孙浩
摘 要：三相异步电动机，以其结构简单，运行可靠，价格低廉，制造方便，极为广泛的应用于各行各业。根据转子绕组结构的不同，可分为笼型转子和绕线型转子，它们的运行特性和调速方法有着很大的不同。
关键词：起动方式；调速；故障原因；处理方法
1 三相异步电动机的起动方式
1.1 笼型异步机直接起动
该方法是，将异步机直接接到具有定子额定电压的电源上，优点：起动转矩大，起动时间短，操作控制设备简单。缺点：起动电流大（一般是电机额定电流4～7倍）。如果电网的容量不是很大，则会影响同一电网上，其他电气设备的工作。另外，过大的起动电流，使电机和线路上的损耗增加，尤其是起动时间漫长，起动频繁损耗更大，电机发热更严重。所以当启动电流引起电网的电压降超过15%时，应该采用其他方法限制起动电流。
1.2 笼型机减压启动
该方法是将异步机定子端电压降低，由于，起动电流和定子端电压成正比，故起动电流下降。但是异步机的转矩和定子端电压的平方成正比，所以转矩下降很多。故只适用于对启动转矩要求不高的场合。
1.2.1 △-Y降压启动
该方法是，将运行时定子绕组三角形联接的异步机，在起动的时候接成星形，待电机转速稳定后，再改为三角形运行。起动电流为直接起动的1/3，转矩是直接起动的1/3。本方法只适用于：运行时三角形链接额定电压380V的电动机。
1.2.2 自耦变压器降压启动
起动时将电源接到变压器的高压侧，电动机接到变压器的低压侧，根据所需的启动转矩和容许的起动电流的大小，选择变压器低压侧的抽头，起动完毕后，将自耦变压器切除，电机全压运行。优点：不受电动机定子绕组接线方式的限制。缺点：启动设备比较昂贵。
1.3 绕线转子异步机的起动
A转子回路串电阻起动 B转子回路串频敏变阻器起动
起动时在转子回路中串入适当的电阻，可以使转子回路的功率因数提高，有功电流分量增加，从而提高启动转矩同时限制起动电流，并且可以让电机以最大转矩起动。
频敏变阻器的特点是，随着转子电流频率的下降变阻器的电阻自动减小，当电机起动完毕后频敏变阻器阻值变为最小，从而相当于自动从转子回路切除。
2 三相异步电动机的调速
三相异步电动机的转速公式为n=60*f*（1-s）/P，所以可以从（1）改变极对数P；（2）改变电源频率f；（3）改变转差率s三方面进行。
2.1 变极调速
在电源频率为恒定的情况下，改变电动机的极对数，就可以改变旋转磁场和转子的转速。一般常用的有双速，三速和四速电机，但是它们的尺寸比同容量的异步机稍大，并且运行性能稍差，电机的出线端子比较多，需要用接触器进行换接。但是在仅需要等级调速时，此法依然是非常好的方法。
2.2 变频调速
现代化的变频器功能非常强大，所以异步机变频调速系统，既具有优良的性能，又能发挥结构简单，运行可靠的优越性。具体来说，有如下优点：（1）在电动机额定转速以下，可以实现恒转矩调速，使电动机的转速特性非常硬。（2）在电动机额定转速以上，可以实现恒功率调速，使调速的范围变宽。（3）变频起动时，电机可以在最大转矩下起动，且起动电流倍数，比直接启动时要小得多，从而减小了定子绕组端部的电磁应力，延长了电机使用寿命。（4）通过对变频器参数的合理设置，可以使异步机变频调速系统，适用于风机泵类，传送带等各类负载。并且获得近乎于完美的特性补偿。而且根据需要，设定电动机的转速，进而实现了节能。
2.3 变转差率调速
此法是只适用于绕线转子电动机，其优点是方法简单，调速范围广，缺点是在工作的时候，要在调速电阻中，消耗一定的电功率。所以主要用于中小功率的异步机中，例如：桥式起重机的主副起升电动机。
3 三相异步电动机的常见故障及处理方法
3.1 起动困难或者根本无法起动的原因
电源方面：三相电源缺相或者电源电压过低。电动机方面：定子绕组有断线，接地或者短路。笼型转子导条断裂，绕线转子有断线，接地或者短路，由于集电环过度磨损，导致转子绕组缺相。轴承损坏严重导致“闷车”。当轴承损坏不太严重时，有可能导致启动或者运行时，转子发生相对运动致使电机气隙增加，使电机“无力”。定子绕组接线错误：三相绕组首末端接反，三角运行的绕组接成了星形。电动机轴承或者端盖组装不当。负载方面：机械负载过载严重，生产机械的制动未放松，导致电机“闷车”。
3.2 电动机温升过高的原因
电源方面：三相电源缺相。电源电压过低，在负载不变的前提下，导致电机过载运行。电动机方面：电机使用环境温度过高，进风口被杂物堵塞，风扇叶损坏，或者冷却风机故障停机。定子绕组局部短路，接地，星角接线错误。电动机欠压满载。电源电压过高。定子转子在电机工作时相互摩擦“扫膛”。
3.3 运行的时候剧烈震动的原因
电机基础不平或者紧固不牢靠。电机和被拖动的负载的机械轴，不在同一条水平线上。轴承严重磨损。转子或带轮不平衡。转轴弯曲。造成电机转子偏心。
3.4 电动机运行时，始终达不到额定转速的原因
电源电压过低。电动机缺相运行。运行时定子绕组，本应该接成三角形，却误接成星形。电动机严重过载。轴承损坏。笼型转子导条断裂，定子绕组匝间短路或者接地。
3.5 故障处理实例
3.5.1 某天机床报警：主油泵电动机过载。该油泵电动机为15kW 4极电动机，采用星-角起动运行方式，起动时正常，转到角运行时，该电机保护器就“跳闸”。对电动机本身和其动力电缆，以及保护器和三相电源检查，未发现问题。检查接触器的时候，发现角运行接触器，有一相主觸点烧损，更换同型号接触器后，机床正常运行。
3.5.2 某天公司100吨天车，在开主起升的时候，其绕线转子电动机发出高声的“吼叫”。不过对相关的接触器，三相电源，空气开关等检查，未发现问题。该主起升，有一个液压的机械抱闸，当起动时，抱闸必须先放松，但是在试车的时候，抱闸并未动作，经检查发现抱闸电机熔断器损坏了两个，更换后，天车正常工作。
3.5.3 某天对公司内的机床，进行例行检查时发现，某数控龙门铣，主轴异步离心冷却风机，工作时振动严重，并且过不多时，其保护空开就“跳闸”。将其拆下后，接线试车发现，风机不仅振动严重，而且转速也时高时低。于是断定是轴承损坏，更换轴承后，风机正常工作。
3.6 三相异步电动机的保护措施
3.6.1 短路保护
当电动机发生短路故障时，必须及时可靠地切断电源。否则过大的短路电流将会很快烧毁电机，动力线路或者其他设备。对于500V以下的低压电动机一般采用断路器的瞬动电磁脱扣器进行保护。
3.6.2 过载保护
通常采用热继电器或者断路器的热脱扣器，进行过载保护，亦称为过负荷保护。热继电器常和中间继电器接触器等，组成过负荷保护装置。
3.6.3 缺相保护
三相异步电动机运行时，因为某种原因一相电压突然丢失，造成电动机两相運行的“单相”运行状态，叫缺相。常用的缺相保护方法有下列4种：
（1）采用带缺相保护装置的热继电器进行保护。（2）欠电流继电器保护。（3）专用的电动机保护器进行保护。（4）零序电压继电器进行保护。
3.6.4 失电压和欠电压保护
失压和欠压保护，是为了防止电动机，在过低电压下继续运行，而烧毁的装置。它可以在电压消失或者过低时，断开电动机的电源，同时可以防止，在电源电压突然恢复时，电动机自启动。其常用的是，交流接触器的电磁机构，减压启动器，或者断路器上的失压和欠压脱扣器，及电压继电器保护。
3.7 维修心得
只有做到，知己知彼，才能百战不败，所以基础理论知识是非常重要的。比如：电机厂，为了充分利用铁磁材料，一般将异步电机的额定电压，定在磁路的磁化曲线膝点附近。电源电压升高，将会导致主磁路饱和，而且升高的程度越大，主磁路的磁饱和现象就越严重。这样将导致，铁损的增加和激磁电流波形，严重畸变，并且幅值大幅增加。过大的激磁电流叠加，在正常的负荷电流上，使电动机铜损快速增加，最后导致温度大幅升高。异步电机的运行转矩，是和加载其端子上的电压平方成正比。如果电源电压过低的话，为了平衡转轴上的负载转矩，电动机将会从电源吸取更大的电流来完成，这样电机很快就过载。异步电机运行时，对电源电压的平衡度要求比较高，一般规定相电压的不对称值，不得超过额定值的5%。并且对线电流进行监视，其不平衡度，不能超过其额定电流的10%。当电源平衡时，定子三相绕组由正序或者负序磁动势，产生正向或者反向，推移的三相合成磁动势，当电源不平衡时，正序和负序磁动势同时存在，并且合成的磁动势，将是一个椭圆形。伴随着不平衡度的增加，椭圆形磁动势的长轴更长，短轴更短，这样将会破坏异步机，原有的运行模式，造成电动机的损坏。同样，实际维修经验，也非常重要，某天某机床的某个油泵电机，因缺相“跳闸”。但是检查相关部件和电源时，未发现问题，只要一送电，断路器就跳，后来发现，位于床身上的某个航空插座，内部的引脚被烧损，改接到其他备用引脚后，故障消除。
4 结束语
只有理论联系实际，在实践中不断积累经验，才能实现质的飞跃。
参考文献
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