上

26、处理，大多电动机的轴电流微乎其微，已对电动机构不成实质上危害。现场 实践证明，经上述方式处理后实际使用寿命可由原几十个小时提高到上万小时，效果比较明显， 尤其对高压电动机轴电流的防范效果好，对安全生产具有积极作用。 小小 结结 由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重 要。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行维护。 推广中国的高效率电动机是非常有必要的。但是在日常使用过程中如何去维护 好，其影响可见一斑。本文着重从电动机的技术发展及现状、工作原理、运行维护 进行了初略的探讨和分析，希望能给正在或即将从事电动机工作的人士一些帮助。 ： 12 12

27、 参考文献： 1 张运波 刘淑荣.工厂电气控制技术M.北京：高等教育出版社，2006 2 许晓峰.电机及拖动M.北京：高等教育出版社，2007 3 李洋 孙晋 范翠香.电动机使用与维修M.北京：人民邮电出版社，2007 4 亚平.当代电动机原理M.北京：中国科学文化出版社 ，2003 年 5 赵刚等编著.电动机控制系统M.新疆：工业出版社， 2002 年 6 连家创，刘宏名主编.工业控制原理M.北京：冶金出版社，2004 年 7 周建清.PLC 应用技术M.武汉：机械工业出版社，2003 年 8 孔祥东 王益群主编.控制工程基础M.武汉：机械工业出版社，2008 9 顾绳谷.电机及拖动基础M.北京：机械工业出版社，2004 10辜承林等编著. 电机学M. 重庆：华中科技大学出版社，2004 13 13 致 谢 经过几个月的时间，我终于完成了毕业论文。在这里，我首先要由衷地感谢我的论文指导 老师陈冬生老师。从选题的确定、提纲的拟定、文献的收集、到论文的撰写、到最终的成稿， 都凝结了老师的心血。正是在他的指导帮助下，我的论文才得以顺利完成。 最后感谢机电工程各位老师三年来给予我孜孜不倦的教诲，同学给予的真诚关怀，在此向 他们致以诚挚的谢意！