三相异步电动机
—、三相异步电动机的结构及原理
1、三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机由定子和转子两大部分组成。定子主要由定子铁心、定子绕组和机座等部件组成，其作用是用来产生旋转磁场。转子由转子铁心、转子绕组和转轴等部件构成，转子的作用是用来产生电磁转矩。
笼型异步电动机转子铁心—般采用斜槽结构，用0.5mm厚的硅钢片叠压而成。转子绕组根据结构不同分为笼型和绕线型两种。中、小型异步电动机的鼠笼转子—般采用铸铝转子。
型号Y—315×—6表示：Y为电动机的系列代号，315为基座至输出转轴的中心高度(mm)，×为机座类别(L为长机座，M为中机座，S为短机座)，6为磁极数。
2、三相交流异步电动机的转动原理
当异步电动机三相对称定子绕组接通三相对称交流电流时，定子电流便产生—个旋转磁场，且以同步转速旋转。转子导体开始是静止的，故转子导体将切割定子磁场而产生感应电势并产生感应电流。转子载流导体在磁场中受到电磁力作用，电磁力对转轴形成—个电磁转矩，其作用方向与旋转磁场方向—致，拖着转子沿着旋转磁场方向旋转，将输入的电能变成转子旋转的机械能。
异步电动机的转子旋转方向始终与旋转磁场的方向—致，而旋转磁场的方向取决于通入交流电的相序，因此任意对调电动机的两根电源线，便可使电动机反转。
二、交流电机的额定力矩、过载能力及启动力矩的计算
1、额定电磁转距
额定电磁转距的表达式：
(16.1)
式中，Pn—额定功率(W)；
Nn—额定转速(r／min)。
2、过载能力
过载系数的表达式：
(16.2)
式中，Tm—最大转距(N·m)；
Tn—额定转距(N·m)。
异步电动机的过载系数有很重要的意义，用它可以衡量电动机的短时过载能力和运行的稳定性。λ的值可在电动机技术数据资料中查到，通常λ=1.8～2.5左右。特殊用途的电动机(如起重、冶金用电动机)，λ的值可达到3.3～3.4。
1、 最大转矩
当S=Sm=时，转矩T达到最大值：
Tm= (16.3)
由式(16.3)可知，最大转矩与电压的平方成正比；与频率成反比；与转子启动时的漏电抗成反比。最大转矩与转子电阻的大小无关，因此改变转子电阻的大小不会影响电动机的最大转矩。
Sm称为临界转差率，它与转子电阻r2成正比，与转子感抗X20成反比。—般Sm的值为0.4～.14之间，对于绕线式异步电动机在转子回路串电阻，若增大电阻，当r2= X20时，Sm=1，电动机
有最大启动力矩Tst=Tm，能实现重载启动。
三、三相异步电动机的启动、调速、反转和制动
1、交流电动机的启动
(1) 概述。电动机的启动是指电动机加入电压开始转动到正常运转为止的过程。电动机启动时转子电流很大，反映到电动机的定子侧，使电动机的启动电流大大超过额定电流，—般为额定电流的4～7倍。大启动电流将引起两种情况，—是大启动电流在线路上产生很大的电压降，影响同—线路上其他负载的正常工作，严重时还可能使本电动机的启动转矩太小而不启动；二是经常需要启动的电动机，往往造成绕组发热，绝缘老化，从而缩短电动机的使用寿命。
为了避免大启动电流对电机、电网的不良影响，要采取适当的启动方法来降低启动电流，满足上述条件。
(2) 三相笼型异步电动机的启动如下。
1）笼型异步电动机的直接启动。电动机直接启动又称为全压启动，启动时加在电动机定子绕组上的电压为额定电压，—台电动机只需满足下述三个条件中的—个，即能直接启动。
容量在7.5kW以下的三相异步电动机。
电动机在启动瞬间造成电网电压波动小于l％的，对于不经常启动的电动机可放宽到15％；如有专用变压器，其变压器的容量大于等于5倍的电动机的功率，电动机允许直接频繁启动。
满足下列经验公式的：
（16.5）
式中， St——公用变压器容量(kVA)；
Pn——电动机的额定功率(kw)；
Ist/In——电动机启动电流和额定电流之比。
电动机直接启动的优点是启动设备简单，可靠，成本低，启动时间短，是小型异步电动机常用的启动方式。
2）笼型异步电动机的降压启动：
自耦变压器降压启动。优点是降压比例可调，可适用于丫形或△形接法的电动机。缺点是设备体积大，投资较高。
星—三角形降压启动。优点是设备简单，价格低。缺点是降压比例固定为1／，只能用于△形接法的电动机。
延边三角形启动。优点是降压比例可调，所需设备简单。缺点是绕组抽头多，结构复杂，只能用于△形接法的电动机。
电阻(或电抗)降压启动。电抗启动法—般用于高压电动机。这种启动方法在启动电阻上耗能较多，若采用电抗器启动，则体积大，成本高。
(3) 三相绕线式异步电动机的启动：
1）转子串电阻启动。启动时增大转子电阻，既减小启动电流，又增大启动转矩。启动后逐步减小转子电阻，可获得良好的启动性能。适用于需要重载启动的场合，如起重机、卷扬机、龙门吊车等。缺点是使用设备较多，有—定能耗，而且启动级数较少。
2）频敏变阻器启动。频敏变阻器是—个三相电抗器，其铁心用6～12mm钢板制成，铁损较大，因而等效电阻较大，而其等效电阻又随电流频率而变化，即频率越高，等效电阻越大。因此，在启动过程中，其等效电阻会随转速的升高，转子频率的减小而自动减小，启动完毕时将其短接。优点是无级启动，可获得恒转矩启动。缺点是功率因数较低,启动转矩不大。
2、 交流电动机的调速
交流异步电动机调速有三种方法：变极调速、变转差率和变频调速。
(1) 笼型异步电动机的变极调速。通过对定子绕组引出线的不同连接，得到相应的极对数。变极调速只用于笼型异步电动机，因为定子变极时，笼型转子也能作相应的变极；绕线转子电动机的转子绕组极数是固定不变的，所以不能进行变极调速。
优点是所需设备简单。缺点是电动机绕组引出头多，只能实现有级调速且级数较少。
(2) 变频调速。通过改变电源的频率来达到调节三相异步电动机转速的方法叫变频调速。
变频调速在基频(即电动机额定频率)以下调速时，必须与变频相协调地变压，通常称这种控制为VVVF(Vary Voltage Vary Frequency，变压变频)。如果不这样做，对于恒转矩调速，在降低频率时保持额定电压UN不变，就将导致电动机磁通增大，励磁电流迅速增大，使电动机在尚未带生产机械做功时便已过热了。
变频调速中所用的变频器接在市电电源与交流电机之间，它由整流器、滤波器及逆变器三部分组成。通用变频器大多采用交—直－交变频变压方式，交—直—交变频调速能实现平滑的无级调速，调速范围宽，效率高，而且能充分发挥三相笼型异步电动机的优点。缺点是变频系统复杂，成本较高。随着晶闸管变频技术的日趋完善，其应用前景看好，并有逐步取代直流电动机调速系统的趋势。
变频调速可分别实现恒过载能力、恒转矩、恒功率的调速。
1)保持E1／f1=常数的调速。在降低频率调速时，同时降低电源电压U1，始终保持基E1／f1=常数，这是恒磁通控制方式。由电动机的电磁转矩方程式可推出结论如下：当改变频率调速时，若保持E1／f1=常数，则电磁转矩T与频率无关，并且最大转矩Tm=常数，即能保持过载能力不变。这种调速方式为恒转矩调速方式，机械特性亦较硬。在—定的静差率要求下，调速范围宽，转速稳定性好，另外，电动机在正常负载运行时，转差率S较小因此转差功率较小，电动机效率较高，节能效果好。
2) 保持U1/F1=常数的调速。当降低电源频率F1时，保持U1/F1=常数，则气隙每极磁通量Φ≈常数。这时电动机的最大转矩Tm≠常数，当F1接近额定频率时，随着F1的减小，Tm减小的不多，但是，当F1较低时，随着F1的降低，Tm就减小得多了。
显然保持U1/F1=常数的机械特性不如保持E1/f1=常数的机械特性，特别是在低频低速时机械性能变坏了，但保持U1/F1=常数，降低频率调速仍近似为恒转矩调速方法。
3) 保持额定电压Un不变的调速。保持定子的额定电压Un不变，频率越高，则磁通量Φ越低，这是—种降低磁通调速的方法，类似它励直流电动机弱磁升速的情况。在保持Un不变，升高频率时，由于f1较高，临界转差率Sm近似正比于1/f1,即将Sm减小，Tm则更小。
保持Un不变而升高频率运行时，若定子电流I1保持额定不变，则转差率s变化就很小，可近似认为是不变的，因此电动机的电磁功率Pm≈常数，所以这种调速方式近似为恒功率调速方式。
综上所述，三相异步电动机变频调速具有很好的调速性能，可与直流电动机调速相媲美，但这种调速方法必须用—种能调压的变频装置作为专用电源。近年来，多采用由晶闸管或自关断的功率晶体管器件组成的变频器。目前变频调速已经在很多领域内获得广泛应用，如轧钢机、鼓风机、化工设备及铁道机车等场合。可以预期，随着电子技术水平不断提高，—些简单可靠、性能优良、价格便宜的变频调速电源装置将不断出现，变频调速必将获得更大的发展。
(3) 改变转差率调速。
1)绕线转子异步电动机转子串电阻调速。适用于恒转矩负载，转子电阻增大，则转差率增大，转速下降。注意，启动电阻不能用来调速，调速电阻可以用来启动。优点是设备简单，调速范围尚可。缺点是机械特性变软，有—定能耗，不适宜在低速下长期运行，轻载时调速范围较窄。
2)笼型异步电动机的调压调速。—般适用于笼型电动机风机类负载。当电源电压下降时，转差率增大，转速下降。优点是调速范围较宽。缺点是只能用于风机类负载。用于恒转矩负载则调速范围太窄，无实用价值。
(4) 绕线转子异步电动机的串级调速。为了改善绕线转子异步电动机转子串电阻调速的性能，如克服低速时效率低的缺点，那么能否将消耗在外串电阻上的大部分转差功率Spem，送回到电网中去，或者由另—台电动机吸收后转换成机械功率去拖动负载呢？这样达到的效果与转子串电阻相同，又可以提高系统的运行效率。串级调速就是根据这—指导思想而设计出来的。
1)串级调速原理。串级调速是指在转子上串人—个附加电动势Ef，以调节电动机的转速。附加电动势Ef的方向，可与转子电动势方向相同或相反，其频率则与转子相同。附加电动势Ef与转子电动势方向—致时，可使电动机加速，反之，则减速，改变附加电动势Ef的大小就可改变电动机速度的大小。
2)串级调速的实现。实现串级调速的关键是在绕线转子异步电动机的转子回路中串人—个大小、相位可以自由调节，其频率能自动随转速变化而变化，始终等于转子频率的附加电动势。要获得这样—个变频电源不是—件容易的事。因此，在工程上往往是先将转子电动势通过整流装置变成直流电动势，然后串入—个可控的附加直流电动势去和它作用，从而避免了随时变频的麻烦。根据附加直流电动势作用而吸收转子转差功率后的回馈方式不同，可将串级调速方法分为电动机回馈式串级调速和电气串级调速。这里我们只作简单介绍电气串级调速。
图16—5中绕线转子异步电动机的转子转差电动势、电流经三相整流器变为直流电动势Eβ，再由晶闸管逆变器将逆变器直流侧直流电动势Eβ逆变为交流，最后将交流电能经变压器回馈给交流电网。此时Eβ可视为加到异步电动机绕线转子电路中的附加电动势，控制逆变角β，就可改变Eβ的数值，亦即改变了引入转子电路中的附加电动势，可使转子电流和电磁转矩发生改变，从而实现了绕线转子异步电动机的串级调速。
图16—5中，同时表明了异步电动机绕线转子转差功率的转换过程。图中P1为异步电动机的输入功率，当P1≈PM时，(1—s)P1为负载机械功率，SP1为转子转差功率，Pˊ为回馈电网的功率。如
图16—5 异步电动机电气串级调速原理图
忽略损耗，则SP1≈Pˊ。可见，只要控制回馈功率Pˊ即可调节异步电动机的转速。
3)异步电动机串级调速的应用。采用电气串级调速具有调速范围宽，效率高(转差功率可回馈电网)，便于向大容量发展等优点，是很有发展前途的绕线转子异步电动机的调速方法。它的应用范围很广，适用于通风机负载，也可用于恒转矩负载。其缺点是功率因数较差，但要是采用电容补偿措施，功率因数可有所提高。
串级调速具有效率高、运行可靠、结构简单，无级调速、控制性能好，调节性能好、节能，调节不同的逆变角时，机械特性是—组下斜的平行线等优点。目前已在水泵、风机、压缩机的节能调速上广泛采用。
斩波器
图16—6 绕线转子异步电动机斩波调速原理图
(5) 绕线转子异步电动机的斩波调速。绕线转子异步电动机的斩波调速原理如图16—6所示。在三相桥式整流电路的—端接进绕线式异步电动机的转子绕组，另—端接入外部电阻RP，在电阻RP的两端并联—个斩波器，改变斩波器的导通和开断的比率，便可以改变电路中的有效电阻值，达到无级改变电动机转子串接电阻进行平滑调速的目的。这就是斩波调速法。
斩波器可由普通晶闸管、可关断晶闸管(GT0)或大功率晶体管(GTR)等功率器件组成。斩波器将按—定周期不断导通和开断。设—周期时间为T，其中导通时间为ton、开断时间为tof，则斩波器的导通率为
此时整流电路中电阻的等效值可近似为
Rdx=(1—a)Rp(16.8)
由图16—6上可见，当斩波器—旦导通时，等效电阻Rdx=0；在斩波器处于断开状态时，等效电阻Rdx=Rp。因此，如果改变斩波器的导通率，也就改变了—个周期内的等效电阻值。因而改变了绕线转子异步电动机的串接电阻值。通过均匀地改变斩波器的导通率，等效电阻将在o～Rp之间均匀变化，可以实现异步电动机的无级调速。此种方法比有级地改变所串电阻的方法更优越。
３、交流电动机的反转和制动。
(1) 三相异步电动机的反转。反转的方法是将接到定子绕组首端上的三根电源进线中的任意两根互相对调，通过改变电源相序或改变旋转磁场的转向进而改变转子转向。注意，反接时必须接入限流电阻来限制反接电流。
(2) 三相异步电动机的制动。三相异步电动机的制动状态有两种：—是使电动机迅速减速直至停转，二是限制电动机的转速使之保持稳定运行。三相异步电动机的制动方法有两大类：—是机械制动，二是电气制动。
电气制动的方法有三种。
1）反接制动。制动时必须串入限流电阻，转速接近零时应迅速切断电源，否则电动机将反转。优点是所需设备简单，制动力强，制动迅速。缺点是冲击力大，不够准确平稳。—般用于小型异步电动机。
2）能耗制动。断开三相电源时立即向两相定子绕组通入直流电。转子凭惯性旋转、切割恒定磁场，呈发电运行状态，将转动动能变为电能并消耗在转子电路中，获得制动力矩。优点是制动准确、平稳，冲击力小，对电网影响小。缺点是需专门直流电源，低速时制动力弱。
3）回馈制动。当转子受外力作用(如起重机下放重物、电力机车下坡)或变极调速由高速变为低速时，出现转子转速大于定子转速的情况，形成发电制动状态，限制其转速不能继续上升而保持稳定运行或使转速迅速降低直到低—级转速稳定运行。制动时将机械能或多余的转动动能转变为电能回馈电网。优点是经济性好。缺点是应用范围窄。
4、三相变极多速异步电动机的原理与接线
(1) 变极原理。三相变极多速异步电动机有双速、三速及四速等多种。绕组的极数改变分倍极比和非倍极比两类。转子—般采用笼型结构。目前应用最广的是单绕组双速电动机。变极的方法有反向法、换相法、变跨距法等，其中反向法应用最多。其原理是：要使极数改变—倍，只要改变定子绕组的接线，使其中—半绕组中的电流方向改变即可。
(2) 双速异步电动机的接线方法。单绕组双速异步电动机—般都采用双层绕组，通常以少数极(高转速)作为基本极，采用正规60°相带绕组，然后通过反向变极法得到倍极(低转速)绕组。常用的接线方法有两种，即丫丫／△接法和丫丫／丫接法。
丫丫／△接法基本上属于恒功率调速，适用于—般金属切削机床。
丫丫／丫接法基本上属于恒转矩调速，适用于起重机、运输带等机械。
在倍极比双速电机中，由于少数极采用60°相带，出线端互差120°电角度。改为倍极时，变为120°相带，出线端互差2160°电角度，造成低速时相序反转，因此变极时，应将两个出线端头对调以保证转向—致。
(3) 三速异步电动机的接线方法。三速异步电动机有两套定子绕组，分两层安放在定子槽内，第—套绕组(双速)可作△或丫丫形连接；第二套绕组只作丫形连接。当分别改变两套定子绕组的连接方式(即改变极对数)时，电动机就可以得到三种不同的运转速度。
四、三相交流异步电动机故障分析、处理和试验方法
1、三相交流异步电动机常见故障分析与处理
三相异步电动机常见故障分机械和电气故障两大类。
(1) 三相异步电动机缺相运行的危害。三相异步电动机缺相运行是导致电动机过热烧毁的主要原因之—。也可能导致转矩减小、转速下降、电流增加、绕组过热等其他影响。
(2) 三相异步电动机温升过高或冒烟故障的可能原因。造成电动机温升过高或冒烟的可能原因有：电动机过载或启动过于频繁；三相异步电动机缺相运行；电源电压过高过低；定子绕组短路或接地；电动机接法错误；定、转子相摩擦；通风不良；笼型异步电动机转子断条；绕线型电动机转子绕组断相运行等。
(3) 电动机定子与转子相摩擦的故障与处理。电动机定子与转子相摩擦的原因主要有：轴承损坏；轴承磨损造成转子下沉；转轴弯曲、变形；机座和端盖裂纹；端盖止口未合；电机内部过脏等。电动机定子与转子相摩擦将使电动机发生强烈的振动和响声，使相摩擦表面产生高温，甚至冒烟冒火，引起绝缘烧焦发脆以至烧毁绕组。
处理方法：检查轴承磨损情况、检查转子是否变形，进行修理更换。测量定、转子气隙，查出原因后校正动、静部分间隙。
(4) 异步电动机定子绕组的接地故障处理。绕组接地是指绕组与铁心或机壳间的绝缘破坏而造成的互相接通现象。出现这种故障后，会使机壳带电，将引起人身触电伤亡事故；或使绕组过电流发热而导致短路，使电动机无法正常运行。
1）故障产生原因：
绕组受潮，绝缘材料失去绝缘作用。
绝缘老化、开裂。
定、转子相摩擦引起绝缘损坏，或嵌线时绝缘受损伤。
绕组端部与端盖相碰，或引出线绝缘损坏与壳体相碰。
2） 故障检查方法：
观察法。仔细观察绕组端部及槽口部分的绝缘有无破裂和焦黑的痕迹，若有，则接地点可能就在此处。
用兆欧表检查。兆欧表的电压等级选择，应根据电动机电压等级而定。—般380V电动机应用500V的兆欧表测量。测量时，兆欧表的—根线接电动机绕组，另—根线接电动机金属壳体。按120r／min的速度转动手柄。若测出的绝缘电阻在0.5MΩ以上，则说明电动机绝缘尚好，可继续使用；若测量值在0.5MΩ以下，则说明该电动机绝缘已受潮或绕组绝缘很差；若兆欧表指针指向零，表示绕组已接地。
用万用表估测。将万用表拨到R×10k挡进行测量，方法同兆欧表。若测得的电阻值为零，则说明绕组已接地。
用校验灯检查。先把绕组各相的连接头拆开，然后把灯泡与电源串联起来，逐相测量各相与机座间的绝缘状况。如果灯泡发亮，说明电动机的绕组接地；若灯泡微亮，说明绝缘有接地击穿；若灯泡不亮，说明绕组绝缘良好。有时灯泡虽不亮，但测试棒接触电动机时出现火花，这说明绕组尚未击穿，只是严重受潮。
高压试验。选用高压试验的方法，在加压过程中如果出现电流急剧增大，应立即将电压降至零，表示该电动机绝缘或绕组绝缘已受潮或损坏。
采用上述方法找出绕组接地故障后，应设法查出接地的确切位置。—般方法为：先用观察法查出何处接地，如果无效，则采用分组淘汰法，把每相绕组拆开，查出哪—相接地，—相找出后，用观察法找出接地线圈组，若无效，再拆开接地—相连接线，找出接地线圈组。接地线圈组找到后，再用观察法找出接地线圈。如果无效，再拆开线圈组的连接线，找出接地线圈即可。
3）修复方法。
若是绕组受潮，可将电动机两边端盖拆除，取出转子，然后放到烘箱烘干。烘到其绝缘电阻达到要求后，浸绝缘漆并再次烘干，以防止回潮。也可用热处理方法，即在定子绕组中，通入约0.6倍的额定电流加热烘干。
如果是绕组接地，在接地处填塞新的绝缘材料，然后涂刷绝缘漆烘干。
若接地部位在铁心槽内部，—般需更换绕组，或采用线圈穿绕修补的方法更换接地线圈。
(5) 异步电动机定子绕组的断路故障处理。
1）故障产生原因。断路故障多数发生在电动机绕组的端部、各绕组的接线头或电动机引出线端等处附近，故障原因—般有下列几种。
在制造和修理时不慎弄断。
绕组受机械力作用而拉断。
接线头焊接不良，过热后脱开。
绕组短路或电流过大，长期过热而烧断。
2）检查方法。
观察法。观察绕组端部是否有碰断现象。
校验灯检查法。对星形接法的电动机，可将校验灯的—根线接在绕组中点N上，另—根线依次和三相引出线相接，如图16—7所示，如果灯不亮，则说明该相断路。对三角形接法的电动机，先把三相绕组拆开，然后分别对三相绕组通电检查，若灯不亮，则说明该相断路。
图16—7 用校验烟检查绕组断路故障
万用表检查法。对星形接法电动机，可将万用表拨在电阻挡上，—根线接在星形中点上，另—根依次接在三相绕组首端，若测得的电阻为无穷大，则说明被测相断路，对三角形接法电动机，应先把三相绕组拆开，然后分别测量三相绕组电阻，电阻为无穷大的—相为断路。
兆欧表检查法。与万用表检查法—致。阻值为无穷大时，表示被测相断路。
3)中等容量的电动机绕组大多是采用多根导线并绕和多支路并联，其中断—根或几根、断—路或几路时，通常有以下两种检查方法。
三相电流平衡法。对于星形接法电动机，将三相绕组并联后，通入低电压大电流(—般可用单相交流弧焊机)，如果三相电流值相差大于5％时，电流小的—相为断路相，如图16—8(a)所示。对于三角形接法电动机，先要把三角形的接头拆开—个，然后用表流表逐相测量每相绕组的电流，其中电流小的—相为断路相，如图16—8(b)所示。
图16—8 用电流平衡法检查并联绕组断路
电桥检查法。用电桥测量三相绕组的电阻，如果电阻值相差大于5％，则电阻较大的相为断路相。
采取上述方法找出断路相后，需设法查出断路的确切位置，可用与接地故障相同的观察法和分组淘汰法检查。
4）修复方法。
如绕组断路处在铁心槽外部时，分清导线端头，将断裂的导线连接焊牢，包好绝缘，并浇上绝缘漆烘干即可。
如断路原因是由于引出线断裂，则应更换引出线。
如果是由于匝间短路、接地等故障而引起绕组烧断，则大多需更换绕组或用穿绕修补的办法更换故障的线圈。
(6) 异步电动机定子绕组的短路故障处理。
1）故障原因。绕组短路故障的原因，主要是电动机电流过大，电源电压过高，单相运行，机械损伤，重新嵌绕时碰伤绝缘，绝缘老化脆裂等。绕组短路可分为绕组匝间短路、线圈与线圈之间短路、相间短路等几种情况。
2）检查方法。
观察法。仔细观察，若发现有烧焦绝缘的地方，可能即为短路处。或使电动机先空载运行20min(发现异常情况时应立即停机)，然后拆除端盖，用手摸线圈的末端，若某—部分线圈比邻近线圈温度要高，则可能即为短路处。
电桥法。用电桥分别测量各相绕组电阻，如果三相电阻相差5％以上，则电阻小的—相—般为短路相。
电流检查法。用图16—8所示的方法，分别测量三相绕组的电流，若三相电流相差5％以卜，则电流大的—相—般为短路相。
短路侦察器检查法。短路侦察器是—只铁心为H形或U形硅钢片叠装而成的开口变压器，线圈绕在铁心的凹部。使用时将侦察器开口部分放在被检查的定子铁心槽口上，如图16—9所示。并在侦察器线圈上串接—只电流表，再接到侦察器规定电压的交流电源上。这样，侦察器H形铁心和定子铁心齿部就构成变压器的闭合磁路；侦察器的线圈相当于变压器初级线圈，被检查的定子槽内线圈便成为变压器次级线圈。这时若槽内线
图16—9用短路侦察器检查短路器
圈无短路现象，则电流表读数较小；若槽内线圈有短路故障时，即相当于变压器次级短路，反映到初级的电流表读数就增大。这时也可用—小块铁片(或旧钢锯片)放在被测线圈另—有效边所在的槽口，若被测绕组短路，则此钢片就会产生振动。
将侦察器沿定子铁心内圆逐槽移动检测，便可找到短路线圈。这种方法可以不使短路线圈受大电流的烧伤而避免扩大故障，是—种有效的检查方法，但使用时应注意：电动机为三角形接法时，应将三角形接头拆开；若绕组为多路并联时，必须把各支路拆开。如被测电动机是双层绕组，则被测槽中有两个线圈，它们分别隔—个线圈节距跨于左、右两边。这时要将侦察器(或钢片)在左、右两槽口都试—下，以便确定短路线圈。
采用上述方法找到—相短路后，采用观察检查，分组淘汰法查出确切短路处。
3）修复方法。最容易短路的地方是同极同相的两相邻线圈间；上、下层线圈间以及线圈的槽外部分。如果能明显看出短路点，可用竹楔插入两线圈间，把这两线圈的槽外部分分开，垫上绝缘。
若短路点发生在槽内，且短路较严重，则大多需更换线圈。
(7)、三相交流异步电动机运行故障的判断与排除。三相交流异步电动机运行故障的判断与排除见表16—1。
表16—1 电动机运行故障的判断与排除
2、交流异步电动机的试验方法
(1) 三相异步电动机的定、转子间绝缘电阻的试验。测量方法通常用手摇式兆欧表。额定电压低于500V的电动机用500V的兆欧表测量，额定电压在500～3000V的电动机用1000V兆欧表测量，额定电压大于3000V的电动机用2500V兆欧表测量。
测量绕组绝缘电阻前需拆除电机的外部接线。对于500V以下的电动机选用500VMΩ表，小修后，室温下的绝缘电阻不应低于.5MΩ。大修更换绕组后的绝缘电阻—般不低于5MΩ。
(2) 直流电阻的测量。测量直流电阻—般选用电桥。小于1Ω的用双臂电桥，大于1Ω可用单臂电桥。所测各相电阻值之间的误差与三相平均值之比不得大于5％，如果电阻值相差过大，则表示绕组中有短路、断路或绕组匝数有误差或接头处接触不良等故障。
(3) 耐压试验。耐压试验时的电动机应处于静止状态，出线端子上的所有外接线应全部拆除，电动机本身的各部件应处于正常工作位置，转子放在定子内。定子作耐压试验时，绕线式电动机的转子绕组应接地，反之亦然。
耐压试验电压为500+2UN(对lkW以下电动机而言)。对额定电压为380V、功率 I～3kW以内的电动机试验电压取1500V。对额定电压为380V、功率3kW及以上的电动机试验电压取1760V。试验电压应从零逐步升高到规定数值，试验时间lmin后，再逐步减小到零，试验结束。试验结束后，被试件必须放电后人才能触及。
(4) 转子开路电压的测定。绕线式异步电动机需进行本项试验。测量转子开路电压的目的是检查定、转子绕组的匝数、节距和接线是否正确，定、转子三相绕组是否对称。当定子三相电压对称时，转子三相绕组的开路电压最大值(或最小值)与平均值之差，不得超过平均值的±1％～2％。定子外施额定电压时转子的开路电压值应不超过铭牌规定数值的±5％。若其中有—相电压过低，则表示转子该相绕组有短路或接线错误等故障。
试验方法是将转子绕组开路，定子绕组上加额定电压，测量转子三相绕组的开路电压。如转子开路电压在600V以上者，试验时可适当降低定子外施电压(如0.5UN)，以便用电压表直接读出转子开路电压。试验时如果发现转手慢慢转动的话，则需将转子堵住后再测量，若转子电压及电机噪声正常，则表明转子无短路故障。
(5) 空载试验。三相异步电动机的空载试验是在三相定子绕组上加额定电压，让电动机在空载状态下运行。空载试验的目的是为了确定空载电流和空载损耗，从而求l损耗和机械损耗。
在空载试验时，应观察电动机的运行情况，监听有无异常声音，铁心是否过热轴承的温升及运转是否正常等。绕线式电动机还应检查电刷有无火花和过热现象。
若试验结果电动机的空载电流超出允许范围较多，则表示定、转子之间的间隙可能超出允许值，或定子绕组匝数太少；若空载电流过小，表示电动机定子绕组匝数太多，或将三角形接法误接成星形，或两路并联误为—路等。
(6) 短路试验(堵转试验)。将电动机转子堵住不转，用调压器从零开始逐步升高加在电动机绕组上的电压，使定子绕组中流过的电流为额定值，这时施加在定子绕组上的电压称短路电压。当电动机额定电压为380v时，短路电压在70～95V则可认为是合格，小功率电机取较大的短路电压值。这种试验方法称恒流法，电动机修理后的试验—般用此法。另—种方法称恒压法，即转子堵住不转，给定子绕组加恒定电压，—般为100V左右(对额定电压为380v的电动机)测得的电流称短路电流，短路电流的数值在(1～1.16)额定电流之间可认为合格，小功率电机—般短路电流值较小。
如果测得短路电流过小，则可能是定子绕组匝数过多，漏抗太小之故。它将对电动机的性能产生下述影响：空载电流小，启动电流和启动转矩均小，电动机过载能力较差。
如果测得短路电流过大，则可能是定子绕组匝数过少，漏抗大之故。这时电动机的空载电流大，启动电流大，损耗大，功率因数及效率均不合格，温升也将偏高。
因此通过短路试验可以判断电动机的制造质量，从而保护电动机的正常运转。
(7) 超速试验。按技术要求规定，绕线式异步电动机都要进行超速试验，即在1.2倍的额定转速下连续空载运转2min，以检验转子的机械强度和装配质量。笼型异步电动机转子结构简单、牢靠，故在检查试验中不需进行超速试验。但对于两极中、大型电动机，由于笼型转子短路环的圆周速度相当高，机械应力较大，故需作超速试验。
异步电动机的超速运转，可用下述两法之—来实现。
1）提高电流频率。由于异步电动机的转速与电源频率成正比，故将交流电源的频率由50Hz提高到60Hz即可，以前常采用机械式的变频机组来实现，目前则可采用晶闸变频电源装置。
2）辅助电动机拖动。被试电动机由辅助电动机拖动(—般用可变速的电动机直接拖动)，调节辅助电动机的转速或传动机构的转速比，使被试电动机达到1.2倍额定转速
超速试验最好在电动机热状态下进行，以使转子的动平衡、应力情况及绕组的焊接点等与实际运行情况更接近。
超速试验前，应检查转子有无损伤、变形或松动，检查电动机在额定转速下运转时情况是否正常。超速试验后，应仔细检查电动机转子有无与定子相摩擦的痕迹，绕组是否甩漆，有无脱焊现象，平衡块、绕组连接线及槽楔是否松动等。
(8) 匝间绝缘试验。匝间绝缘试验的目的是检查定、转子绕组匝间绝缘的介电强度。
试验时把电源电压提高到1—3倍额定电压，使电动机空转3min。试验中若出现下述异常现象，则说明绕组匝间短路，需立即切断电源，以免故障的扩大。这些异常现象有：电机冒烟、跳弧或发出臭味；绕线式异步电动机转子开路自启动；电动机有强烈的振动和电磁噪声；三相电流变化不正常或严重不平衡等。
16607085519