三相异步电动机的维修与故障排除(2)

2019-02-17 18:00

2.故障排除①降低电源电压(如调整供电变压器分接头),若是电机Y、Δ接法错误引起,则应改正接法;②提高电源电压或换粗供电导线;③检修铁芯,排除故障;④消除擦点(调整气隙或挫、车转子);⑤减载;按规定次数控制起动;⑥检查并消除转子绕组故障;⑦恢复三相运行;⑧采用二次浸漆及真空浸漆工艺;⑨清洗电动机,改善环境温度,采用降温措施;⑩检查并修复风扇,必要时更换;检修定子绕组,消除故障。

第二章:电机在使用过程中的节能分析

一、异步电动机能量损耗的组成

1、铜损耗:定子铜损;转子铜损;杂散损耗。 2、铁芯损耗。

3、机械损耗:通风损耗;摩擦损耗。

从以上列出的异步电动机能量损耗看,铜损耗和铁损耗我们在检修中是不宜改变的,它们是由设计决定的,而机械损耗是可以改变的。异步电动机一般来说级数少的即转数高的电动机机械损耗较大,铜损耗较小;而级数多的即转数低的电动机铜损耗占的比例较机械损耗就大。所以,我们要降低电动机的能量损耗就要从减少电动机的机械损耗入手解决。 二、减少电动机机械损耗的主要方法

减少电动机机械损耗主要从以下几个方面入手解决: (1)采用高效率的风扇(如机翼型轴流风扇); (2)调整风罩与扇叶外圆之间的间隙; (3)轻载电动机适当缩小风扇外径; (4)采用高质量的轴承; (5)采用优质润滑剤; (6)提高电机装配质量;

三、减少电动机机械损耗的具体措施 (一)调整电机风扇以降低机械损耗

首先,我们来看如何通过改变风扇尺寸进行节能:大家都知道电动机是把电能转变成机械能的设备,在转换过程中要产生损耗,这些损耗是以热的形式出现的,它使电动机发热。定子绕组有电流流过后产生铜损耗,经槽绝缘材料把热传导给定子铁芯,再由定子铁芯传给电机外壳散发到空间。转子的热量是由转子铝耗及其摩擦产生的,它传给转子铁芯和内风扇表面,靠内风扇搅拌使热量散发在电机内空间,再传给定子铁芯、端盖、机座,定、转子这两股热量均由外风扇吹散。因此,外风扇风量的大小是决定电动机的温度不能超过其绝缘材料等级所允许温度的关键。

国家标准规定了各种绝缘等级的电动机在额定运行条件下的允许温升,要求电动机中最热点温度不允许超过其绝缘等级的极限温度,而电机常用绝缘等级如下表: 其中:允许温升=允许温度极限—环境温度规定值—热点温差

绕组的热点温差是指当电动机带额定负载时,绕组热点的稳定温度与绕组平均温度之差。

表内数值单位皆为摄氏度: 绝缘等级 A级 允许温度极限 105 环境温度规定值 40 热点温差 5 允许温升 60 6

E级 B级 F级 H级 120 130 155 180 40 40 40 40 5 10 15 15 75 80 100 125 当电动机处于空载或轻载时,电动机总损耗要比额定时小,而风量与电动机总损耗成正比关系,所以风扇处于“大马拉小车”(因为通风损耗与电动机转速恒定,故通风损耗不随负载变化,所以这时应降低风量来减少电动机的通风损耗)。改变风扇叶形状可以降低风量,但比较麻烦,不如直接减少外风扇叶直径来降低风量更简便些。我们知道风扇本身的机械损耗按扇叶直径的4—5次方成比例,而风量随扇叶直径的平方成正比,所以减小扇叶直径时,风量降低不多,而通风损耗却降低很多。

由于外风扇的冷却风量减少,使电动机温升上升,但仍能保持电动机温升在绝缘等级允许的范围内。同时,我们还要看到由于外扇叶直径缩小电动机机械损耗降低,又会使电动机温升进一步降低。尤其对于2,4级这样高转速的电动机,当风扇外径缩小14%—16%时,通风损耗下降20%—40%。另外,改变扇叶直径的同时,要相应改变挡风板或风扇罩尺寸,使它们互相配合的尺寸符合规定。风扇叶与风扇罩的间隙不可过大,一般在10—15之间,过大会增大高压区回流到低压区的漏风损耗,同时要保持扇叶与风扇罩之间原有的角度,其作用是使进风的一部分动压力转变为静压力而减少损耗。当然,我们还可以在温升许可的范围内,为了降低风扇的风量亦可降低风扇的等级来使用。比如8号机座用的风扇经过调整和修整可使用在9号机座轻载的电动机上,这样就可使9号机座轻载的电动机降低机械损耗,并使温升提高些来提高电动机的效率和功率因数。

(二)减少摩擦以降低机械损耗

电动机轴承的正常运转、噪声、振动、过热、寿命等因素均与合理选择润滑脂有关,目前通常是选用3号锂基脂为好,可以降低机械损耗,不过当前随着科学技术的飞速发展又出现了许多性能优越的润滑脂,如:国产‘中小型电动机轴承润滑脂’其性能经有关部门测试达到日本JIS2220—80滚动轴承润滑脂的标准,接近瑞士SKF65C润滑脂的水平,含杂质极低,价格与3号锂基脂相当。再有当前在市场上出现的美国艾索润滑脂性能也不错。我们完全可以使用这些性能不错的润滑脂来改善电动机的运行状况以降低机械损耗。做为电动机专业检修人员我们还可以在合理选用轴承上下功夫,也可以节能降耗;既然我们以经知道级数少的电动机机械损耗大,级数多的电动机机械损耗小。我们就可以在修理电动机时有选择地使用轴承。例如,在高转速的电动机上我们可以使用进口轴承或国产高级别的B、C级优质轴承使损耗降到最小。而在低转速的电动机上我们可以使用国产中高级的轴承C、D级,这样在轴承上我们就可以省下一笔资金,从而达到节能降耗的目的。 (三)提高功率因数以降低机械损耗

发电厂里的转机拖动设备95%是交流异步电动机,而交流异步电动机是低功率因数的设备。如果提高其功率因数可以充分发挥供电设备潜力,同时又可降低生产成本和节约电能。下面,就如何提高功率因数的问题我们进行讨论。 1、合理调整运行设备,提高功率因数

在未进行人工补偿前,应考虑对电厂现有设备进行检查和调整,使其合理运行,从而提高功率因数。

(1)一般来说电厂內的设备都是配套的无需我们在容量和选型上考虑,只需考虑运行中的电机,避免“大马拉小车”现象,当负载率低于40%时,可以考虑更换小容量的电动机。当负载率低于30%时,可将三角接线的绕组改为星形接线的与运行方式,这样一来电动机的效率和功率因数均有所提高。

(2)对老系列的电动机如:JO、JO2系列的老式电机进行改造或淘汰,更换Y系列的节能

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电动机。 (3)正确使用和维护电机,注意控制其频繁启动(频繁启动时功率因数很低),精心的检修,在电动机安装时调整好中心线及电机转、静子间隙也是必不可少的,因为气隙不均会造成空载电流增大,功率因数降低。 2、加装变频器,提高功率因数

使用变频器进行调速来实现提高功率因数的目的,也是常用的节能方法,即在普通的交流异步电动机上加装变频器,此方法安装简单,操作方便,节能效果显著。

变频器在国外早以大量使用,我国也开始普及,因此,我们来分析一下普通电动机采用变频器后的损耗情况。

感应电动机投入电源后要吸收电功率,即输入功率P1,经过内部电磁转化,变成转轴上的机械功率输出,即输出功率P2。在转化过程中要产生损耗,那么当电动机采用频率变换器供电后并以恒转矩运行时,电动机的损耗会有哪些变化呢?

(1)电机的转、静子铜损是与频率变化无关的常数,但是在实际拖动中,为了补偿定子绕组电压降,要适当降低频率或者适当提高外施电源电压,因此U1/f不能保持比值不变。再有,为了电动机处于最佳运行状态,也要求改变U1/f的比值,所以实际电流也多少有些变化,因此铜耗也多少随频率改变而改变,但变化不大。

(2)铁耗。铁损耗随频率的降低而降低,但是由于采用电压型逆变器的变频电源供给电动机,电源电压波形中含有高次谐波分量,与具有正弦波电源相比,铁损耗要增加。再有,所有杂散损耗也均随高次谐波分量的增大而增大。

(3)机械损耗。通常,轴承摩擦损耗与电动机转速的1--2次方成正比,而通风损耗是与电动机转速的3次方成正比,所以当电源频率降低时,机械损耗也降低。但我们大家都知道机械损耗在整个电动机的损耗中只占总损耗的50%以下,所以其变化量可忽略不计。综合以上分析我们可以看到,使用变频电源后的电动机总的损耗降低了。

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第三章:电动机的日常维护

一:日常维护

电动机日常维护检查的要点是及早发现设备的异常状态,及时进行处理,防止事故扩大。维护人员根据继电器保护装置的动作和信号可以发现异常现象,也可以依靠维护人员的经验来判断事故苗。 1.外观检查

首先是外观检查,靠视觉可以发现下列异常现象:电动机外部紧固件是否松动,零部件是否有损坏,设备表面是否有油污、腐蚀现象。电动机的各接触点和连接处是否有变色、烧痕和烟迹等现象,发生这些现象原因是由于电动机局部过热、导体接触不良或绕组烧毁等。仪表指示是否正常,电压表无指示或不正常,则表明电源电压不平衡、熔断器烧断、转子三相电压不平衡、单相运转、导体接触不良等;电流表指示过大,则表明电动机过载、轴承故障、绕组匝间短路等。电动机停转,造成的原因有电源停电、单相运转、电压过低、电动机转矩太小、负载过大、单相电动机的离心开关有故障、电压降过大、轴承烧毁、机械卡住等。 2.用听音棒检查

采用听音棒靠听觉可以听到电动机的各种杂音,其中包括电磁噪声、通风噪声、机械摩擦声、轴承杂音等,从而可判断出电动机的故障原因。引起噪声大的原因,在机械方面有:轴承故

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障、机械不平衡、紧固螺钉松动、联轴器连接不符要求、定转子铁心相擦等;在电气方面有:电压不平衡、单相运行、绕组有断路或击穿故障、起动性能不好、加速性能不好等。 3.靠嗅觉检查

靠嗅觉可以发现焦味、臭味。造成这种现象的原因是:电动机过热、绕组烧毁、单相运行、润滑不好、轴承烧毁、绕组击穿等。 4.靠触觉检查

靠触觉用手摸机壳表面可以发现电动机的温度过高和振动现象。

造成振动的原因是:机械负载不平衡、各紧固零部件有松动现象、电动机基础强度不够、联轴点连接不当、气隙不均或混入杂物、电压不平衡、单相运行、绕组故障、轴承故障等。 造成电动机温度过高的原因是:过载、冷却风道堵塞、单相运行、匝间短路、电压过高或过低、三相电压不平衡、加速特性不好使起动时间过长、定转子铁心相擦、起动器连接不良、频繁起动和制动或反接制动、进口风温过高、机械卡住等。

用手摸电动机表面估计温度高低时,由于每个人的感觉不同,带有主观性,因此要由经验来决定。通常人手感觉与温度的关系如表所示。 电机外壳表面温度与手感的关系: 机壳温度(℃) 手感 说明

30 稍冷 机壳比体温低,故感觉比体温低 40 稍温 感到温和

45 温和 用手一摸,就感到暖和 50 稍热 长时间用手摸时,手掌变红 55 热 仅能用手摸5—6s 60 甚热 仅能用手摸3—4s

65 非常热 仅能用手摸2—3s,离开后还感到手热 70 非常热 用一个手指出触摸,只能坚持3s左右 75 极热 用一个手指出触摸,只能坚持1--2s左右 80 极热,以为电机烧毁 手指稍触便热想离开

80--90 极热,疑为电机烧毁 用手指稍触摸一下就感到烫得不得了 注:当机壳为钢板时,每种温度均应减去5℃。 二.例行维护检查

电动机例行维护检查有日常检查、每月或定期巡回检查以及每年检查。

在日常检查中,主要检查润滑系统、外观、温度、噪声、振动以及异常现象,还要检查通风冷却系统、滑动摩擦状况以及各部分紧固情况,认真作好检查记录。 每月或定期巡回检查中,主要检查开关、配线、接地装置等是否有松动现象,有无破损部位,如有要提出计划和修理措施;检查粉尘堆积情况,要及时清扫;检查引出线和配线是否有损伤和老化问题。测试绝缘电阻并记录,检查电刷、集电环磨损情况,电刷在刷握内是否灵活等。

每年的检查内容除上述项目外,还要检查和更换润滑剂,必要时要解体电动机进行抽心检查,清扫或清洗油垢,检查绝缘电阻,进行干燥处理,检查零部件生锈和腐蚀情况等。

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结束语:电动机的日常维修可以很大程度上减少维修次数,从而可以减少维修过程中出现的不合理出现严重的电能损耗,因此三者是相互联系相互影响的。只有在工作中注重维修和保养,就可以最大限度的延长其使用寿命,才能发挥电动机的最大利用效率,同时为生产创造出更大的收益。在电动机的维修过程中还有许多需要继续探索,一些捷径的开辟会让电动机的维修更加快捷方便。限于水平问题和经验不足,请予以更正批评。

参考文献

1林行辛. 钢铁工业自动化的进展与展望[J].河北冶金,1998(1) 2殷际英. 光机电一体化实用技术[M].北京:化学工业出版社,2003 3 芮延年. 机电一体化系统设计[M]. 北京:机械工业出版社,2004. 4 邓兵,等.数字阀门电动执行机构[J].自动化仪表,2001(1). 参考文献

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7 王福瑞,等.单片机微机测控系统设计大全[M].北京航空航天大学出版社,1999,9-249.

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