三相非同步電動機
—、
三相非同步電動機的結構及原理
1、三相非同步電動機的基本結構
三相非同步電動機由定子和轉子兩大部分組成。定子主要由定子鐵心、定子繞組和機座等部件組成，其作用是用來產生旋轉磁場。轉子由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸等部件構成，轉子的作用是用來產生電磁轉矩。
籠型非同步電動機轉子鐵心—般採用斜槽結構，用0。5mm厚的矽鋼片疊壓而成。轉子繞組根據結構不同分為籠型和繞線型兩種。中、小型非同步電動機的鼠籠轉子—般採用鑄鋁轉子。
型號Y—315×—6表示：Y為電動機的系列代號，315為基座至輸出轉軸的中心高度（mm），×為機座類別（L為長機座，M為中機座，S為短機座），6為磁極數。
2、三相交流非同步電動機的轉動原理
當非同步電動機三相對稱定子繞組接通三相對稱交流電流時，定子電流便產生—個旋轉磁場，且以同步轉速旋轉。轉子導體開始是靜止的，故轉子導體將切割定子磁場而產生感應電勢併產生感應電流。轉子載流導體在磁場中受到電磁力作用，電磁力對轉軸形成—個電磁轉矩，其作用方向與旋轉磁場方向—致，拖著轉子沿著旋轉磁場方向旋轉，將輸入的電能變成轉子旋轉的機械能。
非同步電動機的轉子旋轉方向始終與旋轉磁場的方向—致，而旋轉磁場的方向取決於通入交流電的相序，因此任意對調電動機的兩根電源線，便可使電動機反轉。
二、
交流電機的額定力矩、過載能力及啟動力矩的計算
1、額定電磁轉距
額定電磁轉距的表示式：
（16。1）
式中，Pn—額定功率（W）；
Nn—額定轉速（r／min）。
2、過載能力
過載係數的表示式：
（16。2）
式中，Tm—最大轉距（N·m）；
Tn—額定轉距（N·m）。
非同步電動機的過載係數有很重要的意義，用它可以衡量電動機的短時過載能力和執行的穩定性。λ的值可在電動機技術資料資料中查到，通常λ=1。8～2。5左右。特殊用途的電動機（如起重、冶金用電動機），λ的值可達到3。3～3。4。
1、 最大轉矩
當S=Sm=時，轉矩T達到最大值：
Tm= （16。3）
由式（16。3）可知，最大轉矩與電壓的平方成正比；與頻率成反比；與轉子啟動時的漏電抗成反比。最大轉矩與轉子電阻的大小無關，因此改變轉子電阻的大小不會影響電動機的最大轉矩。
Sm稱為臨界轉差率，它與轉子電阻r2成正比，與轉子感抗X20成反比。—般Sm的值為0。4～。14之間，對於繞線式非同步電動機在轉子迴路串電阻，若增大電阻，當r2= X20時，Sm=1，電動機
有最大啟動力矩Tst=Tm，能實現過載啟動。
三、
三相非同步電動機的啟動、調速、反轉和制動
1、交流電動機的啟動
（1） 概述。電動機的啟動是指電動機加入電壓開始轉動到正常運轉為止的過程。電動機啟動時轉子電流很大，反映到電動機的定子側，使電動機的啟動電流大大超過額定電流，—般為額定電流的4～7倍。大啟動電流將引起兩種情況，—是大啟動電流線上路上產生很大的電壓降，影響同—線路上其他負載的正常工作，嚴重時還可能使本電動機的啟動轉矩太小而不啟動；二是經常需要啟動的電動機，往往造成繞組發熱，絕緣老化，從而縮短電動機的使用壽命。
為了避免大啟動電流對電機、電網的不良影響，要採取適當的啟動方法來降低啟動電流，滿足上述條件。
（2） 三相籠型非同步電動機的啟動如下。
1）籠型非同步電動機的直接啟動。電動機直接啟動又稱為全壓啟動，啟動時加在電動機定子繞組上的電壓為額定電壓，—臺電動機只需滿足下述三個條件中的—個，即能直接啟動。
①容量在7。5kW以下的三相非同步電動機。
②電動機在啟動瞬間造成電網電壓波動小於l％的，對於不經常啟動的電動機可放寬到15％；如有專用變壓器，其變壓器的容量大於等於5倍的電動機的功率，電動機允許直接頻繁啟動。
③滿足下列經驗公式的：
（16。5）
式中， St——公用變壓器容量（kVA）；
Pn——電動機的額定功率（kw）；
Ist/In——電動機啟動電流和額定電流之比。
電動機直接啟動的優點是啟動裝置簡單，可靠，成本低，啟動時間短，是小型非同步電動機常用的啟動方式。
2）籠型非同步電動機的降壓啟動：
①自耦變壓器降壓啟動。優點是降壓比例可調，可適用於丫形或△形接法的電動機。缺點是裝置體積大，投資較高。
②星—三角形降壓啟動。優點是裝置簡單，價格低。缺點是降壓比例固定為1／，只能用於△形接法的電動機。
③延邊三角形啟動。優點是降壓比例可調，所需裝置簡單。缺點是繞組抽頭多，結構複雜，只能用於△形接法的電動機。
④電阻（或電抗）降壓啟動。電抗啟動法—般用於高壓電動機。這種啟動方法在啟動電阻上耗能較多，若採用電抗器啟動，則體積大，成本高。
（3） 三相繞線式非同步電動機的啟動：
1）轉子串電阻啟動。啟動時增大轉子電阻，既減小啟動電流，又增大啟動轉矩。啟動後逐步減小轉子電阻，可獲得良好的啟動效能。適用於需要過載啟動的場合，如起重機、捲揚機、龍門吊車等。缺點是使用裝置較多，有—定能耗，而且啟動級數較少。
2）頻敏變阻器啟動。頻敏變阻器是—個三相電抗器，其鐵心用6～12mm鋼板製成，鐵損較大，因而等效電阻較大，而其等效電阻又隨電流頻率而變化，即頻率越高，等效電阻越大。因此，在啟動過程中，其等效電阻會隨轉速的升高，轉子頻率的減小而自動減小，啟動完畢時將其短接。優點是無級啟動，可獲得恆轉矩啟動。缺點是功率因數較低，啟動轉矩不大。
2、 交流電動機的調速
交流非同步電動機調速有三種方法：變極調速、變轉差率和變頻調速。
（1） 籠型非同步電動機的變極調速。透過對定子繞組引出線的不同連線，得到相應的極對數。變極調速只用於籠型非同步電動機，因為定子變極時，籠型轉子也能作相應的變極；繞線轉子電動機的轉子繞組極數是固定不變的，所以不能進行變極調速。
優點是所需裝置簡單。缺點是電動機繞組引出頭多，只能實現有級調速且級數較少。
（2） 變頻調速。透過改變電源的頻率來達到調節三相非同步電動機轉速的方法叫變頻調速。
變頻調速在基頻（即電動機額定頻率）以下調速時，必須與變頻相協調地變壓，通常稱這種控制為VVVF（Vary Voltage Vary Frequency，變壓變頻）。如果不這樣做，對於恆轉矩調速，在降低頻率時保持額定電壓UN不變，就將導致電動機磁通增大，勵磁電流迅速增大，使電動機在尚未帶生產機械做功時便已過熱了。
變頻調速中所用的變頻器接在市電電源與交流電機之間，它由整流器、濾波器及逆變器三部分組成。通用變頻器大多采用交—直－交變頻變壓方式，交—直—交變頻調速能實現平滑的無級調速，調速範圍寬，效率高，而且能充分發揮三相籠型非同步電動機的優點。缺點是變頻系統複雜，成本較高。隨著閘流體變頻技術的日趨完善，其應用前景看好，並有逐步取代直流電動機調速系統的趨勢。
變頻調速可分別實現恆過載能力、恆轉矩、恆功率的調速。
1）保持E1／f1=常數的調速。在降低頻率調速時，同時降低電源電壓U1，始終保持基E1／f1=常數，這是恆磁通控制方式。由電動機的電磁轉矩方程式可推出結論如下：當改變頻率調速時，若保持E1／f1=常數，則電磁轉矩T與頻率無關，並且最大轉矩Tm=常數，即能保持過載能力不變。這種調速方式為恆轉矩調速方式，機械特性亦較硬。在—定的靜差率要求下，調速範圍寬，轉速穩定性好，另外，電動機在正常負載執行時，轉差率S較小因此轉差功率較小，電動機效率較高，節能效果好。
2） 保持U1/F1=常數的調速。當降低電源頻率F1時，保持U1/F1=常數，則氣隙每極磁通量Φ≈常數。這時電動機的最大轉矩Tm≠常數，當F1接近額定頻率時，隨著F1的減小，Tm減小的不多，但是，當F1較低時，隨著F1的降低，Tm就減小得多了。
顯然保持U1/F1=常數的機械特性不如保持E1/f1=常數的機械特性，特別是在低頻低速時機械效能變壞了，但保持U1/F1=常數，降低頻率調速仍近似為恆轉矩調速方法。
3） 保持額定電壓Un不變的調速。保持定子的額定電壓Un不變，頻率越高，則磁通量Φ越低，這是—種降低磁通調速的方法，類似它勵直流電動機弱磁升速的情況。在保持Un不變，升高頻率時，由於f1較高，臨界轉差率Sm近似正比於1/f1，即將Sm減小，Tm則更小。
保持Un不變而升高頻率執行時，若定子電流I1保持額定不變，則轉差率s變化就很小，可近似認為是不變的，因此電動機的電磁功率Pm≈常數，所以這種調速方式近似為恆功率調速方式。
綜上所述，三相非同步電動機變頻調速具有很好的調速效能，可與直流電動機調速相媲美，但這種調速方法必須用—種能調壓的變頻裝置作為專用電源。近年來，多采用由閘流體或自關斷的功率電晶體器件組成的變頻器。目前變頻調速已經在很多領域內獲得廣泛應用，如軋鋼機、鼓風機、化工裝置及鐵道機車等場合。可以預期，隨著電子技術水平不斷提高，—些簡單可靠、效能優良、價格便宜的變頻調速電源裝置將不斷出現，變頻調速必將獲得更大的發展。
（3） 改變轉差率調速。
1）繞線轉子非同步電動機轉子串電阻調速。適用於恆轉矩負載，轉子電阻增大，則轉差率增大，轉速下降。注意，啟動電阻不能用來調速，調速電阻可以用來啟動。優點是裝置簡單，調速範圍尚可。缺點是機械特性變軟，有—定能耗，不適宜在低速下長期執行，輕載時調速範圍較窄。
2）籠型非同步電動機的調壓調速。—般適用於籠型電動機風機類負載。當電源電壓下降時，轉差率增大，轉速下降。優點是調速範圍較寬。缺點是隻能用於風機類負載。用於恆轉矩負載則調速範圍太窄，無實用價值。
（4） 繞線轉子非同步電動機的串級調速。為了改善繞線轉子非同步電動機轉子串電阻調速的效能，如克服低速時效率低的缺點，那麼能否將消耗在外串電阻上的大部分轉差功率Spem，送回到電網中去，或者由另—臺電動機吸收後轉換成機械功率去拖動負載呢？這樣達到的效果與轉子串電阻相同，又可以提高系統的執行效率。串級調速就是根據這—指導思想而設計出來的。
1）串級調速原理。串級調速是指在轉子上串人—個附加電動勢Ef，以調節電動機的轉速。附加電動勢Ef的方向，可與轉子電動勢方向相同或相反，其頻率則與轉子相同。附加電動勢Ef與轉子電動勢方向—致時，可使電動機加速，反之，則減速，改變附加電動勢Ef的大小就可改變電動機速度的大小。
2）串級調速的實現。實現串級調速的關鍵是在繞線轉子非同步電動機的轉子迴路中串人—個大小、相位可以自由調節，其頻率能自動隨轉速變化而變化，始終等於轉子頻率的附加電動勢。要獲得這樣—個變頻電源不是—件容易的事。因此，在工程上往往是先將轉子電動勢透過整流裝置變成直流電動勢，然後串入—個可控的附加直流電動勢去和它作用，從而避免了隨時變頻的麻煩。根據附加直流電動勢作用而吸收轉子轉差功率後的回饋方式不同，可將串級調速方法分為電動機回饋式串級調速和電氣串級調速。這裡我們只作簡單介紹電氣串級調速。
圖16—5中繞線轉子非同步電動機的轉子轉差電動勢、電流經三相整流器變為直流電動勢Eβ，再由閘流體逆變器將逆變器直流側直流電動勢Eβ逆變為交流，最後將交流電能經變壓器回饋給交流電網。此時Eβ可視為加到非同步電動機繞線轉子電路中的附加電動勢，控制逆變角β，就可改變Eβ的數值，亦即改變了引入轉子電路中的附加電動勢，可使轉子電流和電磁轉矩發生改變，從而實現了繞線轉子非同步電動機的串級調速。
圖16—5中，同時表明了非同步電動機繞線轉子轉差功率的轉換過程。圖中P1為非同步電動機的輸入功率，當P1≈PM時，（1—s）P1為負載機械功率，SP1為轉子轉差功率，Pˊ為回饋電網的功率。如
圖
16—
5 非同步電動機電氣串級調
速
原理圖
忽略損耗，則SP1≈Pˊ。可見，只要控制回饋功率Pˊ即可調節非同步電動機的轉速。
3）非同步電動機串級調速的應用。採用電氣串級調速具有調速範圍寬，效率高（轉差功率可回饋電網），便於向大容量發展等優點，是很有發展前途的繞線轉子非同步電動機的調速方法。它的應用範圍很廣，適用於通風機負載，也可用於恆轉矩負載。其缺點是功率因數較差，但要是採用電容補償措施，功率因數可有所提高。
串級調速具有效率高、執行可靠、結構簡單，無級調速、控制性能好，調節效能好、節能，調節不同的逆變角時，機械特性是—組下斜的平行線等優點。目前已在水泵、風機、壓縮機的節能調速上廣泛採用。
斬波器
圖16—
6 繞線轉子非同步電動機斬波調速原理圖
（5） 繞線轉子非同步電動機的斬波調速。繞線轉子非同步電動機的斬波調速原理如圖16—6所示。在三相橋式整流電路的—端接進繞線式非同步電動機的轉子繞組，另—端接入外部電阻RP，在電阻RP的兩端並聯—個斬波器，改變斬波器的導通和開斷的比率，便可以改變電路中的有效電阻值，達到無級改變電動機轉子串接電阻進行平滑調速的目的。這就是斬波調速法。
斬波器可由普通閘流體、可關斷閘流體（GT0）或大功率電晶體（GTR）等功率器件組成。斬波器將按—定週期不斷導通和開斷。設—週期時間為T，其中導通時間為ton、開斷時間為tof，則斬波器的導通率為
此時整流電路中電阻的等效值可近似為
Rdx=（1—a）Rp（16
.
8）
由圖16—6上可見，當斬波器—旦導通時，等效電阻Rdx=0；在斬波器處於斷開狀態時，等效電阻Rdx=Rp。因此，如果改變斬波器的導通率，也就改變了—個週期內的等效電阻值。因而改變了繞線轉子非同步電動機的串接電阻值。透過均勻地改變斬波器的導通率，等效電阻將在o～Rp之間均勻變化，可以實現非同步電動機的無級調速。此種方法比有級地改變所串電阻的方法更優越。
３、交流電動機的反轉和制動。
（1） 三相非同步電動機的反轉。反轉的方法是將接到定子繞組首端上的三根電源進線中的任意兩根互相對調，透過改變電源相序或改變旋轉磁場的轉向進而改變轉子轉向。注意，反接時必須接入限流電阻來限制反接電流。
（2） 三相非同步電動機的制動。三相非同步電動機的制動狀態有兩種：—是使電動機迅速減速直至停轉，二是限制電動機的轉速使之保持穩定執行。三相非同步電動機的制動方法有兩大類：—是機械制動，二是電氣制動。
電氣制動的方法有三種。
1）反接制動。制動時必須串入限流電阻，轉速接近零時應迅速切斷電源，否則電動機將反轉。優點是所需裝置簡單，制動力強，制動迅速。缺點是衝擊力大，不夠準確平穩。—般用於小型非同步電動機。
2）能耗制動。斷開三相電源時立即向兩相定子繞組通入直流電。轉子憑慣性旋轉、切割恆定磁場，呈發電執行狀態，將轉動動能變為電能並消耗在轉子電路中，獲得制動力矩。優點是制動準確、平穩，衝擊力小，對電網影響小。缺點是需專門直流電源，低速時制動力弱。
3）回饋制動。當轉子受外力作用（如起重機下放重物、電力機車下坡）或變極調速由高速變為低速時，出現轉子轉速大於定子轉速的情況，形成發電制動狀態，限制其轉速不能繼續上升而保持穩定執行或使轉速迅速降低直到低—級轉速穩定執行。制動時將機械能或多餘的轉動動能轉變為電能回饋電網。優點是經濟性好。缺點是應用範圍窄。
4、三相變極多速非同步電動機的原理與接線
（1） 變極原理。三相變極多速非同步電動機有雙速、三速及四速等多種。繞組的極數改變分倍極比和非倍極比兩類。轉子—般採用籠型結構。目前應用最廣的是單繞組雙速電動機。變極的方法有反向法、換相法、變跨距法等，其中反向法應用最多。其原理是：要使極數改變—倍，只要改變定子繞組的接線，使其中—半繞組中的電流方向改變即可。
（2） 雙速非同步電動機的接線方法。單繞組雙速非同步電動機—般都採用雙層繞組，通常以少數極（高轉速）作為基本極，採用正規60°相帶繞組，然後透過反向變極法得到倍極（低轉速）繞組。常用的接線方法有兩種，即丫丫／△接法和丫丫／丫接法。
丫丫／△接法基本上屬於恆功率調速，適用於—般金屬切削機床。
丫丫／丫接法基本上屬於恆轉矩調速，適用於起重機、運輸帶等機械。
在倍極比雙速電機中，由於少數極採用60°相帶，出線端互差120°電角度。改為倍極時，變為120°相帶，出線端互差2160°電角度，造成低速時相序反轉，因此變極時，應將兩個出線端頭對調以保證轉向—致。
（3） 三速非同步電動機的接線方法。三速非同步電動機有兩套定子繞組，分兩層安放在定子槽內，第—套繞組（雙速）可作△或丫丫形連線；第二套繞組只作丫形連線。當分別改變兩套定子繞組的連線方式（即改變極對數）時，電動機就可以得到三種不同的運轉速度。
四、
三相交流非同步電動機故障分析、處理和試驗方法
1、三相交流非同步電動機常見故障分析與處理
三相非同步電動機常見故障分機械和電氣故障兩大類。
（1） 三相非同步電動機缺相執行的危害。三相非同步電動機缺相執行是導致電動機過熱燒燬的主要原因之—。也可能導致轉矩減小、轉速下降、電流增加、繞組過熱等其他影響。
（2） 三相非同步電動機溫升過高或冒煙故障的可能原因。造成電動機溫升過高或冒煙的可能原因有：電動機過載或啟動過於頻繁；三相非同步電動機缺相執行；電源電壓過高過低；定子繞組短路或接地；電動機接法錯誤；定、轉子相摩擦；通風不良；籠型非同步電動機轉子斷條；繞線型電動機轉子繞組斷相執行等。
（3） 電動機定子與轉子相摩擦的故障與處理。電動機定子與轉子相摩擦的原因主要有：軸承損壞；軸承磨損造成轉子下沉；轉軸彎曲、變形；機座和端蓋裂紋；端蓋止口未合；電機內部過髒等。電動機定子與轉子相摩擦將使電動機發生強烈的振動和響聲，使相摩擦表面產生高溫，甚至冒煙冒火，引起絕緣燒焦發脆以至燒燬繞組。
處理方法：檢查軸承磨損情況、檢查轉子是否變形，進行修理更換。測量定、轉子氣隙，查出原因後校正動、靜部分間隙。
（4） 非同步電動機定子繞組的接地故障處理。繞組接地是指繞組與鐵心或機殼間的絕緣破壞而造成的互相接通現象。出現這種故障後，會使機殼帶電，將引起人身觸電傷亡事故；或使繞組過電流發熱而導致短路，使電動機無法正常執行。
1）故障產生原因：
①繞組受潮，絕緣材料失去絕緣作用。
②絕緣老化、開裂。
③定、轉子相摩擦引起絕緣損壞，或嵌線時絕緣受損傷。
④繞組端部與端蓋相碰，或引出線絕緣損壞與殼體相碰。
2） 故障檢查方法：
①觀察法。仔細觀察繞組端部及槽口部分的絕緣有無破裂和焦黑的痕跡，若有，則接地點可能就在此處。
②用兆歐表檢查。兆歐表的電壓等級選擇，應根據電動機電壓等級而定。—般380V電動機應用500V的兆歐表測量。測量時，兆歐表的—根線接電動機繞組，另—根線接電動機金屬殼體。按120r／min的速度轉動手柄。若測出的絕緣電阻在0。5MΩ以上，則說明電動機絕緣尚好，可繼續使用；若測量值在0。5MΩ以下，則說明該電動機絕緣已受潮或繞組絕緣很差；若兆歐表指標指向零，表示繞組已接地。
③用萬用表估測。將萬用表撥到R×10k擋進行測量，方法同兆歐表。若測得的電阻值為零，則說明繞組已接地。
④用校驗燈檢查。先把繞組各相的連線頭拆開，然後把燈泡與電源串聯起來，逐相測量各相與機座間的絕緣狀況。如果燈泡發亮，說明電動機的繞組接地；若燈泡微亮，說明絕緣有接地擊穿；若燈泡不亮，說明繞組絕緣良好。有時燈泡雖不亮，但測試棒接觸電動機時出現火花，這說明繞組尚未擊穿，只是嚴重受潮。
⑤高壓試驗。選用高壓試驗的方法，在加壓過程中如果出現電流急劇增大，應立即將電壓降至零，表示該電動機絕緣或繞組絕緣已受潮或損壞。
採用上述方法找出繞組接地故障後，應設法查出接地的確切位置。—般方法為：先用觀察法查出何處接地，如果無效，則採用分組淘汰法，把每相繞組拆開，查出哪—相接地，—相找出後，用觀察法找出接地線圈組，若無效，再拆開接地—相連線線，找出接地線圈組。接地線圈組找到後，再用觀察法找出接地線圈。如果無效，再拆開線圈組的連線線，找出接地線圈即可。
3）修復方法。
①若是繞組受潮，可將電動機兩邊端蓋拆除，取出轉子，然後放到烘箱烘乾。烘到其絕緣電阻達到要求後，浸絕緣漆並再次烘乾，以防止回潮。也可用熱處理方法，即在定子繞組中，通入約0。6倍的額定電流加熱烘乾。
②如果是繞組接地，在接地處填塞新的絕緣材料，然後塗刷絕緣漆烘乾。
③若接地部位在鐵心槽內部，—般需更換繞組，或採用線圈穿繞修補的方法更換接地線圈。
（5） 非同步電動機定子繞組的斷路故障處理。
1）故障產生原因。斷路故障多數發生在電動機繞組的端部、各繞組的接線頭或電動機引出線端等處附近，故障原因—般有下列幾種。
①在製造和修理時不慎弄斷。
②繞組受機械力作用而拉斷。
③接線頭焊接不良，過熱後脫開。
④繞組短路或電流過大，長期過熱而燒斷。
2）檢查方法。
①觀察法。觀察繞組端部是否有碰斷現象。
②校驗燈檢查法。對星形接法的電動機，可將校驗燈的—根線接在繞組中點N上，另—根線依次和三相引出線相接，如圖16—7所示，如果燈不亮，則說明該相斷路。對三角形接法的電動機，先把三相繞組拆開，然後分別對三相繞組通電檢查，若燈不亮，則說明該相斷路。
圖16—
7 用校驗煙檢查繞組斷路故障
③萬用表檢查法。對星形接法電動機，可將萬用表撥在電阻擋上，—根線接在星形中點上，另—根依次接在三相繞組首端，若測得的電阻為無窮大，則說明被測相斷路，對三角形接法電動機，應先把三相繞組拆開，然後分別測量三相繞組電阻，電阻為無窮大的—相為斷路。
④兆歐表檢查法。與萬用表檢查法—致。阻值為無窮大時，表示被測相斷路。
3）中等容量的電動機繞組大多是採用多根導線並繞和多支路並聯，其中斷—根或幾根、斷—路或幾路時，通常有以下兩種檢查方法。
① 三相電流平衡法。對於星形接法電動機，將三相繞組並聯後，通入低電壓大電流（—般可用單相交流弧焊機），如果三相電流值相差大於5％時，電流小的—相為斷路相，如圖16—8（a）所示。對於三角形接法電動機，先要把三角形的接頭拆開—個，然後用表流表逐相測量每相繞組的電流，其中電流小的—相為斷路相，如圖16—8（b）所示。
圖16—
8 用電流平衡法檢查並聯繞組斷路
② 電橋檢查法。用電橋測量三相繞組的電阻，如果電阻值相差大於5％，則電阻較大的相為斷路相。
採取上述方法找出斷路相後，需設法查出斷路的確切位置，可用與接地故障相同的觀察法和分組淘汰法檢查。
4）修復方法。
①如繞組斷路處在鐵心槽外部時，分清導線端頭，將斷裂的導線連線焊牢，包好絕緣，並澆上絕緣漆烘乾即可。
②如斷路原因是由於引出線斷裂，則應更換引出線。
③如果是由於匝間短路、接地等故障而引起繞組燒斷，則大多需更換繞組或用穿繞修補的辦法更換故障的線圈。
（6） 非同步電動機定子繞組的短路故障處理。
1）故障原因。繞組短路故障的原因，主要是電動機電流過大，電源電壓過高，單相執行，機械損傷，重新嵌繞時碰傷絕緣，絕緣老化脆裂等。繞組短路可分為繞組匝間短路、線圈與線圈之間短路、相間短路等幾種情況。
2）檢查方法。
①觀察法。仔細觀察，若發現有燒焦絕緣的地方，可能即為短路處。或使電動機先空載執行20min（發現異常情況時應立即停機），然後拆除端蓋，用手摸線圈的末端，若某—部分線圈比鄰近線圈溫度要高，則可能即為短路處。
②電橋法。用電橋分別測量各相繞組電阻，如果三相電阻相差5％以上，則電阻小的—相—般為短路相。
③電流檢查法。用圖16—8所示的方法，分別測量三相繞組的電流，若三相電流相差5％以卜，則電流大的—相—般為短路相。
④短路偵察器檢查法。短路偵察器是—只鐵心為H形或U形矽鋼片疊裝而成的開口變壓器，線圈繞在鐵心的凹部。使用時將偵察器開口部分放在被檢查的定子鐵心槽口上，如圖16—9所示。並在偵察器線圈上串接—只電流表，再接到偵察器規定電壓的交流電源上。這樣，偵察器H形鐵心和定子鐵心齒部就構成變壓器的閉合磁路；偵察器的線圈相當於變壓器初級線圈，被檢查的定子槽內線圈便成為變壓器次級線圈。這時若槽內線
圖
16—
9用短路偵察器檢查短路器
圈無短路現象，則電流表讀數較小；若槽內線圈有短路故障時，即相當於變壓器次級短路，反映到初級的電流表讀數就增大。這時也可用—小塊鐵片（或舊鋼鋸片）放在被測線圈另—有效邊所在的槽口，若被測繞組短路，則此鋼片就會產生振動。
將偵察器沿定子鐵心內圓逐槽移動檢測，便可找到短路線圈。這種方法可以不使短路線圈受大電流的燒傷而避免擴大故障，是—種有效的檢查方法，但使用時應注意：電動機為三角形接法時，應將三角形接頭拆開；若繞組為多路並聯時，必須把各支路拆開。如被測電動機是雙層繞組，則被測槽中有兩個線圈，它們分別隔—個線圈節距跨於左、右兩邊。這時要將偵察器（或鋼片）在左、右兩槽口都試—下，以便確定短路線圈。
採用上述方法找到—相短路後，採用觀察檢查，分組淘汰法查出確切短路處。
3）修復方法。最容易短路的地方是同極同相的兩相鄰線圈間；上、下層線圈間以及線圈的槽外部分。如果能明顯看出短路點，可用竹楔插入兩線圈間，把這兩線圈的槽外部分分開，墊上絕緣。
若短路點發生在槽內，且短路較嚴重，則大多需更換線圈。
（7）、三相交流非同步電動機執行故障的判斷與排除。三相交流非同步電動機執行故障的判斷與排除見表16—1。
表16—
1 電動機執行故障的判斷與排除
2、交流非同步電動機的試驗方法
（1） 三相非同步電動機的定、轉子間絕緣電阻的試驗。測量方法通常用手搖式兆歐表。額定電壓低於500V的電動機用500V的兆歐表測量，額定電壓在500～3000V的電動機用1000V兆歐表測量，額定電壓大於3000V的電動機用2500V兆歐表測量。
測量繞組絕緣電阻前需拆除電機的外部接線。對於500V以下的電動機選用500VMΩ表，小修後，室溫下的絕緣電阻不應低於。5MΩ。大修更換繞組後的絕緣電阻—般不低於5MΩ。
（2） 直流電阻的測量。測量直流電阻—般選用電橋。小於1Ω的用雙臂電橋，大於1Ω可用單臂電橋。所測各相電阻值之間的誤差與三相平均值之比不得大於5％，如果電阻值相差過大，則表示繞組中有短路、斷路或繞組匝數有誤差或接頭處接觸不良等故障。
（3） 耐壓試驗。耐壓試驗時的電動機應處於靜止狀態，出線端子上的所有外接線應全部拆除，電動機本身的各部件應處於正常工作位置，轉子放在定子內。定子作耐壓試驗時，繞線式電動機的轉子繞組應接地，反之亦然。
耐壓試驗電壓為500+2UN（對lkW以下電動機而言）。對額定電壓為380V、功率 I～3kW以內的電動機試驗電壓取1500V。對額定電壓為380V、功率3kW及以上的電動機試驗電壓取1760V。試驗電壓應從零逐步升高到規定數值，試驗時間lmin後，再逐步減小到零，試驗結束。試驗結束後，被試件必須放電後人才能觸及。
（4） 轉子開路電壓的測定。繞線式非同步電動機需進行本項試驗。測量轉子開路電壓的目的是檢查定、轉子繞組的匝數、節距和接線是否正確，定、轉子三相繞組是否對稱。當定子三相電壓對稱時，轉子三相繞組的開路電壓最大值（或最小值）與平均值之差，不得超過平均值的±1％～2％。定子外施額定電壓時轉子的開路電壓值應不超過銘牌規定數值的±5％。若其中有—相電壓過低，則表示轉子該相繞組有短路或接線錯誤等故障。
試驗方法是將轉子繞組開路，定子繞組上加額定電壓，測量轉子三相繞組的開路電壓。如轉子開路電壓在600V以上者，試驗時可適當降低定子外施電壓（如0。5UN），以便用電壓表直接讀出轉子開路電壓。試驗時如果發現轉手慢慢轉動的話，則需將轉子堵住後再測量，若轉子電壓及電機噪聲正常，則表明轉子無短路故障。
（5） 空載試驗。三相非同步電動機的空載試驗是在三相定子繞組上加額定電壓，讓電動機在空載狀態下執行。空載試驗的目的是為了確定空載電流和空載損耗，從而求l損耗和機械損耗。
在空載試驗時，應觀察電動機的執行情況，監聽有無異常聲音，鐵心是否過熱軸承的溫升及運轉是否正常等。繞線式電動機還應檢查電刷有無火花和過熱現象。
若試驗結果電動機的空載電流超出允許範圍較多，則表示定、轉子之間的間隙可能超出允許值，或定子繞組匝數太少；若空載電流過小，表示電動機定子繞組匝數太多，或將三角形接法誤接成星形，或兩路並聯誤為—路等。
（6） 短路試驗（堵轉試驗）。將電動機轉子堵住不轉，用調壓器從零開始逐步升高加在電動機繞組上的電壓，使定子繞組中流過的電流為額定值，這時施加在定子繞組上的電壓稱短路電壓。當電動機額定電壓為380v時，短路電壓在70～95V則可認為是合格，小功率電機取較大的短路電壓值。這種試驗方法稱恆流法，電動機修理後的試驗—般用此法。另—種方法稱恆壓法，即轉子堵住不轉，給定子繞組加恆定電壓，—般為100V左右（對額定電壓為380v的電動機）測得的電流稱短路電流，短路電流的數值在（1～1。16）額定電流之間可認為合格，小功率電機—般短路電流值較小。
如果測得短路電流過小，則可能是定子繞組匝數過多，漏抗太小之故。它將對電動機的效能產生下述影響：空載電流小，啟動電流和啟動轉矩均小，電動機過載能力較差。
如果測得短路電流過大，則可能是定子繞組匝數過少，漏抗大之故。這時電動機的空載電流大，啟動電流大，損耗大，功率因數及效率均不合格，溫升也將偏高。
因此透過短路試驗可以判斷電動機的製造質量，從而保護電動機的正常運轉。
（7） 超速試驗。按技術要求規定，繞線式非同步電動機都要進行超速試驗，即在1。2倍的額定轉速下連續空載運轉2min，以檢驗轉子的機械強度和裝配質量。籠型非同步電動機轉子結構簡單、牢靠，故在檢查試驗中不需進行超速試驗。但對於兩極中、大型電動機，由於籠型轉子短路環的圓周速度相當高，機械應力較大，故需作超速試驗。
非同步電動機的超速運轉，可用下述兩法之—來實現。
1）提高電流頻率。由於非同步電動機的轉速與電源頻率成正比，故將交流電源的頻率由50Hz提高到60Hz即可，以前常採用機械式的變頻機組來實現，目前則可採用晶閘變頻電源裝置。
2）輔助電動機拖動。被試電動機由輔助電動機拖動（—般用可變速的電動機直接拖動），調節輔助電動機的轉速或傳動機構的轉速比，使被試電動機達到1。2倍額定轉速
超速試驗最好在電動機熱狀態下進行，以使轉子的動平衡、應力情況及繞組的焊接點等與實際執行情況更接近。
超速試驗前，應檢查轉子有無損傷、變形或鬆動，檢查電動機在額定轉速下運轉時情況是否正常。超速試驗後，應仔細檢查電動機轉子有無與定子相摩擦的痕跡，繞組是否甩漆，有無脫焊現象，平衡塊、繞組連線線及槽楔是否鬆動等。
（8） 匝間絕緣試驗。匝間絕緣試驗的目的是檢查定、轉子繞組匝間絕緣的介電強度。
試驗時把電源電壓提高到1
—
3倍額定電壓，使電動機空轉3min。試驗中若出現下述異常現象，則說明繞組匝間短路，需立即切斷電源，以免故障的擴大。這些異常現象有：電機冒煙、跳弧或發出臭味；繞線式非同步電動機轉子開路自啟動；電動機有強烈的振動和電磁噪聲；三相電流變化不正常或嚴重不平衡等。
