高职教学中的交流电机拆装与测试

【摘要】在现代化工农业生产中，三相交流电动机被广泛的使用在各种各样的动力机械装置和生产设备上。在任何一个生产厂家和工矿企业单位里，交流电动机的使用及日常维修和保养工作都是大量的，而且是必要的，它关系到安全生产和经济成本。所以交流电动机的拆装与测试课题来源于实践，有着广泛的应用性和职业性，是从事电工类专业人员必备的基本功。

【关键词】生产设备交流电动机课题

交流电动机的拆装与测试是高职高专电类专业的实训课题，它强调学生们在具备了电工学、高等数学和必备的生活常识后，必须学会和掌握的理论性和实践性都很强的一个课题

本课题的教学难点是对于三相交流电如何产生旋转磁场的认识和理解，合格装配电动机并检测各项指标，以及三相绕组 “首尾”判断方法和实际操作过程。根据多年的教学经验和经历，考虑到当今学生由于缺少实践经验而造成动手能力弱的特点，采取了由浅入深，循序渐进的原则，使课程逐渐地慢加速地全面展开。通过多画黑板教学插图的直观方法，使课程更生动易懂，学生也加深、加快了对教学内容的理解，其效果胜过空洞枯燥的讲解。若教师能画一手好画和写一手好字在配有良好的口才在目前的教学条件下还是大有作为的，俗话讲百闻不如一见，说的就是实物图形和影像在学习认知中的科学效果。

课题中电机的拆卸和装配部分是学生们感兴趣的地方，要因势利导，在强调重点步骤和安全要领后，放手让他们自己去想，自己去干。总之这一课题选题客观合理，实用性强，易于操作，课后基本收到了预期效果。

一、三相交流电机的基本结构

一般来说交流电动机主要是由定子和转子这两部分构成，但还可细分展开为前、后端盖，前、后轴承和轴承盖，机座（定子绕组、接线盒、吊环），转子和风冷降温系统（由风扇叶、风扇罩和散热筋组成）这些零部件在黑板上画出示意图和总装配图，使学生们很快了解机器各部件的相对位置和空间排列顺序。

二、交流电动机的工作原理

(一)定子绕组产生旋转磁场

研究交流电动机需从电磁场谈起，这样引入谁都听得懂。

1.直流电流通过绕组线圈能够产生恒定不变的磁场，初中物理中的“右手螺旋法则”讲得就是这样一个客观现象。

2.交变电流能够产生交变磁场其磁力线的方向大小和空间分布状况随着电流的变化而交替变化，即交变电流产生交变磁场。

3.有了前两个结论，接下来就不难理解三相交流产生的旋转磁场了。首先通三相交流电的三个绕组在空间上成120°的电角度排列，按国际标准分别称其为u、v、w绕组。假设它们为星形连接如图1（a）所示。当它们接上三相交流电后，我们取三个典型时刻来看看磁场的变化情况。A时刻，u绕组中的电流为正极值其向心方向为N极，v、w两绕组中的电流为负，但两者磁场的合成为S极，大小与N极恰好相等。B时刻，V绕组中的电流为正极值，其向心方向的磁极为N极， w、u绕组中的电流为负，两者磁场的合成为S极，其大小与N极等量、共线。C时刻,电磁场的方向和大小产生的成因同上，只是按逆时针方向转过了120°电角度，在经过同样的时间段，电磁场又重新回到起点A,完成一个周期旋转并且周而复始的变化下去，如图1（b）所示。当然了电磁场在圆周中的任何角度经过计算后其结果都是相同的。

图1 旋转磁场

4.转子切割旋转磁场产生感应电流而其电流又在磁场中产生力的作用。

我们用一旋转的U型磁铁来代替旋转磁场，用一匝导线表示整个鼠笼转子，如图2所示。当磁场逆时针旋转时，线圈切割磁力线产生感应电流（右手定则），与此同时感应电流在磁场中又产生力的作用（左手定则）。

图2 转子转动原理

通过这样图文并茂，一目了然的讲解，使学生们很容易弄懂交流电机的工作原理，省去了麻烦的理论推导和复杂的数学演算，适合高职学生的实际情况。

（二） 交流电机的转差率

异步——指电动机的转速低于旋转磁场的转速，否则转子不能切割磁力线。

转差率S=N磁场-N电机N磁场 1%

换言之，电机的转速是磁场转速的95%-99%。

一般情况下，N磁场=1500转/分N电机=1440转/分

三、电动机的名牌

每个交流电机上都有一块铭牌，它相当于人的简历，标有诸多的技术参数和指标。

（一）型号、（二）额定功率、（三）额定电压、（四）额定电流、（五）额定功率、（六）额定转速，等等。

四、交流电机的拆装和装配

（一）拆装电动机的原则

1.电动机是由很多零部件装配而成的组合体，已经使用后尽量不要改变各个零部件之间的相对位置，因为机器在磨合好后，一旦各零部件相对位置发生变化，则需要重新磨合，这样就减少了机械装置的精密度和使用寿命，拆电机之前，应在各个部位上做好记号，确保回装后电机各零部件相对位置不改变。

2.拆下的零部件，按拆下的顺序编号，以便装配时按反顺序装配。

3.在装配的过程需按对角线紧固螺丝，让零部件受力均匀。

（二）拆卸电动机的步骤

先拆风扇叶和风扇罩拆轴承盖拆端盖取出转子用三爪拉具卸下轴承（此项是拆卸的难点）

(三)维修保养过程

清洗电机内部，吹尽灰尘，擦去油污，更换新轴承或加注新黄油做保养。

（四）电机的装配

按着各个部件的编号和相对位置的记号，反顺序装配即可。

五、电动机装配后的测试

（一）检查外观

（二）用电桥测量三相绕组的阻值，其中各相的阻值不得超出平均值的5%。

（三）电机中的各项绝缘电阻的阻值应大于1.5MΩ。

（四）通电测量各相电流是否相等。

（五）电动机运行时，耳听电动机转动有无杂音，并用手摸电动机外壳的温度是否过热。

以上五项都检验合格后，电动机方可投入使用。

六、电机的三相绕组“首尾”端判断

（一）目的

三相电机的绕组只有两种接法，即“星接”和“角接”。但是无论“星接”还是“角接”必须先分清各个绕组的“首尾”端，也是电工学中线圈的同名端，它是由线圈的绕向产生的问题，若是“首尾”搞错，虽然表面上看去是“星”、“角”连接了，可非但电动机不能正常工作，甚至还将烧毁电动机。所以我们讲的“星接”的公共点应全是“首”或全是“尾”才行，而“角接”就是各个绕组的首尾相连组成一个闭合回路才行。

（二）三相绕组“首尾”端的判断方法

1.先用万用表从6个线头中分出三个绕组，假设它们为u、v、w绕组。

2.按图3接好电路，电源以9V为好，用万用表50μA档来测量绕组的感应电流方向，在闭合开关K的瞬间观测电流的方向，并用电工胶布在线头做好标记。然后用同样方法去测量w绕组中感应电流的瞬时方向，若两者相同则“首尾”端一致，若相反“首尾”反向，把线头的另一端做记号，如图3中所示。

图3 “首尾”判断电路图

3.将9V电源任意接在w绕组中，用相同的方法再测u、v两个绕组，先测量v绕组，记住电流的方向和标记，将其作为参考再测u绕组，若电流相同其“首尾”端一致。若不同则“首尾”端相反。到此为止，三相绕组的“首尾”端判断全部完成。

结论

交流电动机的结构并不复杂，但其精密度较高，它的定子和转子之间的运动缝隙仅有1mm左右，电机中的轴承属于易损件决定电机的寿命。在实际使用的过程中，需要定期的更换或者加注新黄油。这样才能保证电机长期运转安全工作，所以在工矿企业中拆装电机是电工一项必要的基本功和日常工作，尤其是一些大功率电机较多的企业里。另外电机三相绕组的判别方法来源于生产实践后经理论上的提高，作为高职实训课的内容很有必要。针对我国目前教育中，普遍存在“重”理论“轻”实践的现状是一种很好的改进与完善。综上所述，本课题从内容设计到课堂实践的效果都很成功，既巩固了所学的理论知识又在实践中提高了分析问题和解决问题的动手能力，符合高职的特点，把握住了复合型技能人才的培养方向。

参考文献

［1］天津大学出版社魏连荣主编《电工技术基础》

［2］化学出版社 魏连荣主编《电工技能训练》