6.1.3直流电动机的工作原理
6.1.3.1直流由定子和转子组成。
定子的作用是在励磁绕组中通入直流电流励磁而产生磁场；转子的作用是通
电后产生电磁转矩。
直流电源通电导线在磁场中会受到电磁力作用，其方向由左手定则确定。
主磁极
线圈
'电枢
cl
气隙
实际直流电机的电枢是根据实际应用情况需要有多个线圈。
线圈分布于电枢铁心表面的不同位置上，并按照一定的规律连接起来，构成电机的电枢绕组。
磁极N、S也是根据需要交替放置多对。
6.132直流电动机的构造
直流电动机主要由静止的定子和旋转的转子组成。
定子的作用是产生磁场，由主磁极、换向极、电刷装置和机座等组成。
转子的作用是产生感应电动势和电磁转矩，由转子铁芯、转子绕组、换向器、轴和风扇等组成。
⑴定子
直流电动机的定子如图所示
主磁极：
主磁极的作用是产生主磁场。
机座：
机座又称为磁轭，是作为各磁极间磁的通路，同时也作为电机的机械
支架。
换向极：
两个相邻磁极间的小磁极叫做换向极，其作用是用来产生附加磁场,
用以减弱
换向片与电刷之间的火花，避免烧蚀。
（2）转子
a转子铁芯。
转子铁芯有两个作用，一是用来安放转子绕组，二是作为电动机磁路的一部分。
b转子绕组。
转子绕组的主要作用是产生感应电动势并通过电流，使电动机实现机、电能量转换。
c换向器。
在转子轴的一端装有换向器，换向器由许多铜片组成，片与片之间用云母绝缘。
6.1.3.4直流电动机的励磁方式
（1）直流他励电动机
在这种电动机中，励磁绕组与转子绕组没有电的联系，励磁电流是由另外的直流电源（如蓄电池组）供给的。
（2）直流并励电动机
在这种电动机中，励磁绕组与转子绕组并联，并励绕组两端电压就是转子绕组两端电压，其值较高，但励磁绕组用细导线绕成，其匝数绕得很多，因此具有较大的电阻，使通过它的励磁电流较小。
（3）直流串励电动机
在这种电动机中，励磁绕组与转子绕阻串联，为使励磁绕组不引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以串励绕组通常用较粗的导线绕成，其匝数也较少。
（4）直流复励电动机
在这种电动机中有两个励磁绕组，一个与转子绕组并联，称为并励绕另一个与转子绕组串联，称为串励绕组。
电动机中的磁通由这两个绕组内的励磁电流共同产生。
6.1.4三相电动机接线盒内的接线方法
三相电动机的三相定子绕组每相绕组都有两个引出线头。
一头叫做首端，
另一头叫末端。
规定第一相绕组首端用D1表示，末端用D4表示；第二相绕组首端用D2表示，末端用D5表示；第三相绕组首末端分别用D3和D6来表示。
这六个引出线头引入接线盒的接线柱上，接线柱相应地标出D1—D6的标记，见图
（1）。
三相定子绕组的六根端头可将三相定子绕组接成星形或三角形，星形接法是将三相绕组的末端并联起来，即将D4、D5、D6三个接线柱用铜片连结在一起，而将三相绕组首端分别接入三相交流电源，即将D1、D2、D3分别接入A、B、C相电源，如图⑵所示。
而三角形接法则是将第一相绕组的首端D1与第三相绕组的末端D6相连接，再接入一相电源；第二相绕组的首端D2与第一相绕组的末端D4相连接，再接入第二相电源；第三相绕组的首端D3与第二相绕组的末端D5相连接，再接入第三相电源。
即在接线板上将接线柱D1和D6、D2和D4、D3和D5分别用铜片连接起来，再分别接入三相电源，如图⑶所示。
一台电动机是接成星形还是接成三角形，应视厂家规定而进行，可以从电动机铭牌上查到。
三相定子绕组的首末端是生产厂家事先设定好的，绝不可任意颠倒，但可将三相绕组的首末端一起颠倒，例如将三相绕组的末端D4、D5、
D6倒过来作为首端，而将D1、D2、D3作为末端，但绝不可单独将一相绕组的首末端颠倒，否则将产生接线错误。
如果接线盒中发生接线错误，或者绕组首末端弄错，轻则电动机不能正常起动，长时间通电造成启动电流过大，电动机发热严重，影响寿命，重则烧毁电动机绕组，或造成电源短路。
一般电动机每相绕组都有两个引出线头o—头叫做首瑞，而另一头叫做末端，第一相绕组的首端用D1表示，末端用D4表示；第二相绕组的首端和末端分别用D2和D5表示；第三相绕组的首端和末端分别用D3和D6表示。
这六个引出线头引入接线盒的接线柱上,接线方法如图所示：
6.2电动机的运行方式
621电动机可在额定冷却空气温度下按铭牌出力长期运行。
622电动机线圈和铁芯的最高监视温度，应根据制造厂铭牌规定运行，任何运行方式下均不应超出此温度，无铭牌者可按下表16规定运行（环境温度按35C计算）：
表16:
电动机各部分允许温度和温升
部位
绝缘等级
测量方法
A级
E级
B级
F级
H级
t
△t
t
△t
t
△t
t
△t
t
△t
定子绕组
100
65
115
80
120
85
140
105
165
130
电阻法
转子绕组
100
65
115
80
120
85
140
105
165
130
电阻法
定子铁芯
100
65
115
80
120
85
140
105
165
130
温度计法:
滚动轴承
t=100△t=65
温度计法
滑动轴承
t=80△t=45
温度计法;
备注:
1运行中实际控制温度，高压电动机指铁芯表皮温度，低压电动机指外壳温度
2因测量方法及测量部位不同，所以最高允许温度和实际控制温度有区别。
6.2.3电动机一般可以在额定电压的-5%至+10%范围内运行，其额定出力不变。
6kV电机电压范围是5.7KV至6.6kV;380电机电压范围是361V至417V,不包括直流电动机。
6.2.4电动机在额定出力运行时，相间电压的不平衡率不得超过5%，三相
电流最大与最小相电流之差不得超过额定值的10%，且任一相电流不得超过额
定值。
6.2.5电动机运行时，在每个轴承测得的振动不应超过表2中所规定的数值:
表2电动机各部振动允许值
额定转速（r/min）
3000
1500
1000
750以下
振动值（双倍振幅）（mm）
0.05
0.085
0.10
0.12
电动机运行时的轴向串动值，滑动轴承不超过2mn—4mm滚动轴承不超过0.05mm。
6.3电动机的操作
6.3.1绝缘电阻有关规定
6.3.1.16kV电动机应使用1000V—2500V摇表测量绝缘电阻，测绝缘前停电，用验电器在开关下口分别三相验电确无电压，再测绝缘。
测三相相间绝缘值为零，证明电动机线圈无断路。
测相对地绝缘，在常温下10C—30C,其值不低于6MQ。
注意测绝缘时戴线手套，防止人身感电，测完绝缘后要对地放电。
备注：
摇表，又叫兆欧表，是用来测量被测设备的绝缘电阻和高值电阻的仪表，它由一个手摇发电机、表头和三个接线柱（即I:
线路端、e:
接地端、g:
屏蔽端）组成。
手动摇表每分钟120转。
其输出电压为直流。
由于手动转数不规则，产生脉动现象。
电动兆欧表电压是稳定的直流。
手动兆欧表一般电压为500伏、1000伏、2500伏，电动兆欧表有500伏、1000伏、2500伏、5000伏、10000伏的。
也有0~10000伏电压连续可调输出的。
读出的数据是：
兆欧或（MQ或GQ）o
6.3.1.2380V及以下低压交、直流电动机和绕线式电动机转子应使用500V摇表测量绝缘电阻，测绝缘前停电，用验电笔在接触器下口分别三相验电确无电压，再测绝缘。
测三相相间绝缘值为零，证明电动机线圈无断路。
测相对地绝缘其值不小于0.5MQo注意测绝缘时戴线手套，防止人身感电，测完绝缘后要对
地放电。
6.3.1.3容量为500KW以上的高压电动机（引送风机、磨煤机、给水泵、循
环水泵、凝结水泵），应测量吸收比R60"/R15">1.3（吸收比——摇测60s绝缘电阻值与15s时的绝缘电阻值之比称为吸收比。
测量吸收比的目的是发现绝缘受潮。
吸收比除反映绝缘受潮情况外，还能反映整体和局部缺陷。
变压器、大型电动机大修后在进行的电气试验项目之一就是测量绕组的绝缘电阻和吸收比），
所测电阻值与前次同样温度下比较应不低于前次值1/2，否则查找原因，汇报值长和有关领导。
电动机绝缘不合格，不得送电启动。
6.3.1.4电动机停用不超过两周，且未经检修者，则在环境干燥地面无积水的情况下，送电和启动前可不测绝缘，但发现电动机被淋水、进汽受潮或有怀疑时，则送电或启动前必须测定绝缘电阻。
6.3.1.5大修后的大型电机轴承垫绝缘用1000V摇表测量，其值不低于0.5MQo在轴承上找接触性良好的一点，再找一点接地。
测轴承对地绝缘。
6.3.1.6备用电动机每两周测定一次绝缘，对周围环境湿度大的电动机，应缩短测定周期，并加强定期试转（时间不小于2小时）o
6.3.1.7测变频调速器电机（给煤机、低加疏水泵等）绝缘电阻时，应将操作箱内的电机电源刀闸拉开，在刀闸下口测电机绝缘（详见380V电机测绝缘规定）。
测电源电缆绝缘时应拉开变频器操作箱内的三联空气开关后，再测电缆绝缘（详
见电缆测绝缘规定），严禁对变频器外加电压。
6.4电动机的启动
6.4.1机械值班人员在没有得到电气值班人员送电完毕的通知之前，严禁进行启动操作。
必须得到电气值班员的明确通知，不可以信号变化来判断是否送完电。
6.4.2厂用电动机的停送电联系，由所属设备岗位负责人（运行班长）进行，
并在操作票上签名。
6.4.3电动机的启动、停止由所在单位值班人员进行，高压电动机、调速油泵、直流油泵启动必须事先通知电气值班员，各单位机械值班员应将电动机停送电、启动停止时间和原因详细记录。
644鼠笼式转子电动机在正常冷状态下（铁芯温度50C以下）允许启动二次，每次间隔时间不得少于5分钟，在热状态下允许启动一次，只有在处理事故时及启动时间不超过2秒—3秒的电动机，可多启动一次。
做动平衡试验，起动的间隔时间为：
500KW以上电动机不应低于2小时。
200KW以下电动机不应低于0.5小时。
200KW—500KW电动机不应低于1小时。
6.4.5对远方操作的电动机由负责电动机所带机械的运行人员进行外部检查后，通知远方操作人并停留在电动机旁，直到转速升到额定正常运行为止。
6.4.6启动电动机时，机械单位运行人员应监视电流表。
起动结束后应检查电动机的电流表指示是否超过额定值，发生疑问时应对电动机本体进行复查，并通知电气值班员。
启动电动机检查项目：
6.4.6.1电流正常，红灯应亮，在DCS显示电动转动符号变红色。
6.4.6.2到就地检查电动无异音、无焦味，转速正常。
6.4.6.3振动及串动不超过规定值。
6.4.6.4轴承润滑油应正常，温度无明显升高。
6.4.6.5直流及绕线式电动机，整流子滑环电刷无冒火，无大的跳动及发热现象。
6.4.7正常情况下电动机不允许带负荷启动。
6.4.8绕线式电动机的启动。
6.4.8.1短路手柄在“启动”（断开）位置。
6.4.8.2合上电动机电源开关，电动机电流表指针摆到最大后返回正常值。
6.4.8.3当电动机转速达到额定值后，将短路手柄从“启动”位置扳到“运转”位置。
6.4.9三相异步电动机的起动
6.4.9.1直接起动
电动机开始工作时，转子总是从静止状态开始转动起来，这种从静止到正常运转的加速过程叫做起动。
由于起动瞬间电动机转速为0，转差率S=1，也就是说旋转磁场和静止转子间的相对速度很大，因此转子中感应电动势很大，转子电流也就很大，定子电流随着转子电流的增大而增大。
起动时的定子电流称为起动电流。
电动机在额定电压下起动称为直接起动。
直接起动的电流约为额定电流的5—7倍。
起动电流大对电动机本身没有太大影响，且随着电动机转速的迅速升高，电流很快减小。
第一，过大的起动电流将会使供电线路产生较大的电压降，造成电网电压显著下降，从而影响在同一电网上的其他用电设备的正常工作。
第二，对于正在起动的电动机本身，也会因电压下降过大，起动转矩减少，延长起动时间，甚至不能起动。
因此，在供电变压器容量较大，电动机容量较小的前提下，三相异步电动机才可以直接起动。
一般地说，额定功率在7.5kW以下的小容量异步电动机可直接起动，否则异步电动机起动时应采用适当的起动方法。
（1）直接起动控制线路所用电器
a组合开关。
小容量异步电动机的起动和停止、正反转控制常用组合开关，
组合开头也常用作电源引入开关。
转动转轴就可以将三个触头（彼此相差一定角
M3-LI组合幵孟的结构图
1•乎稱2tJ««乐凸轮S
由酬U+：
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度）同时接通或断开
三相交流电同时接通或同时断开。
没有组合开关，这个要求就很难满足
b按钮。
原来就接通的触头称为常闭触头；原来断开的触头称为常开触头
原来就接通的触头称为常闭触头；原来断开的触头称为常开触头
图3-B按钮剖面图
L按81茲动总头氏飾融头
c交流接触器。
交流接触器常用来接通或断开电动机或其他设备的主电路
接触器主要由电磁铁和触头两部分组成。
当线圈通电时，吸引山字形动铁芯
（上铁芯）而使常开触头闭合
CJ10-20型交流接触器
1一灭弧罩2—触点压力弹蟹片3—主蝕点4一反作用弹簧5短路环7—静铁心8—弹簧令一动铁心io-tt助常幵触点11一辅助常阿触点
d中间继电器
e热继电器。
热继电器主要用来保护电动机，使之避免因长时间过载而损坏。
313-15热继电器掠理图
热继电器是利用电流的热效应工作的
1.热元件2.双金属片3.扣板4.弹簧5.常闭节点6.复位按钮
f熔断器。
熔断器是一种简便有效的短路保护电器。
熔断器中的熔片或熔丝
用电阻率较高的易熔合金制成。
线路在正常工作情况下，熔断器不应熔断。
一旦
发生短路或严重过载，熔断器立即熔断。
图3—16熔断器
（a）臂式熔断器（b）插式熔断器（c）螺旋式熔断器
由于存在热惯性，当发生短路事故时，热继电器不能立即断开，因此它不能用作短路保护。
正是由于热继电器的热惯性，才使得它在电动机起动或短时过载时不会动作，从而避免了电动机的不必要的停车。
在单台电动机的起动电路中，为了防止电动机起动时较大的电流烧断熔丝，
熔丝不能按电动机的额定电流来选择，而应按下式计算：
烙丝额定电晦申越机"（3-10）
如果电动机起动频繁，则为
烤塑駅定电流X电功机起动电流1上~2（3-11）
如果几台电动机合用一个熔断器，则熔丝额定电流按下式计算：
量大容廉电动机启动电流*耳余电动机启动电谨之和25（3-12）
（2）直接起动控制线路
中、小容量三相异步电动机的直接起动控制线路，其中用了组合开关QC、
交流接触器KM、按钮SB、热继电器KR及熔断器FU等几种电器。
先将组合开关QC闭合，为电动机起动作好准备。
当按下起动按钮SB1时，交流接触器KM的线
圈通电，动铁芯被吸合，使三个主触头闭合，电动机M起动。
当松开SB1时,
它本应在弹簧作用下恢复其断开位置，但由于与起动按钮并联的辅助触头和主触头同时闭合，因此接触器线圈的电路仍然接通而使接触器触头保持在闭合位置。
这个辅助触头称为自锁触头。
如将停止按钮SB2按下，则将线圈的电路切断，
动铁芯和触头恢复到断开的位置。
上述控制电路可实现短路保护作用、过载保护作用和零电压保护等多重保
护。
熔断器FU起短路保护作用。
一旦发生短路事故，熔丝立即熔断，电动机立即停车。
热继电器KR起过载保护作用。
过载时，它的热元件发热，常闭触头断开，使接触器线圈断电，主触头断开，电动机也就停下来。
为了可靠地保护电动机，应至少用两个热元件，分别串接在任意两相中。
这样不仅在电动机过载时起保护作用，而且当任意一相的熔丝熔断后
作单相运行时，仍有一个或两个热元件中通有电流而使电动机得到保护。
零电压保护就是当电源暂时停电时，电动机即自动从电源切除。
因为这时接
触器线圈中的电流消失，动铁芯释放而使主触头断开。
当电源电压恢复后，若不重新按起动按钮，则电动机不能自行起动，因为自锁触头已经断开。
如果不是采用继电接触器控制，而是直接用刀开关或组合开关进行手动控制，那么停电时未及时拉开开关，当电源电压恢复时，电动机即自行起动而可能造成事故。
以上的控制电路分为主电路和控制电路两部分。
主电路是:
三相电源-QC-FU-KM（主触头）-KR（热元件）-M
控制电路是：
Ml
KE（常耐以）
必须学会由直接启动的控制线路图绘制相应的原理图。
在绘制原理图时需要注意:
将控制线路和主电路分开。
各种电器使用统一的符号。
同一电器的各个部件是分散的，但使用同一文字符号表示。
所有电器的触头均以起始位置表示。
所谓起始位置即在没有通电或没有发生机械动作时的位置，如对于按钮是在未按下时的位置。
在起始情况下，如果触头是断开的，则称为常开触头或动合触头（因为一动就合）；如果触头是闭合的，则称为常闭触头或动断触头（因为一动就断）。
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图—L8三相畀步电纳机削炭
超动笠鹅厕理SB
如果将图3-18中的自锁触头KM去除，那么就可对电动机实现点动。
就是按下起动按钮
SB1,电动机就转动，一松手就停止。
电如机IF、反向魚曲枠制电路接统示庶罔
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