第3章 变压器与电动机 3.1 变压器 3.2 交流电动机 3.3 直流电机 课题3-1 变压器空载实验 课题3-2 交流电动机的拆装 课题3-3 交流多速电动机的拆装

3.1 变 压 器 3.1.1 变压器的用途 在日常生产和生活中， 常需要各种高低不同的交流电压。 如应用较广的三相异步电动机的额定电压为380 V或220 V； 一般照明电压为220 V； 机床局部照明及某些电动工具的额定电压为36 V、 24 V、 12 V； 在电子设备中也需要各种不同的供电电压。

在输电方面， 为减少线路损耗， 缩小导线截面而采用高压输电。 输电电压一般为110 kV、220 kV或500 kV， 这么高的电压是不可能由发电机直接发出的； 另外， 若对每种不同电压都用一套专用的发电和输电设备也是不可能的。

3.1.2 变压器的结构 变压器种类繁多， 但它们的作用、 原理都是一样的。 不同类型的变压器， 尽管其外形、 体积和重量等有很大差别， 但其基本结构都是相同的， 如图3.1所示。

图3.1 变压器的基本结构及符号

最简单的单相变压器由一个闭合的铁心(构成磁路)和绕在铁心上的两个匝数不同、 彼此绝缘的绕组(构成电路)构成。 铁心是变压器的磁路部分， 为了减小涡流及磁滞损耗， 铁心多用厚度为0.35～0.5 mm的硅钢片两侧涂有绝缘漆叠加组成， 使叠片相互绝缘。 按铁心的构造， 变压器又可分为芯式和壳式两种， 如图3.2所示。

图3.2 芯式变压器和壳式变压器  (a) 芯式; (b) 壳式

小型变压器的铁心常采用各种不同形状的硅钢片叠合而成， 常用的有山字形(E形)、 F形、 日字形以及卷片式铁心(C形铁心)， 如图3

图3.3 小型变压器铁心形式

3.1.3 变压器的分类 1. 按用途分类 (1) 电力变压器： 主要用于输配电系统， 又分为升压变压器、 降压变压器和配电变压器等。 电力变压器容量从几十千伏安到几十万千伏安， 电压等级从几百伏到几百千伏。

(2) 调压变压器： 用来调节电压， 实验室多使用小容量的调压变压器。 (3) 控制变压器： 容量较小， 用于自动控制系统， 如电源变压器、 输入变压器、 输出变压器和脉冲变压器等。 (4) 仪表变压器： 一般指电流互感器和电压互感器。 (5) 试验高压变压器： 用于高压试验， 如可产生电压高达750 kV的试验变压。

(6) 特殊用途变压器： 有电炉变压器、 整流变压器和电焊变压器等。 (7) 小型变压器： 又叫小功率变压器。 这种变压器容量小, 电压低, 体积小， 放在空气中(干式)使用。 (8) 安全隔离变压器： 是为小型电动工具的安全使用而设计的, 将它接在市电和电动工具之间， 可防止触电事故的发生。 (9) 感应自动变压器： 是为稳定负载电压而设计的， 安装在配电线路中， 可以调整电压的波动。

2.按相数分类 (1) 单相变压器： 用于单相交流系统。 (2) 三相变压器： 用于三相交流系统。 (3) 多相变压器： 例如用于整流的六相变压器。

3.按绕组数目分类 (1) 双绕组变压器： 有电炉变压器、 整流变压器和电焊变压器等。 (2) 自耦变压器： 高低压共享一个绕组， 在高压、 低压绕组之间既有磁的耦合， 又有电的联系。 (3) 三绕组变压器： 每相有高压、 中压、 低压三个绕组。 (4) 多绕组变压器： 每相有三个以上绕组。

4.按铁心形式分类 按铁心形式， 变压器分为芯式变压器和壳式变压器。

5.按冷却方式分类 (1) 油浸(自冷)式变压器: 把铁心和绕组装进绝缘油箱中， 借助于油的对流来加强冷却。 (2) 干式变压器: 变压器的热量直接散发到空气中， 又称气冷式变压器。 (3) 充气式变压器: 变压器的器身放在封闭的铁箱内， 箱内充以绝缘性能好、 传热快、 化学性能稳定的气体。

7.按调压方式不同分类 按调压方式不同， 变压器分为无励磁调压变压器、 有载调压变压器。 8.按防潮方式分类 变压器受潮后， 性能变坏， 可能漏电或击穿， 甚至烧毁。

3.1.4 变压器的型号 变压器的型号是由基本代号及其后用一横线分开加注的额定容量（kVA）、 高压绕组电压（kV）构成的。 变压器的基本代号由产品类别、 相数、 冷却方式及其他结构特征四部分组成。 变压器型号的编排顺序如下： I Ⅱ Ⅲ Ⅳ—1 2 / 3

其中， I为产品类别； Ⅱ为相数； Ⅲ为冷却方式； Ⅳ为其他结构特征；1为设计序号； 2为额定容量（kVA）; 3为高压绕组电压等级（kV）。 变压器的基本代号及其含义见表3-1。

表3-1 变压器基本代号及其含义

3.1.5 变压器的技术指标 1. 频率 f 频率f表示变压器适用的电源频率。 2. 相数m 相数m表示变压器绕组的相数， 也表示适用电源的相数， 二者必须一致。 3. 额定电压UN 一次侧额定电压： 是指电源施加在一次绕组出线端子之间的电压(即线电压)的保证值。

4. 额定电流IN 额定电流IN表示在外施额定电压下， 变压器满负荷运行时的线电流， 是以容量除以额定电压计算得出的。 5. 额定容量SN 在额定工作情况下， 变压器的最大输出能力以视在功率来表示。 对三相变压器而言， 额定容量SN指三相容量之和； 对于有高压、 低压、 中压(如果有的话)的三相变压器而言， 额定容量指容量最大的那套三相绕组的容量。

3.1.6 中小型电力变压器 1. 变压器的极性 变压器铁心中的主磁通是瞬时交变的， 因此主磁通在一、 二次绕组中产生的感应电势是交变的。 对每一个线圈来说， 存在着相对极性， 也就是当一次绕组的某一瞬时电位为正时， 二次绕组也一定在同一瞬间有一个电位为正的对应端。

2. 变压器的连接组别 在电力系统中, 变压器需要经常并联运行， 而变压器并联运行的首要条件是接线组别必须相同。 对于电力变压器， 不论是高压绕组还是低压绕组， 我国电力变压器标准规定只采用星形连接或三角形连接。 把三相绕组的三个末端连在一起， 而把它们的首端引出， 即形成星形连接或称Y连接， 如图3.4(a)所示， 这种连接因其相电压相量图呈星形而得名。

图3.4 变压器的连接 (a) 星形连接； (b) 三角形连接一； (c) 三角形连接二

3. 连接组别的画法 1） 变压器连接组别的决定因素 决定变压器连接组别的因素有以下三个： · 线圈同名端的标志(u1U1， w1W1等)。 · 线圈的绕向。 · 线圈的连接方式。

图3.5 Y, d连接组别的画法

2） 连接组别的画法 现在我们以Y, d连接为例介绍连接组别的画法， 如图3.5所示。 (1) 画出Y连接的高压绕组相电压及线电压的相量图。 (2) 根据所设条件， 三角形连接的低压侧绕组相电压与高压侧绕组相电压相量完全相同， 由于三角形连接的相电压等于线电压， 其相量如图3.5中所示。

(3) 将低压侧的u1点重叠在高压侧U1点上， 画u1v1的相量， 则U1V1就与u1v1同相。 (4) 从v1出发， 画出平行于W2W1的相量v1w1图。 (5) 从w1出发， 画出平行于W1U1的相量w1u1图。 (6) 将高压侧线电压相量U1V1作分针指向12点， 时针u1v1则指向11点的位置， 这种连接组别叫做11点钟连接， 记为Y, d-11。 如果低压绕组与高压绕组绕向相反， 或者将低压绕组的头尾交换， 则此时的相量图如图3.6及图3.7所示。

图 3.6 Y, d-11连接

图 3.7 Y, d-5连接

4. 变压器连接组别的测量方法 测量变压器组别的方法有两种： 直流法和交流法。 （1） 直流法: 用干电池或蓄电池作为试验电流， 其接线方法见图3.8。 2） 交流法: 将高压和低压的一对同名端子(如U1、 u1)用导线连通， 在高压侧接入低压交流电， 然后测量电源电压U1及另一对同名端子U2u2端的电压U2。

图 3.8 直流法测量变压器组别

5. 变压器各种绕组连接组的应用范围 Y， yn-12 连接组用于容量不大的三相变压器， 可用于供电和照明混合负载， 高压侧的额定电压最高可达35 kV， 低压侧额定电压最高可达40 kV， 变压器容量不超过1500 kVA。当三相负载不平衡时， 变压器中的线电流不超过变压器低压侧额定电流的25％。

3.1.7 变压器的检修 1.变压器检修前的准备工作 (1) 检查前的准备。 (2) 备品、 备件的准备。 (3) 各种工具及试验设备的准备。 (4) 吊心前必须有严密的组织措施和技术措施。 (5) 核实起吊设备、 起吊重量， 详细检查起吊所用的绳索、 导链、 拉钩等工具， 必要时应进行承载试验。

2.变压器吊心(或吊钟罩) (1) 吊心时间的确定。 (2) 选择无烟灰、 尘土和水汽的干净地点作为吊心场所。 (3) 吊心时的铁心温度(即变压器上层油温)比空气温度高10℃以上。 (4) 起吊前应有严密的组织措施， 起吊时应有专人指挥， 油箱四脚也要设专人监视。

(5) 每根钢绳与铅垂线的夹角不得大于30′， 否则应采取辅助措施。 (6) 起吊变压器钟罩时， 为防止钟罩在空中摆动， 碰伤绝缘部件、 引线、 支架等， 可考虑在起吊钟罩装置时使用不使其摆动的稳钉。 (7) 起吊时应尽量缩短铁心在空中停留的时间， 并防止铁心、 绕组和绝缘部件与油箱碰撞而受到损伤。

3.变压器铁心、 线圈的检修 （1） 检修变压器铁心、 线圈时应遵守下列规定： ① 检修人员除携带必需的检修用具外， 禁止携带其他与检修工作无关的物品(包括工作服口袋内的钥匙和其他物品)， 工作人员必须穿不带铁钉的软底鞋， 并准备好擦汗的毛巾。 ② 使用的行灯必须是36 V以下的电压。 ③ 检修人员上下铁心时， 只能沿木支架或铁构架上下， 禁止手抓脚踩线圈引线上下， 以防止损坏线圈绝缘。

（2） 铁心检修的内容包括： ① 逐个检查各部分的螺栓、 螺帽， 所有螺栓均应紧固并有防松垫圈、 垫片； 检查螺栓是否损伤， 防松绑扎应牢固。 ② 检查硅钢片的压紧程度， 铁心有无松动， 轭铁与铁心对缝处有无歪斜、 变形等； 漆膜是否完好， 铁心硅钢片之间应有良好的绝缘， 局部有无短路、 变色、 过热现象； 接地应良好且保证无多点接地现象。

③ 所有能触及的穿心螺栓均应连接紧固； 用1000～2500 V兆欧表测量穿心螺栓与铁心和与轭铁压梁间的绝缘电阻以及铁心与轭铁压梁之间的绝缘电阻(应卸开接地连片), 其值均大于10 MΩ。 ④ 注意检查铁心穿心螺栓绝缘外套两端的金属座套， 防止因套过长与铁心接触造成接地。 ⑤ 铁心表面应清洁， 油路能畅通； 铁心及夹件之间无放电痕迹。 ⑥ 铁心通过套管引出的接地线应接地良好， 套管应加护罩， 护罩应牢固， 以防打碎。

(3) 铁心可能发生的故障及处理方法如下：   ① 夹件铁板因距铁心柱或铁轭的机械距离不够， 变压器在运输或运行过程中受到冲击或振动使铁心或夹件产生位移后， 两者相碰触， 造成两点或多点接地。 ②　铁心表面硅钢片因波浪突起与夹件相碰， 或穿心螺栓的钢座套过长与夹件相碰(或穿心螺杆绝缘管损坏， 穿心螺杆与钢座套相碰)， 引起铁心多点接地， 见图3.9。

图 3.9 铁心多点接地

图3.10 夹件与油箱壁相碰造成铁心多点接地

③ 夹件与油箱壁相碰造成铁心多点接地， 如图3.10所示， 此时应调整夹件与油箱壁之间的距离。 ④ 电焊渣、 杂物落在油箱及铁轭的绝缘中或者落在铁心柱与夹件之间， 造成铁心多点接地， 此时应采取措施清理电焊渣、 杂物等， 恢复它们之间的绝缘。 ⑤ 铁心上落有异物， 使硅钢片之间短路(即硅钢片之间的绝缘脱落， 局部出现癣一样的斑点， 绝缘碳化或变色)， 则应拆开铁心进行检修。 ⑥ 穿心螺栓在铁轭中因绝缘破坏造成铁心硅钢片局部短路， 则应更换穿心螺栓上的绝缘管和绝缘衬垫。

（4） 线圈检修包括以下内容： ① 线圈所有的绝缘垫片、 衬垫、 胶木螺栓无松动、 损坏； 线圈与铁轭及相间的绝缘纸板应完整， 无破裂， 无放电及过热痕迹， 牢固无位移。 ② 各组绕组排列整齐， 间隙均匀， 线圈无变形， 线圈幅向应无弹出和凹陷， 轴向无弯曲。 ③ 绕组的压紧顶丝、 紧顶护环、 止回螺帽应拧紧， 防止螺帽和座套松动掉下， 造成铁心短路。 ④ 线圈表面无油泥， 油路应畅通。 ⑤ 线圈绝缘层应完整， 高、 低压线圈无移位。

⑥ 发现线圈有金属末或粒子， 应查明原因。 ⑦ 对于承受出口短路和异常运行的变压器， 特别是铝线变压器， 应根据具体情况进行必要的试验和检查， 防止缺陷扩大。 ⑧ 引出线绝缘良好， 包扎紧固， 无破裂现象； 引出线固定牢靠， 接触良好， 排线正确， 其电气距离符合要求。 ⑨ 套管下面的绝缘筒围屏应无放电痕迹， 若有放电痕迹， 说明引线与围壁距离不够，或电极形状、 尺寸不合理， 有局部放电现象。

4.电压切换装置的检查 (1) 有载分接开关的维修与检修。 (2) 分接开关大修项目。 (3) 分接开关小修项目。 (4) 临时性检修。 (5) 分接开关的试验。 (6) 分接开关维修注意事项。

5.油箱的检查及维修 (1) 油箱内部应清洁， 无污垢。 (2) 焊缝应完好， 无渗油现象。 (3) 各密封结合面应平整、 清洁， 密封垫良好， 无渗油、 漏油现象。 (4) 检查油箱内有无放电痕迹。 (5) 接地装置良好。 (6) 变压器顶盖坡度应符合要求。 (7) 外壳应喷漆。

6.油枕的检修 (1) 将油枕内的油和沉淀物全部从下部排油孔排出， 对油枕进行清洗(有盖的油枕应吊盖清洗)， 有锈者铲除后重新喷漆。 (2) 检查油枕是否完好， 有无渗漏油部位， 油枕与油箱的连通管是否通畅。 (3) 油位计应清洁、 完整； 玻璃管无裂纹； 油枕与油位计的连接管应通畅， 不堵塞。   (4) 呼吸器的管子应高出油枕壁一定高度， 以防雨水进入变压器。

7.呼吸器的检修 呼吸器应符合以下要求： (1) 呼吸器内部应清洗干净。 (2) 过滤器与油枕连通管路应通畅， 管路的各连接处应密封良好， 以防潮气进入。 (3) 过滤器内的吸湿剂应清洁干燥； 若已受潮， 应更换或处理。

(4) 呼吸器应固定牢靠， 固定高度以便于检修为原则。 (5) 呼吸器底部注入合格变压器油至规定高度。 (6) 变压器注油后， 呼吸器各部位均应无渗漏油现象， 呼吸器的功能应正常。

8.防爆管的检修 (1) 清除防爆管内的油垢和铁锈。 (2) 检查防爆管的放气螺钉是否完好， 防爆筒与油枕的连通管或与呼吸器的连通管应畅通。 (3) 检查防爆管的薄膜垫是否良好， 若有损坏或变质， 应予以更换。 (4) 防爆管应与油枕连通或呼吸器与大气连通。

(5) 防爆管与油枕的连通管应低于隔膜袋口， 防止油枕出现假油位时油流入隔膜袋。 (6) 安装时防爆管的喷口不得对准套管， 以免出现故障时喷出的油、 火、 气体造成套管间闪络。

9.冷却器的检修 变压器的冷却装置包括散热器、 风扇、 冷油器和潜油泵等， 检修时应认真做好以下检查测试工作： (1) 清除整个散热管子上的污垢， 检查散热器内部是否清洁， 有无锈蚀、 积水； 用变压器油将内部冲洗干净。 (2) 检查散热器是否严密不漏， 漏气或油压试验应合格； 强油风冷循环散热器回路、 油路之间密封应良好， 互不串油。

(3) 所有阀门、 取样门应开关正确、 灵活, 关闭严密, 不漏油。 (4) 检查强油水冷装置的冷却器， 水管道和阀门等的内部是否清洁， 有无堵塞现象， 经充气试验应合格(不漏水、 漏油)。 (5) 强油循环的变压器应注意检查本体及冷却系统各部位的连接密封是否良好。

(6) 水冷却冷油器和潜油泵在安装前应按照制造厂商的安装说明书， 对每台机器做检漏试验。 (7) 检查风扇电动机转动是否轻快， 有无异常响声； 轴承润滑是否良好； 绝缘电阻是否合格； 操作回路和联动启停装置动作是否正确。 (8) 检查风扇固定是否牢靠， 有无变形， 运行中有无振动， 旋转方向是否正确(垂直安装者风应向上吹， 水平安装者风应向内吹)； 风扇与散热器风筒之间应有足够的间隙， 以免风扇扫膛。

(9) 检查潜油泵尾端的观察玻璃窗是否完整、 透明； 潜油泵叶轮转动是否灵活， 有无扫膛现象， 旋转方向与标记是否一致； 油泵的冷却油路是否畅通无阻。 (10) 潜油泵的轴承应采用E级或C级， 上轴承应改用向心推力轴承， 禁止使用无铭牌、 无级别的轴承； 运转中如出现过热、 振动、 杂音及严重漏油等异常现象， 应立即停运并检修。 (11) 大修后的潜油泵应用千分表检查叶轮上端密封环外圆的径向跳动公差， 不得超过0.07 mm。

(12) 检修时应注意检查油动继电器的薄膜及触点， 如果薄膜失效或微动开关失灵， 则应进行修理或更换。 (13) 检修时， 对强油循环的冷却系统的两个电源应进行检修和自动装置的切换试验， 自投应良好， 信号装置应可靠。

10.温度计的检查和校验 (1) 温度计的校验及整定由仪表工人进行。 (2) 在变压器靠近弯部箱壁上应装有一个酒精温度计， 以便在必要时校对扇形温度计的指示。

11.套管的检修 (1) 清洗套管外部的油污。 (2) 检查套管的法兰、 铁件、 瓷件是否完好， 无裂纹、 破损或瓷釉损伤， 瓷裙外面应无闪络痕迹。 (3) 要认真检查套管各部位的密封情况， 当套管和铁件的胶合处发现裂纹、 破损和漏油等情况时， 必须重新胶合。 (4) 接线端子帽及注油孔密封良好， 严防水分自引线进入变压器内或进入套管内而发生故障。

(5) 对110 kV及以上的套管均应定期进行介质损失角和电容量的测量以及油色谱分析， 如发现问题就在大修中处理， 组装后应进行真空处理。 (7) 检修人员应根据运行人员的记录， 在检修中注意检查套管引出线端子的发热情况。 (8) 检修中更换不同型式、 尺寸的套管时， 应注意套管装入变压器尾部的绝缘距离及电场分布状况。

(9) 定期对套管进行清扫， 保持套管清洁。 在污秽严重地区的变压器， 可考虑采用加强型套管、 防污硅橡胶裙或防污闪材料。 (10) 充油套管竖立静置一定时间后， 应无渗漏油现象。

12.引线检修 (1) 在变压器大修过程中， 应注意勿使引线扭转， 不要过分用力吊拉引线， 以免引线根部和线圈绝缘受伤。 如果引线过长或过短， 应及时予以处理。 (2) 在吊心(吊罩)时， 应注意检查引线间、 引线对围屏及引线对地应保持足够的绝缘距离， 必要时予以校正， 并注意去掉裸露引线上的毛刺尖角， 防止在运行中发生局部放电以致击穿。

(3) 检查时严禁踩在引线的根部， 以免损伤引线与线圈的焊接接头， 各引线接头应焊接良好。

3.1.8 变压器检修后的组装 对变压器铁心、 外壳及附件检修完经详细检查后， 应用规定的液体(油、 碱溶液、 水)清洗干净再进行组装。 组装的步骤如下： (1) 将变压器小心装入油箱， 并装上大盖。 (2) 组装分接开关机构、 热虹吸、 散热器、 油枕、 气体继电器和防爆管等附件。 (3) 往变压器油箱中注油， 先将油注至淹没绕组， 其余部分待装完套管后再补注。

(4) 安装套管、 连接套管下端引线和分接开关的接头。 (5) 补注油至标准油位， 注油时应先排除大盖下面套管座等突出部分积聚的气体。 (6) 静置8或24 h后， 均应对套管根部进行排气。 (7) 静置24 h后， 可做检修后的电气试验。

(8) 将变压器运回原安装地点， 对准检修前所做的定位标记， 垫好变压器轮下垫铁。 (9) 连接套管引线， 接通风扇电动机电源， 并校对电动机转向； 接通气体继电器和温度计的电源， 并连接好接地线。

3.1.9 热虹吸过滤器 检修后使用热虹吸过滤器时应注意以下几点： (1) 如果变压器内的油已相当老化并含有沉淀物， 应仔细清洗变压器， 除去外壳内的沉渣和机械混合物， 换油后才可使用热虹吸过滤器。 (2) 如果变压器油的绝缘强度已显著降低， 应选用真空滤油机、 离心式滤油机滤除油中的水分。

(3) 投入使用前， 应往热虹吸过滤器内注满油， 并排除其中积存的气体。 (4) 如果热虹吸出口的油， 其酸价比变压器外壳内的油的酸价低， 而变压器的酸价达到0.1～0.15 mg， 则应立即更换吸附剂。 (5) 硅胶装入前必须进行干燥。 (6) 新装或更换硅胶时， 应选择颗粒大的硅胶。

(7) 装好硅胶后要排出热虹吸过滤器内的气体， 以防气体继电器频繁动作。 (8) 热虹吸过滤器应安装正确， 防止活性氧化铝或硅胶冲入变压器内。 (9) 定期检修， 根据化验结果及时更换硅胶。

3.1.10 变压器油 油是流动的液体， 它能够充满变压器内各部件之间的任何空隙， 将空气排除， 从而避免各部件与空气接触受潮而引起的绝缘性能降低。 1.变压器油的主要性能指标 (1) 比重： 油在20～40℃时的比重不超过0.895。 (2) 粘度： 油在50℃时的粘度不超过1.8恩格勒。 (3) 闪点： 指油加热后产生的蒸气与空气混合， 遇到明火能发生燃烧的最低温度。

(4) 凝固点： 油的粘度随温度而变化， 温度越低， 粘度越大。 (5) 酸价： 表示油中游离酸的含量。 (6) 酸、 碱、 硫及机械混合物： 这些杂质对电气设备的绕组、 绝缘物、 导线和油箱都有腐蚀作用， 因此含量越低越好。 (7) 安定度(安定性)： 由于变压器油和空气长期接触并受热， 因而会氧化成酸、 树脂、 沉淀物等， 称为老化现象。

2.定期取油样试验 我国常用的变压器油有国产25号(DB—25)和国产10号(DB—10)两种。 新油是淡黄色的， 运行后呈浅红色。 如油色变暗， 表明油已受污染和氧化。 纯净的油透明度较高， 放在玻璃瓶里呈现乳绿色或蓝紫色的反射荧光。 当透明度降低， 荧光微弱或消失时， 表明油中混有杂质。 好油应无气味或只有一点煤油味， 如有焦味或酸味， 则表明油已老化变质。

3.变压器油的净化 当变压器油内混有水分和杂质时， 可以通过处理恢复油的原有性能， 最常用的方法是滤油。 一般用滤纸式滤油机， 利用油泵压力使油透过滤油纸滤去水分和杂质， 使油净化。 滤油必须在晴天或相对湿度较小的室内进行。 滤纸应为中性， 使用前应放在80℃的烘箱内干燥24小时。

4.检查变压器上层油温 变压器上层油温一般应在85℃以下。 如油温突然升高， 则可能是冷却装置有故障， 也可能是变压器内部出现故障。 对油浸自冷变压器， 如散热装置各部分温度有明显不同， 则可能是管路有堵塞现象。 5.检查变压器的油位及油的颜色是否正常， 是否有渗漏油现象 从油枕上的油表检查油位， 油位应在油表刻度的1／4～3／4以内(气温高时， 油面在上限侧； 气温低时， 在下限侧)。

3.1.11 特种变压器及变压器类产品 特种变压器指的是在特殊场合使用的专用电力变压器， 其工作原理和基本性能与普通电力变压器相同， 但在结构、 绕组连接和技术资料上有其特殊性。 由于用途各异， 特种变压器的种类很多， 本节只介绍比较常用的几种。

互感器的作用是： (1) 与测量仪表配合， 对线路的电压、 电流、 电能进行测量； 与继电器配合， 对电力系统和设备进行过电压、 过电流、 过负载和单相接地等保护。 (2) 使测量仪表、 继电保护装置与线路的高电压隔开， 以保证操作人员和设备的安全。   (3) 将电压和电流变换成统一的标准值， 以利于仪表和继电器的标准化。

1. 电压互感器 在高电压的交流电路中， 用电压互感器将高电压转变为一定数值的低电压， 通常为100 V， 供测量、 继电保护及指示电路使用。 互感器在电力系统中的接线原理如图3.11所示。

图3.11 互感器在电力系统中的接线原理

1) 工作原理 电压互感器按其工作原理可以分为电磁感应式和电容分压式两类。 常用的电压互感器是利用电磁感应原理工作的， 其基本构造与普通变压器相同， 主要由铁心、 一次绕组、 二次绕组组成。 电压互感器一次绕组匝数较多， 二次绕组匝数较少， 使用时一次绕组与被测量电路并联， 二次绕组与测量仪表或继电器等电压线圈并联。

图3.12 电压互感器的电原理图

2） 电压互感器的型号及电气图形符号 电压互感器可分为单相、 三相、 双绕组、 三绕组以及户外装置、 户内装置等多种类型。通常， 电压互感器的型号用横列拼音字母及数字表示, 即 1 2 3 4 5—6 其中, 1～4以字母表示;5表示设计序号；6表示额定电压(kV)。

图 3.13 电压互感器的电气图形符号

电压互感器型号举例： JDJ—10表示单相双绕组油浸式电压互感器， 额定电压10 kV； JSJW—10表示三相三绕组五铁心柱油浸式电压互感器， 额定电压10 kV； JDZ—10表示单相双绕组浇注式绝缘的电压互感器， 额定电压10 kV。   电压互感器的电气图形符号见图3.13。

3） 电压互感器的额定技术资料 (1) 变压比。 电压互感器通常在铭牌上标出一次绕组和二次绕组的额定电压， 变压比是指一次与二次绕组额定电压之比, 即K=U1／U2。 (2) 电压互感器准确度。 准确度等级在数值上就是变比误差的百分限值， 通常电力工程上常把电压互感器的误差分为0.5级、 1级和3级三种。

图3.14 JDJ-10电压互感器外形

(3) 容量。 电压互感器的容量是指二次绕组允许接入的负荷功率， 分为额定容量和最大容量两种， 其单位为VA。 (4) 接线组别。 电压互感器的接线组别是指一次绕组线电压与二次绕组电压间的相位关系。

4） 10 kV系统常用电压互感器介绍 (1) JDJ—10型电压互感器(见图3.14)。 (2) JSJV—10型电压互感器。 (3) JDZL—10型电压互感器。 (4) JSJB-10型电压互感器。

图 3.15 三相五柱电压互感器的铁心结构示意图及线圈接线图 (a) 铁心结构示意图； (b) 线圈接线图

图 3.16 JDZL-10型电压互感器外形

表3-2 常用电压互感器技术指标

图 3.17 Z形正相序接线

2. 干式变压器 干式变压器用于高层建筑、 车站、 码头、 机场、 地下铁道等防火要求较高的场所。 1) 用途和特点 干式变压器的铁心和线圈都不浸在任何绝缘液体中， 它一般用于安全防火要求较高的场合。 (1) 开启式。 (2) 封闭式。 (3) 浇注式。

2) 环氧树脂浇注式干式变压器 环氧树脂浇注式干式变压器具有难燃、 自熄、 耐尘、 耐潮、 机械强度高、 体积小、 重量轻、 损耗低、 噪声小等特点， 与油浸式变压器相比有安全、 经济、 可靠、 方便等优点， 适用于对安全可靠性要求高的高层建筑、 机场、 车站、 港口、 公共建筑物等。

(1) 难燃性、 自熄性。 为防止变压器故障引起火灾， 要求变压器本身具有难燃、 自熄的特性。 (2) 损耗低。 变压器是电力系统中重要的电器设备， 提高变压器的效率对节约电能有很大的意义。

(3) 机械强度高。 正常运行的变压器当二次侧突然短路时， 虽然短路的瞬变过程很短， 但巨大的冲击电流所产生的电磁力以及线圈的急剧发热很可能会使变压器损坏， 因此， 变压器的结构必须具备承受短路电流冲击的能力。

(4) 绝缘性能好。 由于环氧树脂具有良好的耐湿性， 且绕组经过浇注后与空气无直接接触， 因而特性稳定， 电气绝缘性能好。 (5) 噪声低。 变压器噪声主要是由硅钢片的磁致伸缩引起的， 它由二倍电源频率基频和其他高次谐波分量叠加而成。

3. 整流变压器 整流变压器是在大功率整流电路前使用的专用电源变压器， 主要用于电解、 电镀、 电气牵引(城市电车、 矿山运输)、 直流电动机调速和励磁、 充电、 静电除尘等场所。 1) 用途和特点 工业用直流电源大部分是由交流电网通过整流变压器与硅整流器或汞弧整流器所组成的整流设备而得到的。

整流变压器不同于电力变压器之处在于： (1) 电流波形不是正弦波。 (2) 根据整流装置的要求， 整流变压器阀侧有多种不同的接法。

表3 - 3 各种整流变压器的用途和特点

2) 整流变压器连接法 整流变压器网侧线圈的连接法与电力变压器相同， 阀侧线圈则根据整流电路的连接方式而有许多的连接法。

4. 电炉变压器 电炉的种类很多， 对应的电炉变压器的种类和型号规格也很多， 可用于各种金属的冶炼、热处理、 合金的制取、 电渣重熔等。 一般来说， 电炉变压器的副边电压低， 电流大， 可大范围调节。

5. 矿用电力变压器 1) 一般型矿用变压器 一般型矿用变压器可装在有煤尘和沼气而无爆炸危险的场所， 供电力拖动和照明用。 2) 隔爆型矿用变压器 隔爆型矿用变压器用于煤矿中有爆炸危险的场所。

6. 高压试验变压器 1) 用途和特点 高压试验变压器可用于做工频、 冲击和直流高压试验。 工频高压试验变压器(以下简称试验变压器)利用其二次侧所感应的工频高电压， 对各种电工产品和绝缘材料进行绝缘性能试验。试验变压器的特点是： (1) 电压高， 电流小。 (2) 一般为单相, 户内装置, 油浸自冷式， 高压线圈通常一端接地(根据用户要求也有做成户外装置的)。

(3) 除用于外绝缘污秽试验、 线路电压试验以及电缆试验者外， 一般为1/2 h或1 h短时工作制。 (4) 由于工作电压高， 绝缘结构对试验变压器的整体尺寸有决定性的影响。 因为绝缘层厚， 器身一般均要求真空干燥， 100 kV以上要求真空注油。

2） 主要技术指标 (1) 输出电压波形： 试验变压器的输出电压波形应尽量接近正弦波。 (2) 阻抗电压： 试验变压器的二次电流一般为电容性电流， 当二次电流流经调压器和试验变压器的阻抗时， 将导致输出电压超过由电压比所确定的数值， 因此试验变压器的阻抗电压不宜太大， 否则可能影响测试结果的准确性， 同时还会降低设备的短路容量。

3） 结构 试验变压器的结构根据其内、 外绝缘的处理方式不同而有以下三种： 单套管式、 双套管式和绝缘筒式。

图3.18 单套管式试验变压器

图3.19 绝缘筒式试验变压器

(1) 单套管式： 如图3.18所示， 二次线圈一端用高压套管引出， 一端接地或用低压套管引出； 铁心为单相单柱旁轭式。  (2) 双套管式： 高压线圈两端都用高压套管引出， 铁心为单相双柱式, 左、 右两柱的高压线圈互相串联， 连接点(中点)接铁心。 (3) 绝缘筒式： 以绝缘筒(通常为酚醛纸筒或环氧玻璃布筒)代替油箱和两个高压套管， 如图3.19所示。

3.1.12 变压器的故障与排除 1.变压器投入运行前的检查 变压器投入运行前应进行以下检查： （1） 变压器的铭牌资料是否符合要求， 其电压等级、 连接组别、 容量和运行方式是否与实际要求相符。 （2） 变压器各部位应完好无损。 （3） 变压器外壳接地应牢固可靠。

（4） 变压器一次、 二次侧及线路的连接是否完好， 三相的颜色标志是否准确无误。 （5） 采用熔断器和其他保护装置， 要检查其规格是否符合要求， 接触是否良好。 （6） 检查夹件和垫块有无松动， 各紧固螺栓应有防松措施。

2.变压器运行中的检查 变压器运行中要进行以下检查： （1） 变压器声音是否正常。 （2） 变压器温度是否正常。 （3） 变压器一次、 二次侧的熔体是否完好。 （4） 接地装置是否完整无损。 如发现异常现象， 应停电进行检查。

3.变压器常见故障及检查 1） 故障情况 在变压器的各种故障中， 以线包故障最为多见， 如开路、 短路、 漏电及烧毁等。 2） 故障原因 变压器的故障原因很多， 小型变压器和大型变压器也不尽相同， 下面主要讨论小型变压器的故障情况。 小型变压器故障的主要原因有： 材料不佳， 设计不良， 工艺不好， 使用不当以及偶然故障。

(1) 材料不佳。 (2) 工艺不好。 (3) 设计不良。 (4) 使用不当。

3） 故障检查 变压器发生故障的原因有时比较复杂， 为了正确检查和分析原因， 应进行下列检查。 (1) 外观检查： 检查线圈引线有无断线、 脱焊， 绝缘材料有无烧焦、 有无机械损伤， 再通电检查有无焦臭味或冒烟； 如有以上故障， 应排除后再进行其他检查。 (2) 检查各线圈的通断和直流电阻： 能够用万用表直接测出的可用万用表检查； 对于直流电阻较小的， 尤其是电磁线较粗的变压器线圈， 最好用电桥测量直流电阻。

(3) 测量各线圈之间、 各线圈与铁心之间的绝缘电阻： 可用兆欧表进行测量， 冷却电阻应在50 MΩ以上。 (4) 测量损耗功率： 测量电路如图3.20所示， 在被测变压器未接入电路之前， 合上开关SA1， 调节调压器T， 使输出电压为220 V， 这时功率表上的读数1为电压表、 电流表线圈所损耗的功率。

图 3.20 损耗功率测量电路

(5) 测量空载电流: 将图3.20中的待测变压器接入电路， 断开SA2， 接通电源使其空载运行， 当 V1的读数为220 V时， 电流表A的读数即为空载电流。 (6) 测量额定输出电压: 将待测变压器接入图3.20的a、 b两端， 合上SA2， 当 V1 读数为220 V时， V2的读数即为该变压器的额定输出电压。 (7) 测量温升： 当加上额定负载时， 通电1 h以上温升不得超过40～50℃。

4.故障处理 1） 接通电源副边无电压输出故障原因和检修方法 (1) 故障情况。 ① 电源插头或馈线开路。 ② 原边绕组开路或引线脱焊。 ③ 副边绕组开路或引线脱焊。

(2) 维修方法。 接通电源， 用万用表250 V交流挡测原边绕组引出线端电压。 若为220 V左右， 说明插头与插座接触良好， 插头与馈线均无开路故障。

(3) 检修过程。 ① 原、 副边绕组间短路或原、 副绕组边层间、 匝间短路： 可直接用万用表或兆欧表检测, 将一表笔接原边绕组的一引出线端， 另一表笔接副边绕组的任一引出线端。 ② 铁心绝缘太差： 拆下铁心， 检查硅钢片表面绝缘漆是否剥落。

③ 铁心叠厚不足或绕组匝数偏少： 若骨架空腔有空余位置， 可适当增加硅钢片数量; 如无法增加， 只要铁心窗口还有空余位置， 可通过计算适当增加原、 副边绕组匝数。 ④ 负载或外部电路不正常： 负载过重或输出电路局部短路引起的变压器发高热不是变压器的问题， 只要减轻负载或排除输出电路上的短路故障即可。

2） 空载电流偏大的故障原因和检修方法 (1) 故障情况。 ① 原边绕组数不足。 ② 铁心叠厚不足。 ③ 原边绕组局部短路。 ④ 铁心质量太差。

(2) 维修方法。 原边绕组匝数不足， 铁心叠厚不足， 原边绕组局部短路等故障可参照前一项中的检修方法处理。

3） 运行中有响声的故障原因和检修方法 (1) 故障情况。 ① 铁心未插紧。 ② 电源电压过高。 ③ 负载过重或短路引起振动。

(2) 维修方法。 ① 铁心未插紧： 将铁心轭部夹在台虎钳钳口， 夹紧钳口， 能直接观察出铁心的松紧程度。 ② 电源电压过高使铁心振动发出响声： 由于不是变压器故障， 因而只需用万用表交流电压挡检测电源电压即可判断。

③ 负载过重或短路引起振动： 切断有怀疑的副边输出电路， 给变压器其他副绕组加额定负载， 若故障消除， 则问题一定出在原有的副边电路或负载上， 这时只需检修外电路即可。

4） 铁心和底板带电的故障原因和检修方法 (1) 故障情况。 ① 原边或副边绕组对地短路或原边、 副边与静电屏蔽层间短路。 ② 长期使用， 绕组对地(对铁心)绝缘老化。 ③ 引出线裸露部分碰撞铁心或底板。 ④ 线包受潮或环境湿度过大使绕组局部漏电。

(2) 维修方法。 ① 短路和绝缘故障： 对于故障情况①、 ②中的几种故障和绝缘老化故障， 由于静电屏蔽是接地(铁心)的，二者为同一点， 可用兆欧表检查原、 副绕组分别与地(即铁心或静电屏蔽层)之间的绝缘电阻是否明显降低或趋近于零来判断。 ② 引线故障： 引线裸露部分碰触铁心或底板， 用肉眼可直接看出。

5） 线包击穿打火的故障原因和检修方法 高压绕组与低压绕组间易产生绝缘击穿， 同一绕组中电位相差大的两根导线靠得过近也会产生绝缘击穿。

3.2 交 流 电 动 机 3.2.1 交流电动机的用途及分类 1.交流电动机的用途 交流电动机的应用非常广泛, 特别是三相异步电动机， 它具有结构简单， 运行可靠， 维护方便， 效率高， 重量轻， 价格低等特点。

2.交流电动机的分类 按照电源性质， 交流电动机可分为三相交流电动机和单相交流电动机； 按照电机转速， 交流电动机可分为同步电动机和异步电动机； 按照转子结构， 三相异步电动机可分为笼型电动机和绕线型电动机； 按照励磁方式， 单相交流电动机可分为自励式和他励式电动机。

3.2.2 三相异步电动机 1. 三相异步电动机结构 准备一台待拆卸的三相异步电动机， 从外到里观察其结构。 图3.21是三相异步电动机的外形和剖视图。

图 3.21 三相异步电动机的外形和剖视图 (a) 笼型异步电动机外形; (b) 绕线型异步电动机外形;  (c) 笼型异步电动机剖视图; (d) 绕线型异步电动机剖视图

图3.22 电动机的基本结构

1） 定子 异步电动机的定子由定子铁心、 定子绕组以及机座、 端盖、 轴承等组成。 (1) 定子铁心。 定子铁心是电动机磁路的一部分， 是由硅钢片叠装压紧而成的。 (2) 定子绕组。 定子绕组有成型硬绕组和散嵌软绕组两类。

图3.23 定子槽的形状

(3) 机座和端盖。 定子铁心固定在机座内， 机座起着固定定子铁心的作用。

2） 转子 异步电动机的转子主要由转子铁心、 转子绕组和轴承组成， 其外形如图3.24（a）所示。   转子绕组的形式有两种： 一种是笼型绕组， 其剖视图如图3.24(b)所示； 另一种是绕线型绕组。 它们的结构不同， 但工作原理基本相同。

图3.24 铸铝笼型转子外形及剖视图 (a) 外形图； （b） 剖视图

(1) 笼型转子。 在转子铁心的槽中， 穿入一根未包绝缘的铜条， 在铁心两端槽的出口处用短路铜环把它们连接起来， 这个铜环称为端环。 绕组的形状像一个笼子， 故称笼型绕组， 如图3.25 所示。

图 3.25 笼型绕组

图3.26 笼型转子的槽形

(2) 绕线型转子。 绕线型转子用绝缘导线做成线圈， 嵌入转子槽中， 再连接成三相绕组， 一般都接成星形。 图3.27所示为绕线型转子和电刷装置。

图3.27 绕线型转子和电刷装置 （a） 绕线型转子;（b） 电刷装置

3） 气隙 定子、 转子之间的间隙称为异步电动机的气隙， 气隙的大小对于异步电动机的性能影响很大。 气隙大则磁阻大， 励磁电流就大， 但由于异步电动机的励磁电流是取自电网的， 增大气隙将使气隙中消耗的磁势增大， 因而导致电机的功率因子降低。

2. 三相异步电动机系列 我国电机的产品系列型号是根据机械工业部颁发的电工产品型号编制办法和申请办法指导性文件统一编制的， 以免同一产品型号各异或不同产品型号重复， 便于使用、 制造、 设计部门等进行业务联系， 简化技术文件中有关产品名称、 规格、 型式等的文字叙述。 电机产品型号前些年一律采用大写印刷体汉语拼音字母和阿拉伯数字表示。

1） YJO2系列三相异步电动机铭牌 每台异步电动机的机座上都钉有一块铭牌， 上面标出该电动机的主要技术参数。 了解铭牌上参数的意义， 才能正确选择、 使用和维修电动机， 表3 - 4 即是一台三相异步电动机的铭牌。

表3 - 4 三相异步电动机的铭牌

2) 常用中、 小型三相异步电动机的技术参数 (1） 额定功率PN： 指电动机在额定运行状态时轴上输出的机械功率， 单位是kW。 (2） 额定电压UN： 指额定运行状态下加在定子绕组上的线电压， 单位为 V。 (3） 额定电流IN： 指在额定电压、 额定输出功率的情况下， 电源供给电动机的线电流。 （4）额定频率fN： 指定子绕组电流的频率(我国电流频率为50 Hz)。

(5） 额定转速nN： 指电动机定子在额定频率的额定电压下， 轴端输出额定功率时电动机的转速， 单位为r／min。 电动机的额定转速与定子三相绕组的接法无关。 (6） 额定功率因子cosφ： 指电动机在额定负载下， 定子绕组的功率因子。 (7） 绝缘等级与温升： 绝缘等级与电动机所用绝缘材料有关; 温升是指电动机运行时高出周围环境的温度值。

表3-5 绝缘等级与允许温升的关系

3. 三相异步电动机的选择 检修设备过程中， 经常会遇到更新、 选配电动机的问题， 一般要从应用场合的要求出发， 按以下几个方面综合考虑， 选配适用的电动机。 1) 电动机电压的选择 要求电动机的额定电压必须与电源电压相符。 2) 电动机容量的选择 电动机的容量(功率)应当根据所拖带的机械负荷选择。

3) 电动机转速的选择 应根据所拖带机械的要求选择电动机的转速, 必要时可选择高速电动机或齿轮减速电动机， 还可以选用多速电动机。 4) 电动机结构型式的选择 根据电动机的使用场合选择其结构型式。

5) 电动机种类的选择 根据机械设备对电动机的启动特性、 机械特性的要求选择电动机种类： (1) 无特殊变速、 调速要求的一般机械设备可选用机械特性较硬的鼠笼式异步电动机。 (2) 要求启动特性好、 在不大的范围内平滑调速的设备， 应选用绕线式异步电动机。 (3) 有特殊要求的设备应选用特殊结构的电动机， 例如小型卷扬机、 升降设备及电动葫芦可选用锥型转子制动电动机。

4.三相异步电动机的拆装 异步电动机的拆装是修理的必要步骤， 如果拆卸、 装配不当， 可能造成电动机部件破损、 配合不好或装配位置弄错， 人为地造成电动机损坏， 给今后的使用留下后遗症。 1） 电动机的拆卸 (1) 拆卸前的准备。 (2) 主要部件的拆卸方法。

图3.28 用假轴起吊转子

2） 电动机的装配 (1) 装配前的准备。 (2) 装配步骤。 原则上按拆卸的相反步骤进行。 (3) 主要零、 部件的装配方法。

5.三相异步电动机的运行和维 1） 定期小修 定期小修是对电动机的一般清理和检查， 应经常进行。 小修的内容包括： (1) 清擦电动机外壳， 除去运行中积累的污垢。 (2) 测量电动机绝缘电阻， 测后注意重新恢复接线， 拧紧接线头螺钉。

(3) 检查电动机端盖、 底脚螺钉是否紧固。 (4) 检查电动机接地线是否可靠。 (5) 拆下轴承盖， 检查润滑油是否变脏、 干涸， 及时加油或换油。 (6) 检查电动机与负载机械间的传动装置是否良好。 (7) 检查电动机启动和保护设备是否完好。

2） 定期大修 异步电动机的定期大修应结合负载机械的大修进行。 大修时， 拆开电动机进行下列项目的检查修理： (1) 检查电动机各部件有无机械损伤。 (2) 对拆开的电动机和启动设备进行清理， 清理所有油泥、 污垢。 (3) 拆下轴承， 浸在柴油或汽油中彻底清洗。 (4) 检查定子绕组是否存在故障。 (5) 检查定子、 转子铁心有无磨损和变形。 (6) 在进行以上各项修理、 检查后， 对电动机进行装配、 安装。

6. 异步电动机运行前的准备及启动 1） 异步电动机运行前的检查项目 (1) 测定电动机绝缘电阻。 对新安装或停运三个月以上的异步电动机， 投运前都要用兆欧表测定绝缘电阻。 (2) 检查电源是否合乎要求。 (3) 检查电动机的启动、 保护设备是否合乎要求。 (4) 检查电动机安装是否符合规定。

2） 电动机启动时的注意事项 (1) 合闸后应密切监视电动机有无异常。 (2) 一般电动机连续启动次数不能过多。 (3) 注意启动电动机与电源容量的配合。

3.2.3 各种常用电动机的运行与维护 1.多速电动机的运行与维修 （1） 电动机运行前要用兆欧表检查电动机绕组及对地绝缘电阻。 （2） 应仔细检查电动机引出线， 并按接线图要求正确连接， 特别是三、 四速电动机更应慎重。 （3） 电动机应进行试运转， 观察其转速变化是否符合要求， 有条件时可用转速表测量，确定正确后， 才能投入运行。

（4） 电动机运行时检查电动机温升是否正确。 （5） 多速电动机在低转速时不能满载或过载运行， 因多速电动机在低速时的输出功率要比高速时的输出功率小。 （6） 对绕线型转子多速电动机， 要经常检查电刷接触是否良好， 转子引线、 集电环有无松动， 并随时注意电刷冒火及集电环过热等现象。

2．潜水电动机的运行与维修 （1） 电动机试运行时要注意电动机的启动及转向， 如发现转向相反， 应立即调换电动机转向。 （2） 各类潜水电动机不能脱水运转， 若需在陆上试车或启动， 则运转时间不允许超过5 min。 （3） 电动机运行中经常检查水泵出水是否正常。

（4） 使用中电动机不能过载， 可检查扬程、 流量是否合适。 （5） 使用时电泵不能潜入泥砂较多的水中运行， 而浅水用的潜水电泵不能作排吸深水用。 （6） 电泵运行中， 突然发现不转， 应检查叶轮是否卡住、 电源开关是否跳闸。 （7） 定期检查密封情况是否可靠， 密封是电动机能否长期运行的关键。

（8） 使用前或停用时间太长， 则必须进行全面检查。 （9） 长期搁置不用的潜水电动机不应浸泡在水中， 应放出电动机内的积水， 妥善保管。 （10） 对充油式潜水电动机， 要经常检查油量的多少， 使油量在允许范围之内， 过多过少对运行都是不利的。 （11） 经常检查电动机的绝缘电阻是否符合要求。

3.力矩异步电动机的运行与维修 （1） 电动机在运行中， 要经常检查电动机的温升， 以免绕组绝缘老化。 （2） 电动机不要过载运行， 因转子电阻高， 发热较严重， 要改善通风、 冷却环境。 （3） 要经常检查强制冷却的风机运行是否正常。 （4） 在电网电压不稳时， 应及时调整电压， 防止电动机在较低或较高的电压下运行时难以启动。

4.锥形转子制动三相异步电动机的运行与维修 （1） 电动机启动时必须全压启动， 不允许采用降压启动， 这样才能保证制动装置可靠脱开。 （2） 检查电动机在通电后制动装置能否立即松开。 （3） 锥形转子电动机多用于电动葫芦等起重设备上， 在试车时应首先检查控制系统是否能实现电动机正、 反转点动控制。 （4） 电动机经常频繁启、 制动， 造成制动弹簧压力减弱， 制动效果不好， 应按规定仔细检查和更换新弹簧。

（5） 检查电机有无振动现象， 在安装时要特别检查电动机转动轴的连接处是否因为电动机轴向窜量较大而引起强度不够。 （6） 检查轴承运行时是否正常， 有无响声， 因为锥形转子电动机的轴承所受冲击力较大， 易引起故障。 （7） 检查启动器有无损坏， 线圈是否烧坏， 触头接触是否良好， 以免电动机启动或单相运行时引起电动机烧毁。 （8） 检查按钮盒是否有漏电现象， 防止发生电气设备和人身事故。

5.旁磁制动三相异步电动机的运行与维修 （1） 必须全压直接启动， 不许采用降压启动， 并要求电网电压在325 V以上， 这样才能保证制动器可靠脱开。 （2） 使用时， 应先进行空载试运行， 制动效果良好时才投入运行； 否则应找出故障， 进行相应处理。 （3） 经常检查制动器的摩擦性能， 保持良好的通风散热。

（4） 运行中多次启、 制动， 使制动环磨损， 要及时检查更换制动环， 保持良好的制动效果。 （5） 检查、 调整制动器与分磁铁的间隙， 用调整锥形制动器和改变制动器与轴的相对位置及调节分磁铁吸合面与衔铁吸合面的间隙的大小来实现。

6.防爆电动机的运行与维修 (1) 电动机在运行中， 应经常测量温升是否正常， 超过允许温升则不准运行。 (2) 检查电动机是否过载运行， 即使短时过载也不允许运行。 (3) 电动机是否有异常响声、 气味和振动。 (4) 定期检查轴承的磨损情况， 及时更换润滑油。 (5) 检查电动机外表有无裂纹， 密封是否严紧， 隔爆面接触、 进出线是否良好， 各紧固螺栓有无松动。

(6) 对通风型电动机还应检查出风口的风压值是否正常。 (7) 对防爆型电动机不允许反接逆转和反接制动，只能在电动机停稳后改变运行方向。 (8) 更换轴承时要按防爆电动机的转速及耐温程度来选择， 决不能用滑动轴承去代换滚动轴承。 (9) 检查三相电流是否平衡。

(10) 在0℃以下运行时， 应经常检测防爆间隙。 (11) 防爆面不允许有锈蚀现象， 接线盒应保持清洁。 (12) 电动机在运行中突然停转， 允许延长时间为5～10 s。 (13) 电动机启动时间不应超过17 s， 一般为8.5 s。 (14) 电动机轴向窜量较大时， 可根据具体情况加波浪式垫圈。 (15) 电动机引出线及电源线应采用多股铜线， 通常不用铝导线直接连接。

7.电磁调速三相异步电动机的运行与维修 （1） 电机试运行前(或电动机停机时间较长)要校正转速表刻度， 校验反馈量。 （2） 检查通风冷却系统有无堵塞现象。 （3） 缩短低速运行时间。 （4） 目视或手摸电动机是否有振动现象， 若振动大应停机， 可检查基础螺栓有松动， 是否过载运行或定、 转子相擦以及轴承是否有磨损现象。

（5） 用听诊器或起子顶住轴承室外壳， 听是否有异常响声。 （6） 清扫离合器内部的灰尘， 防止灰尘被吸入到内部， 粘附在电枢内孔的表面， 影响电动机的安全运行， 甚至会使电枢磁极堵住， 无法进行调速。 （7） 检查测速发电机的测速灵敏度， 若失灵应及时处理。 （8） 电机在高速运行时， 有时会出现飞车或突然停车事故， 这大都是因控制器中晶体管受温度影响发热引起参数变化而造成的。

8.同步电动机运行前的检查 (1) 主体零部件应齐全完整， 内、 外表面清洁。 (2) 经电气试验， 各项电气指标均应符合要求。 (3) 集电环工作面应接触良好。 (4) 控制系统必须完好， 符合启动要求。 (5) 油路系统应畅通。 (6) 振幅及轴向窜动量应符合技术要求。 (7) 无渗漏油。

(8) 带有强制通风设备的电动机， 通风系统必须一切正常。 (9) 启动前， 应先进行一次空操作， 无问题后再投入空运行， 经1～2 h后检查电动机各部件的运动情况是否正常。 电动机的噪声和振动值应符合要求。 (10) 工作环境的温度一般为50～60℃， 最高不能超过80℃; 滚动轴承允许的工作温度为100℃。 (11) 全面检查电动机各部分的情况， 无不正常现象。

9.制动异步电动机的运行与维护 1) 运行前的检查 (1) 电动机运行前必须通入直流电, 观察制动器吸合是否良好, 并测量电压和电流是否正常。 (2) 在未通电时， 用手动盘车来检查制动器释放装置是否灵活。

(3) 应经常检查绕线转子、 制动电动机电刷接触是否良好， 压力是否正常， 集电环上有无伤痕和灰尘。 (4) 启动装置必须是全压启动， 保证制动装置可靠脱开。 (5) 电动机接通三相交流电源后， 仔细检查制动装置能否立即松开。

2) 运行中的检查 (1) 如发现制动失灵或制动时间较长， 应立即停车， 检查制动器衔铁吸合情况以及释放是否正常。 (2) 电动机不能过载。 若发现电动机过热或振动大， 应调整定、 转子的间隙。 (3) 电动机不能频繁启、 制动， 防止电动机温升过高， 使绝缘老化， 烧坏绕组。 (4) 防止电动机单相运行， 特别是整流电源所需要的那一相断电后会引起制动器释放， 造成电动机很快烧毁。

3.2.4 电动机常见故障及处理方法 三相异步电动机的故障一般可分为电气故障和机械故障。 电气故障主要包括定子绕组、 转子绕组、 电刷等故障； 机械故障包括轴承、 风扇、 端盖、 转轴、 机壳等故障。

(1) 看： 观察电动机和所拖带的机械设备转速是否正常； 看控制设备上的电压表、 电流表指示数值有无超出规定范围； 看控制线路中的指示、 信号装置是否正常。 (2) 听： 必须熟悉电动机启动、 轻载、 重载的声音特征； 应能辨别电动机单相、 过载等故障时的声音及转子扫膛、 笼型转子断条、 轴承故障时的特殊声响， 可帮助查找故障部位。

(3) 摸： 电动机过载及发生其他故障时， 温升显著增加， 造成工作温度上升， 用手摸电动机外壳各部位即可判断温升情况以确认是否为故障。 (4) 闻： 电动机严重发热或过载时间较长， 会引起绝缘受损而散发出特殊气味； 轴承发热严重时也可挥发出油脂气味。 闻到特殊气味时， 便可确认电动机有故障。 (5) 问： 向操作者了解电动机运行时有无异常征兆； 故障发生后， 向操作者询问故障发生前后电动机及所拖带机械的症状， 这对分析故障原因很有帮助。

3.2.5 定子绕组故障的检查及排除 定子绕组的常见故障有： 绕组断路、 绕组通地(碰壳或漏电)、 绕组短路及绕组接错嵌反等。 1.绕组绝缘不良的检修 1) 原因 电动机长期不用， 周围环境潮湿， 电动机受日晒雨淋， 长期过载运行及灰尘、 油污、 盐雾、 化学腐蚀性气体等侵入， 都可能使绕组的绝缘电阻下降。

2) 检查方法 (1) 测量相与相之间的绝缘电阻： 把接线盒内三相绕组的连接片全部拆开， 用兆欧表测量每两相间的绝缘电阻。 (2) 测量相对机座的绝缘电阻： 把兆欧表的“L”端接在电动机绕组的引出端上(可分相测量， 也可以三相并在一起测量)， 把“E”端接在电动机的机座上， 测量绝缘电阻。 (3) 如测出的绝缘电阻在0.5 MΩ以下， 则说明该电动机已受潮或绝缘很差； 若绝缘电阻为零， 则绕组通地或相间短路。

3) 故障排除 绕组受潮的电动机， 需要烘干处理后才能使用。 因绝缘电阻很低， 不宜用通电烘干法， 应将电动机两端盖拆下， 用灯泡、 电炉板烘干或将其放在烘箱中烘干。 烘到绝缘电阻达到要求时， 加浇一层绝缘漆， 以防止回潮。

2.绕组接地故障的检修 所谓接地， 是指绕组与机壳直接接通， 使机壳带电。 1) 原因 造成绕组接地故障的原因有： 电动机长期过载运行， 致使绝缘老化； 绕组受潮， 绝缘电阻下降； 导线松动， 硅钢片未压紧， 有尖刺等， 在振动情况下擦伤绝缘； 转子与定子相擦使铁心过热， 烧伤槽楔和槽绝缘； 金属异物掉进绕组内部损坏绝缘； 有时在重绕定子绕组时损伤绝缘， 使铁心与导线相碰等。

2) 检修方法 (1) 用500 V兆欧表测量对地绝缘电阻， 兆欧表读数为零则表示绕组接地。 (2) 用校验灯检查： 先把各绕组线头拆开， 按图3.29所示用灯泡与36 V低压电源串联， 逐相测量相与机座的绝缘情况。 (3) 接地故障确定后， 拆开电动机端盖， 检查绕组端部及槽口部分的绝缘是否有破裂和焦黑的痕迹； 如果有， 则接地点就可能在该处。

3) 故障排除 如果接地点在槽口或槽底线圈出口处， 可用绝缘纸或竹片垫入线圈的通地处， 然后再用上述方法复试。 如果发生在端部， 可用绝缘带包扎， 复试后涂上自干绝缘漆； 如果发生在槽内， 则必须更换绕组或用穿绕修补法修复。

图3.29 用校验灯检查绕组通地

3.绕组短路故障的检修 绕组短路故障分为匝间短路、 线圈与线圈之间短路、 极相组之间短路和相间短路。 1) 原因 绕组短路主要是由于电动机电流过大， 电压过高， 机械损伤， 重新嵌绕时损伤绝缘， 绝缘老化脆裂， 受潮等原因引起的。

2) 检修方法 (1) 外部检查： 使电动机空载运行20 min， 然后拆卸两端盖， 用手摸线圈的端部， 如果一个或一组线圈比其他线圈热， 则这部分线圈很可能短路； 也可观察线圈有无焦脆现象， 如果有， 则该线圈可能短路。 (2) 用万用表检查相间短路： 拆开三相绕组的接头， 分别检查两相绕组间的绝缘电阻， 若阻值很低， 则说明该两相间短路。

(3) 用电流平衡法检查并联绕组的短路： 用图3.30所示的方法分别测量三相绕组的电流， 电流大的一相为短路相。

图3.30 电流平衡法检查并联绕组的短路 (a) 星形连接;(b) 三角形连接

(4) 直流电阻法： 利用低阻值欧姆表或电桥分别测量各相绕组的直流电阻， 阻值较小的一相有可能发生了匝间短路。 (5) 用短路侦察器检查绕组匝间短路： 短路侦察器是利用变压器原理来检查绕组匝间短路的。

图 3.31 用短路侦察器检查绕组匝间短路 （a） 用安培表测定;(b) 用铜片测定

3) 故障排除 绕组容易短路之处是同极同相的两个相邻的线圈间， 上、 下层线圈间及线圈的槽外部分。 (1) 如能明显看出短路点， 可用竹楔插入两个线圈间， 把短路部分分开， 垫上绝缘材料。 (2) 如果短路点发生在槽内， 先将该绕组加热软化后， 翻出受损绕组， 换上新的槽绝缘体并将导线损坏部位用薄的绝缘带包好， 重新嵌入槽内， 再进行绝缘处理。

(3) 匝间短路： 匝间短路时， 电流很大， 在短路的电磁线上通常有发过高热的痕迹，如绝缘漆变色、 烧焦乃至剥落。 (4) 线圈间短路： 往往由于线圈间过桥线处理不当， 叠线式线圈下线方法不恰当， 端部整形时敲击力过大而造成线圈间短路。 (5) 极相组间短路： 主要是极相组间的连接线上绝缘套管过短， 没有套到线圈的槽部或绝缘套管被压破或被导线接头毛刺刺穿而形成的短路， 在同心式绕组中发生较多。

图 3.32 跳接法

(6) 相间短路： 多由于各处引出线套管处理不当或绕组两个端部相间绝缘纸破裂或未嵌到槽口造成， 这时只需处理好引线绝缘或相间绝缘， 故障即可排除。  (7) 有时遇到电动机急需使用， 但一时来不及修复的情况， 可采用图3.32所示的跳接法作应急处理。

4.绕组断路故障的检修 绕组断路故障分为一相断路、 匝间断路和并联支路断路等。 1) 原因 断路故障多发生在电动机绕组的端部、 各绕组组件的接线头或电动机引出线端等附近处。 绕组断路的主要原因通常是： 绕组受机械力或碰撞发生断裂； 接头焊接不良在运行中脱落； 绕组发生短路， 产生大电流烧断导线。

2) 检修方法 (1) 不拆开电动机判断开路绕组： 电动机绕组接法不同， 检查开路绕组的方法也不同。   星形连接但中性点无法引出机外时， 将万用表置于相应电阻挡， 分别测UW、 VW、 WU各对端头， 如图3.33所示。 三角形连接且仅有三个线端引出线外时， 如图3.34所示。

图 3.33 用万用表测各对端头

图3.34 用万用表测三角形连接的绕组断路

(2) 多股及多路并联绕组断路的检查： 中等容量电动机绕组大多是用多根导线并绕或多支路并联而成的， 其中若断掉若干根导线或断开一路绕组时， 可用下面两种方法进行检查。 ① 电流平衡法： 对星形连接的电动机， 在电动机三根电源线上分别串入三个电流表(也可用钳形电流表分别测三相电流)使其空载运行。 若三相电流不平衡， 又无短路现象， 则电流小的一相绕组有部分断路， 如图3.35所示。

② 电阻法： 如图3.37所示， 在星形连接时， 用电桥分别测三相绕组的直流电阻， 若三相电阻值相差大于5％， 则哪相电阻大， 断路点就在该相。绕组是三角形连接时， 先拆开一个接点， 再用电桥分别测三相绕组的冷态直流电阻， 若三相电阻值相差大于5％， 则哪相电阻大， 断路点就在哪相。

图 3.35 电流平衡法检查星形连接的支路故障

图 3.36 电流平衡法检查三角形连接的支路故障

图 3.37 电阻法检查星形连接的支路故障

3) 故障排除 断路往往是引出线和引出线接头没有焊牢或扭断而引起的， 找出故障点后重新焊接包扎即可。 若断路处在槽内， 可用穿绕修补法更换个别线圈， 具体操作步骤如下：先将绕组加热到80℃左右， 使线圈外部绝缘部分软化； 取出断路线圈的槽楔， 将这个线圈两端用钢丝钳剪断， 将坏线圈的上、 下层从槽底一根一根抽出， 原来的槽绝缘部分不要清除。

3.2.6 转子故障的检查及排除 1.鼠笼式转子故障的检查及排除 鼠笼式转子的常见故障是断条(即笼条断裂)。 1) 检查方法 鼠笼式转子断条一般是不易直接看到的， 可用短路侦察器或定子通电法、 导条通电法来检查。 (1) 用短路侦察器检查。 (2) 定子通电法。 (3) 导条通电法。

2) 故障排除 (1) 铜条断条的修理。 若铜条在槽外有明显脱焊处， 可用锉刀清理后用磷铜焊料焊接。 (2) 铸铝转子断条的修理。

2.绕线式转子故障的排除 1) 故障检查 绕线式转子绕组的结构、 嵌线等都与定子绕组相同， 因此故障的检查方法也与定子绕组相同。 2) 故障排除 一般中、 小型绕线式转子电动机的转子绕组导线多数采用圆铜线(漆包线或单纱、 双纱漆包线)， 绕组线圈形式有迭式和单层同心式， 绕组的嵌绕工艺可参考定子绕组的嵌绕工艺。  

图3.38 打箍及卡箍 (a) 简易打箍； (b) 铜丝的卡箍

3.2.7 机轴的检查和修理 机轴的故障主要包括机轴弯曲、 轴颈磨损、 机轴断裂以及键槽磨损等。 产生故障的主要原因有三种： 第一种是由不正确的拆卸产生的， 如不使用专用工具， 强敲硬打等； 第二种是由电机安装质量不佳产生的， 如负载、 电机和皮带轮(联轴节)不在同一条直线上； 第三种是由机轴受到外力冲撞产生的。

1.机轴弯曲 电动机脱离电源后， 转速变慢， 此时可以看到弯曲严重的轴伸端的“轴头跳”现象。 严重弯曲的机轴只能更换。 对于一般弯曲的机轴， 可装卡在车床上， 校准中心后， 用千分表或划针检查弯曲的程度和弯曲的部位， 如图3.39所示。

图 3.39 在车床上检查机轴弯曲的方法

2.轴颈磨损 电动机的轴承经过多次拆换或者拆换的方法不正确， 很容易使轴颈磨损。 轴颈磨损会使轴承内环和机轴之间产生相对运动， 如果不及时修理会使轴颈磨损更加严重。

图 3.40 用热套法补救轴颈的轻微磨损 (a) 堆焊； (b) 镶入套筒

3.机轴断裂 发生机轴折断故障， 一般应更换新机轴。 用与原机轴钢号相同的棒料按规定的尺寸、 公差及粗糙度加工即可。 小型电动机也可以采用45号优质碳素钢替代。 若机轴有裂纹， 可用电焊堆焊的方法进行补救， 补救的方法如图3.41所示。 堆焊后应将焊接处进行磨削加工处理。

图3.41 用堆焊法修补有裂纹的机轴

4.键槽磨损 如果原键槽磨损不大， 可将原键槽的宽度适当扩大， 并将皮带轮的键槽也适当扩大， 以便配合新键使用。

3.2.8 轴承的检查和更换 轴承支撑转子运转， 其负荷很重。 在电动机的机械故障中, 轴承的磨损占有很大比例。  电动机在运行时应有轻微的嗡嗡声， 如果运行中的电动机发出异常声响并伴有端盖发热或轻微振动现象， 就要考虑对轴承进行检查。

1.轴承的检查 电动机解体后， 不要急于拆卸轴承， 因为润滑脂的干枯、 缺少或有杂物也会导致上述故障现象， 应先对轴承进行检查， 判定确属需要更换时再对轴承进行拆卸。 (1) 检查机轴上轴承的方法： 用手捏住轴承外环摇动轴承， 然后将轴承转动后用手摇动， 均应无松动感觉， 如图3.42所示； 否则说明轴承磨损严重， 应更换。

图 3.42 检查机轴上轴承

(2) 检查已拆卸轴承的方法:用手同时握住轴承的内、 外环， 尽量使轴承与地面垂直， 并用力径向摇动轴承， 如图3 (2) 检查已拆卸轴承的方法:用手同时握住轴承的内、 外环， 尽量使轴承与地面垂直， 并用力径向摇动轴承， 如图3.43(a）所示。 如果听到明显的滚动体撞击内、 外环的声音， 说明轴承磨损过大。 图3.43(b）所示是检查轴承轴向磨损的方法， 用双手握住轴承外环， 使轴承与地面垂直， 轴向摇动轴承， 若听到较大的“嚓嚓”声， 则说明轴承磨损较大。

图3.43 检查轴承磨损的方法 (a) 径向磨损的检查; (b) 轴向磨损的检查

2.轴承的拆卸 当确定轴承需要更换时， 就可以对轴承进行拆卸。 轴承的拆卸可根据具体情况选用下列方法之一。 (1) 利用拉具。 使用拉具拆卸轴承时， 应将拉具的拉脚勾住轴承的内环。 (2) 利用锤子和木棒。 拆卸时可把转子竖直放置在坚硬的木板上， 将铜棒放在轴承的内环上， 用锤子敲击铜棒的上端。 敲打时， 使铜棒沿轴承内环的周围转动， 不要总在一个地方敲打， 更不能用锤子直接敲击轴承外环， 如图3.44所示。

图 3.44 利用锤子和本棒拆卸轴承

(3) 从端盖的轴承孔内拆卸轴承。 以上两种方法适用于轴承装在机轴上的情况， 但如果轴承的外环和端盖的轴承孔配合过紧， 在拆卸过程中， 轴承可能会从机轴上滑下来而留在端盖的轴承孔中。

图3.45 从端盖的轴承孔内拆卸轴承

图3.46 利用套筒安装轴承

3. 轴承的安装 (1) 利用套筒安装。 将转子竖直放置在木板上并将轴承放在机轴的上端， 使轴承与机轴垂直。 取直径略大于机轴直径的黄铜套筒， 套进机轴中， 放在轴承的内环上。 铜套筒的上端放木板， 用锤子敲击木板， 使轴承下移到规定位置， 如图3.46所示。 (2) 热套法安装。 把轴承浸泡在容器内的机油中， 轴承不许接触容器底部， 也不要接触空气。

3.2.9 多速异步电动机的拆装 1.电动机的拆卸 电动机检修时， 首先要将它拆开， 检修后还要按原样装好。 电动机拆卸前， 首先在将要拆开的零部件上(如机座、 端盖、 轴承套、 轴承盖等)做好标记， 以表示它们的相对位置， 以便检修后能按原来的位置装配。 拆卸时， 应测量零部件的主要配合尺寸， 以掌握其磨损情况， 并认真做好记录。

拆装的基本步骤如下： （1） 用拉具将联轴器(或皮带轮、 齿轮)拉下。 （2） 将风扇罩及外风扇拆下。 （3） 将轴承盖的螺钉拆下， 再将端盖与机座之间的连接螺钉拆掉。 （4） 拆卸端盖。 一般来说， 每只端盖上都有两只专门用来拆卸的螺钉孔， 只要用两只螺钉拧进去， 就能像千斤顶一样把端盖顶出来。

2.定子绕组的重绕 1） 2/4极双速电动机 定子槽数： 24。 跨距： y=1～7。 连接方式： 2Y/△， 引出线6根。 其绕组的连接如图3.47所示， 表3-6为该方案的绕组排列表。

图3.47 双速电动机绕组的连接

表3-6 双速电动机绕组排列表

2） 2/4/8极三速电动机 定子槽数： 36。  跨距： y=1~7 连接方式： 2△/2△/2Y， 引出线12根。 其绕组的内部连接如图3.48所示。

图 3.48 三速电动机绕组的连接

3) 双叠绕组的嵌线 多速电动机的定子大多采用双叠绕组。 双叠绕组的嵌线工艺比较简单。 (1) 嵌线前， 要注意使绕组的引出线置于靠近机壳上有出线孔的一端， 以免引出接线困难。 (2) 开始嵌线时， 首先要确定暂时不嵌上层边的起把线圈， 即将数目与绕组的节距槽数相等的几个线圈(本例中有6个线圈)的上层边暂时不嵌， 只依次嵌入它们的下层边。

(3) 嵌完开始的6只起把线圈的下层边以后， 在它上面放好层间绝缘材料并压紧。 (4) 直到全部线圈的下层边嵌进槽子后， 方可把开始起把的6只线圈的上层边依次嵌入槽子的上层。 (5) 线圈全部嵌入槽中后， 按图3.48连接各绕组并按要求引出6个线头。

4) 电机绕组的绝缘处理 为了提高绕组的绝缘强度、 耐热性、 耐潮性以及导热能力， 同时也为了增加绕组的机械强度和耐腐蚀能力， 必须对电机绕组进行浸漆绝缘处理。 5) 按图检查中、 小型多速异步电动机定子绕组的接线是否正确 多速异步电动机的定子三相绕组按一定的规则嵌线和接线， 有的定子绕组有一套或者两套独立定子绕组。

图3.49 检查极相组是否接错

检查多速电机定子接线是否正确的内容有： (1) 检查极相组是否接错。 将定子绕组的三个始端U1、 V1、 W1互相连接， 三个末端U2、 V2、 W2也互相连接， 再将低压直流电源(一般用蓄电池)通入定子的三相绕组， 如图3.49所示， 用指南针沿着定子铁心内圆移动。

(2) 检查绕组不同极数的线端。 这是多速电机判断接线是否正确的最简单、 可靠的方法之一。 先抽出转子， 用低压直流电流通入一相绕组， 然后用指南针来计算极数， 做好标记， 再用此法检查另外两相是否正确。 (3) 检查定子绕组的首尾。 检查定子绕组首尾的方法有绕组串联法和万用表两种。

6) 单绕组多速异步电动机修理后的检查和试验 (1) 装配质量检查。 (2) 直流电阻的测定。 (3) 绝缘电阻的测定。 (4) 耐压试验。 (5) 空载试验。

3.2.10 电磁调速电动机 1.电磁调速电动机接线 电磁调速电动机的接线图如图3.50所示。 三相异步电动机接入三相交流电源。 电磁离合器的控制装置接线如表3-7所示。

图3.50 电磁调速电动机的接线图

表3-7 电磁离合器的控制装置接线

2.电磁调速电动机的校验和试车 (1) 正确接线， 仔细校对一次。 (2) 在接地螺钉上接上接地线。 (3) 将调速电位器置零， 观看转速表是否为零。 (4) 接通拖动电动机电源开关, 检查电动机旋转方向是否与所需方向一致。 (5) 再次启动后， 如发现有任何不正常现象或异常声音， 则必须立即停车进行检查， 排除故障， 直至试车正常。 (6) 接通控制器电源， 缓慢调节调速电位器， 观察转速表应逐渐上升。

(7) 电位器旋于某一位置， 观看转速表示值。 用机械转速表测定电机实际转速。 (8) 调节调速电位器， 使输出轴转速逐渐增加到最高转速附近。 如无不正常， 则连续空载运转1～2 h。 (9) 电磁调速电动机一般可以全压启动。 如电网容量不足， 可采用自耦变压器作减压启动。

3.3 直流电机 3.3.1 直流电机的用途 直流发电机通常作为直流电源向负载输出电能， 直流电动机则作为原动机带动各种生产机械工作向负载输出机械能。

3.3.2 直流电动机工作原理 直流电动机利用换向器和电刷的配合来实现外电路的直流电与电枢绕组中交流电之间的相互转换， 同时借助励磁绕组和电枢绕组的合成磁动势在气隙内形成静止气隙磁场。

3.3.3 直流电机的分类 按直流电机磁场的励磁方式， 直流电机可以分为以下三大类： (1) 他励电机。 所谓他励， 是指主磁极磁场绕组的励磁电流由另外的直流电源供电， 与电枢电路没有电的连接， 见图3.51。

图3.51 他励电机

(2) 自励电机。 所谓自励， 是指作为发电机运行时， 主磁极励磁绕组的励磁电流由该电机本身电枢供给； 作为电动机运行时， 主磁极励磁绕组的励磁电流与电枢电流由同一直流电源供给。 (3) 永磁电机。 所谓永磁电机， 是指直流电机采用永久磁铁产生磁场， 省去励磁部分。

自励电机按励磁绕组与电枢的连接方式不同， 还可再分为以下三大类： (1) 并励电机。 并励电机的励磁绕组与电枢绕组并联， 如图3.52所示。

图3.52 并励电机

(2) 串励电机。 串励电机的励磁绕组与电枢绕组串联， 如图3.53所示。 (3) 复励电机。 复励电机有两个励磁绕组， 一个与电枢并联， 一个与电枢串联， 如图3.54所示。

图3.53 串励电机

图3.54 复励电机

3.3.4 直流电机的主要系列 所谓电机系列， 就是在应用范围、 结构形式、 性能水平、 生产工艺等方面具有共同性，功率按某一规定递增的一系列电机。 系列化生产的目的是为了产品的标准化和通用化。我国直流电机的主要系列有：

·Z2系列: 一般用途的中、 小型直流电机。 ·Z和ZF系列: 一般用途的大、 中型直流电机， 其中“Z”为直流电动机系列， “ZF”为直流发电机系列。 ·ZT系列：用于恒功率且调速范围较宽的调速直流电动机。 ·ZZJ系列：冶金辅助拖动用的冶金起重直流电动机， 它具有快速启动和承受较大过载能力的特性。 ·ZQ系列：电力机车、 工矿电机车和蓄电池供电的电瓶车用的直流牵引电动机。

·Z-H系列: 船舶上各种辅机用的船用直流电动机。 ·ZA系列：用于矿井和易爆气体场合的防爆安全型直流电动机。 ·ZU系列：用于龙门刨床的直流电动机。 ·ZW系列：是无槽直流电动机， 在快速响应的伺服系统中作执行组件用。 ·ZLJ系列： 是力矩直流电动机， 在伺服系统中作执行组件用。

3.3.5 直流电机的型号 每一台直流电机的机座上都钉有一块铭牌， 它标明了使用这台电机的各项基本参数， 这些参数就是这台直流电机的额定值。 为了保证直流电机的安全运行， 必须根据电机铭牌上的规定参数运行。 电机铭牌也是修理电机的主要依据。 直流电动机的铭牌示例如表3 - 8所示。

表3 - 8 直流电动机的铭牌

我国直流电机的型号采用大写汉语拼音和阿拉伯数字表示。 直流电机型号中汉语拼音代号的意义如表3 - 9所示。

表3 - 9 直流电机型号中汉语拼音代号的意义

我国直流电机的产品代号由类型代号和设计序号组成， 例如: 1.产品代号 我国直流电机的产品代号由类型代号和设计序号组成， 例如: Z 2 C-3 2 ——规格代号， 3号机座， 2号铁心长度 ——类型代号， C表示船用电动机 ——设计序号， 不加数字表示第一次设计， 这表示第二次设计 ——产品代号， Z表示直流电动机

表3 - 10 直流电机的类型代号

2. 规格代号 直流电机的规格代号通常有两种表示方法： （1） 表示电机中心高和铁心长度、端盖的代号，采用两组数字表示， 如Z3—200—21表示第三次改型设计的直流电动机， 机座中心高为200mm， 2号铁心长度及1号端盖结构。 （2） 表示机座的直径号数及铁心号数(1号为短铁心， 2号为长铁心), 如Z4—12表示第四次改型设计的直流电动机， 1号机座， 2号铁心。

3.特殊环境代号 直流电机的特殊环境代号表示在特殊环境条件下使用的代号， 与三相异步电机的环境代号相同， 可按表3 - 11规定。

表3 - 11 直流电机的特殊环境代号

3.3.6 直流电机的主要技术参数 1. 额定功率PN 电机带额定负载工作时， 所对应的功率即为电机的额定功率。 2. 额定电压UN 对电动机来说， 额定电压是指电动机正常工作时所需要的直流电源的电压； 对发电机来说， 是指它在额定电流下输出额定功率时的端电压。

3. 额定转速nN 额定转速指电机正常连续运行时的转速， 以每分钟的转数表示。 4. 额定电流IN 对电动机来说， 额定电流是指轴上带有额定机械负载时的输入电流； 对发电机来说， 是指它带有额定负载时的输出电流。 5. 励磁 励磁指电机的励磁方式， 如他励、 并励、 串励、 复励等。

6. 励磁电流 励磁电流指电机产生主磁通所需要的励磁电流。 7. 励磁电压 对自励的并励电机来说， 励磁电压就等于电机的额定电压； 对他励电机来说， 励磁电压要根据使用情况决定。 8. 温升 温升表示电机允许发热的限度。

9. 定额 定额指电机按铭牌值工作时可以连续运行的时间和顺序。 10. 额定效率ηN 电机在额定状态工作时， 输出功率P2与输入功率P1的比值即称为额定效率： 依据上述基本概念， 现介绍各参数间最基本的关系。

对于直流发电机来说， 其额定功率PN与其电流、 电压的关系是 PN=UNIN 对于直流电动机来说， 其额定功率PN与其电流、 电压、 效率的关系是  PN= UNIN ηN  11. 工作条件 工作条件指电机在正常使用时持续的时间， 一般分连续、 断续与短时三种。

3.3.7 直流电机的维护与保养 1. 直流电机的拆装 在拆装直流电机前， 要用仪器仪表进行整机检查， 查明绕组对地绝缘及绕组间有无短路、断路或其他故障， 以便针对故障进行修理。直流电机由定子、 转子以及其他零部件组成。 其装配图如图3.55所示。

图3.55 直流电机的装配图

电机的正常检修是对电机进行解体检查和进行预防性试验， 一般很少更换零件； 在通常情况下， 仅仅是进行认真仔细的检查， 而大量的工作是拆、 洗、 清扫、 试验和组装。直流电机的一般拆卸过程如下： (1) 拆除电机的外部连接线， 并做好标记。 (2) 拆卸皮带轮或联轴器。 (3) 拆卸换向器端的端盖螺钉和轴承盖螺钉， 并取下轴承外盖。

(4) 打开端盖的通风窗， 从刷握中取出电刷， 再拆卸接到刷杆上的连接线。 (5) 拆卸换向器端的端盖时， 要在端盖边缘处垫以木楔。 (6) 用厚纸或布将换向器包好， 以保持清洁及避免碰伤。 (7) 拆卸轴伸端的端盖螺钉， 将电枢连同端盖一起小心地抽出或吊出， 并放在木架上。 (8) 拆卸轴伸端的轴承盖螺钉， 取下轴承外盖、 端盖及轴承， 若轴承无损坏则不必拆卸。

2. 直流电机的维护和检修 1) 温度监视 温升是保证直流电机安全运行的重要条件之一， 温升过高， 就会引起绝缘加速老化， 电机寿命降低。 当电机温度超过允许温升时， 应检查： (1) 电机是否过载。 (2) 冷却系统故障。 (3) 散热情况。

2) 换向状况监视 良好的换向是保证直流电机可靠运行的必要条件。 直流电机在正常运行时， 应无火花或电刷边缘大部分有轻微的无害火花， 氧化膜的颜色应均匀且有光泽。 3) 润滑系统监视 直流电机润滑系统， 特别是座式轴承的大型电机， 若润滑系统工作不正常， 对电机安全运行有直接影响。

4) 绝缘电阻监视 直流电机绕组的绝缘电阻是确保电机安全运行的重要因素之一。 对较重要的电机， 每班都应检查和记录绝缘电阻数值， 一般允许为1 MΩ/kV， 但不低于0.5 MΩ/kV。 受电机运行温度和空气相对湿度的影响， 如停机时间较长， 由于绕组温度下降和绝缘结构中气孔和裂纹的吸潮， 绝缘电阻幅度往往会下降， 甚至低于允许值， 但经过加热干燥后， 绝缘电阻很快就可恢复。

5) 异常现象监视 直流电机在运行中， 若发现有异常现象， 应立即分析原因并作出处理。 (1) 异常响声。 (2) 异常气味。 (3) 异常振动。

3.定期检修 直流电机运行一定时间后， 应进行定期检查， 主要是测量一些技术参数， 排除在运行维护中已发现的小故障， 检查和记录一些可以延期解决的故障， 清理和擦净灰尘、 油污， 更换易损件等。 (1) 对电机外部和内部进行一次清扫， 并对电机外壳、 端盖和其他结构部件等进行一次外观检查， 检查其有无损伤和锈蚀现象。

(2) 检查绕组表面有无变色、 损伤、 裂纹和剥离现象， 定子绕组固定是否可靠， 补偿绕组连接线是否距离过近， 焊接处有无脱焊现象。 (3) 检查绕组绝缘电阻及记录资料， 并与上次检修的资料进行比较。 (4) 检查换向器和电刷的工作状态， 换向器有无变形、 表面有无沟道， 换向器表面有无出现烧伤现象， 对出现的问题应及时处理。

(5) 检查转动部件和静止部件的紧固螺钉有无松动。 (6) 检查轴承运行温度有无超过允许温度， 对注入式换油滚动轴承， 应注入适量润滑油；对轴承间隙较大或润滑油使用时间较长的轴承， 应更换润滑油或轴承。

3.3.8 直流电机的试验 1. 直流电机修理后的检查和试验 直流电机经拆装、 修理后， 必须经检查和试验后才能使用。通过试验后的电机， 最终应达到的要求是： 直流发电机应能建立稳定的额定电压， 在额定负载下运行时， 火花等级不超过1.5级； 直流电动机在额定负载下达到稳定的转速， 同时火花等级不超过1.5级。

1) 试验前的检查 (1) 对装配质量的检查。 2) 气隙测量 气隙测量的目的是检查各磁极装配的质量， 定子和转子的装配是否正确， 转子是否偏心，轴、 轴承和轴承座是否变形， 保证当电机运转时定子和转子有均匀的气隙。

2. 绕组直流电阻的测定 测量绕组的直流电阻最好采用双臂电桥。 测量时应测量三次， 取其算术平均值， 同时用温度计测量环境温度。 测得的各绕组的电阻， 应按下式换算到15℃时的电阻：

3. 电刷中性线位置的调整 (1) 感应法： 是常用的方法， 其试验接线如图3.56所示。 (2) 发电机正反转法： 试验时电机接成他励或并励， 其输出电压接近额定值。 (3) 正反转电动机法： 电机最好接成他励方式进行试验。

图3.56 感应法确定电刷中性线位置

4. 电机实验 1) 耐压试验 直流电机在修理过程中， 如有更换绕组、 检修换向器等情况或对绕组绝缘有怀疑时， 在有条件的情况下， 最好将各绕组及换向器对机壳做耐压试验， 在各绕组之间也要进行耐压试验。

2) 空载特性试验 (1) 试验目的： 主要是检查电机的振动和轴承的发热情况以及声音是否正常； 空载电流和转速是否正常； 电机各部分有无过热， 电刷下有无火花。 (2) 试验方法： 试验时， 逐步增加电机的励磁电流， 直至电枢两端的电压为额定电压的1.2倍； 然后逐步减少励磁电流到零， 逐段记录电枢两端电压及励磁电流的数据(在额定电压左右多取几点数据)， 作出空载特性曲线。

(3) 注意事项： ① 试验时， 电刷应处于几何中性线位置。 ② 若电机磁路已饱和， 则应注意励磁电流不得大于额定励磁电流的1.5倍； 对并励直流电机， 其励磁电流不得超过额定电流的1.05倍。 ③ 试验过程中， 励磁电流只允许沿同一方向调大或调小。

3) 负载试验 一般检修后的直流电机可不进行负载试验， 只在必要时进行。 负载试验的目的是考验电机在额定工作条件下输出是否稳定(对发电机指输出电压、 电流， 对电动机指转矩、 转速)， 并检查电机的换向和振动情况， 检查电机各部分的温升是否合格。

 (1) 检查主磁极与换向极绕组连接的正确性： 直流电机的主磁极总是成对的， 各主磁极励磁绕组的连接必须使相邻磁极的极性按N极和S极的顺序依次排列。 (2) 检查换向极绕组和补偿绕组对电枢绕组之间连接的正确性： 换向极绕组和补偿绕组与电枢绕组都是串联连接的， 分别将电池接到换向极绕组和补偿绕组中， 如图3.57左图所示， 毫伏表接于电刷两端。

图3.57 检查绕组连接的正确性

(3) 检查串励对并励绕组之间(或各并励绕组之间)连接的正确性： 检查接线如图3.57右图所示。

3.3.9 直流电机常见故障诊断及排除 1.常见故障的处理 (1) 电枢电路开路或接触不良， 应测量换向器片间电阻， 检查电枢电路有无开路或熔断器是否熔断， 电刷与换向器是否接触不良。 (2) 励磁回路开路， 回路电阻过高或接触不良， 应检查励磁线圈是否开路或启动器、 励磁回路中各连接处是否接触不良。

(3) 电枢绕组或励磁绕组匝间短路或接地， 可测量电枢及励磁线圈的直流电阻。 (4) 负载过重， 应减轻负荷。 (5) 电源电压过低， 要检查电源， 提高电源电压。 (6) 电枢和换向器短路或接地， 可将电枢线圈通以直流电， 测量各相邻两换向片之间的直流电压降， 检查是否短路。 (7) 复励电动机串励线圈接反， 应更正串励线圈接线。

(8) 励磁绕组中， 个别励磁线圈极性接反或短接， 应更正接线或测量励磁线圈的直流电阻。 (9) 刷握接地， 应检查接地点。 (10) 控制器损坏， 应检查修复。

2.故障诊断 （1）发电机的电压不能建立。 对这一故障进行检查时， 可先从有无剩磁电压着手。 （2）发电机电压过低。 （3）不能启动。 (4) 电动机转速不正常。 (5) 电枢过热。 (6) 电刷下火花过大。

课题3 - 1 变压器空载实验 目的:掌握变压器空载实验的方法。 器材与工具: 小型变压器、 功率表、 电压表、 电流表、 调压器等。 器材与工具: 小型变压器、 功率表、 电压表、 电流表、 调压器等。 训练内容: 掌握变压器空载实验的方法、 操作的注意事项及其基本原理。

课题3 - 2 交流电动机的拆装 目的: 掌握交流电动机的拆装方法。 器材与工具: 小型交流电动机、 扳手、 手锤、 拉具、 支架、 断路侦测器、 润滑油、 万用表等。 训练内容: (1) 掌握交流电动机的基本结构、 拆装的注意事项和各种专用工具的使用方法。 (2) 掌握交流电动机的拆装过程。

课题3 - 3 交流多速电动机的拆装 目的:掌握交流多速电动机的拆装方法。 器材与工具: 小型交流多速电动机、 扳手、 手锤、 拉具、 支架断路侦测器、 润滑油、 万用表等。 训练内容: (1) 掌握交流电动机的基本结构、 拆装的注意事项和各种专用工具的使用方法。 (2) 掌握交流多速电动机的拆装过程。