新编电工实用手册
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2.3 三相异步电动机

三相异步电动机由两个基本部分组成:固定的部分称为定子;旋转的部分称为转子。

转子装在定子腔内,为了保证转子能在定子内自由转动,定、转子之间必须有一定间隙,称为气隙。此外,在定子两端还装有端盖。鼠笼型三相异步电动机的结构示意图如图2-6所示。绕线转子三相异步电动机的结构示意图如图2-7所示。

图2-6 鼠笼型三相异步电动机结构示意图

图2-7 绕线转子三相异步电动机结构示意图

2.3.1 三相异步电动机型号、结构特征及用途

三相异步电动机型号、结构特征及用途见表2-7所列。

表2-7 三相异步电动机型号、结构特征及用途

2.3.2 三相异步电动机的选择

要使应用的电动机既满足拖动机械的要求,又可以长期安全、可靠地使用,这就要合理地选用电动机。

1. 正确选择电动机的基本原则

选择电动机时,就根据生产机械的技术要求和使用环境的特点进行合理选用,既要保证运行安全可靠,又要注意维护方便,节省投资和运行费用。

(1)防护等级

电动机外壳的防护等级,要满足电动机安装位置环境的要求。

(2)额定电压和频率

电动机的额定工作电压和频率,应与所使用的电源电压和频率保持一致。

(3)额定功率

电动机的额定功率尽量要和被驱动的机械功率相匹配。

① 对于负载稳定的机械,应按机械的功率来选择。

② 对于负载变动的机械,一般可按等值电流法进行选择,但应校验其允许的过载能力。

2. 三相异步电动机种类的选择

选择电动机的种类通常应从交流或直流、调速性能、起动性能、维护以及价格等方面来综合考虑。

(1)无调速要求

对于无特殊调速要求的一般生产机械,如功率不是很大的通风机、小型机床等,可考虑选用鼠笼型三相异步电动机。

(2)有起动性能要求

对于某些要求起动性能好,在不大的范围内平滑调速的设备,如起重机、卷场机等,可选用绕线型三相异步电动机。

短时运行的电动机,可以容许过载,且工作时间越短,允许过载的量也越大。但过载量也不能无限加大,必须小于电动机的最大转矩。对过载类电动机容量的选择,可根据以下公式来考虑:

λ=最大转矩/额定转矩

式中,λ是过载系数。所需电动机的容量应≥生产机械所需的功率/λ

(3)重复短时运行电动机容量的选择

目前,专门用于重复短时运行的交流异步电动机有 YZ(JZ)系列以及YZR(JZR)系列等。选择这类电动机的容量,也可以采用等效负载的方法来确定。

选择电动机的容量还必须兼顾供电变压器容量的大小。一般来说,直接起动的最大一台电动机的容量,不能超过供电变压器容量的1/3。

3. 电动机转速的选择

异步电动机的转速接近同步转速,而磁场的转速是以磁极对数P来分挡的,在两挡之间的转速是没有的。电动机转速选择原则是使其尽可能接近生产机械的转速,以简化传动装置。

(1)转速配套原则

电动机和被它拖动的生产机械,都有各自的额定转速。转速配套的原则是:配用驱动电动机后,电动机和配套机械都需在各自的额定转速下运行。

(2)根据传动方式选择转速

选择电动机时,应先了解生产机械的额定转速和传动方式,以便确定电动机的额定转速。

① 联轴器传动方式。如果采用联轴器(即靠背转轮)直接传动,电动机的额定转速和生产机械的额定转速应相等。

② 皮带轮传动方式。如果采用皮带轮传动,电动机的额定转速和生产机械的额定转速不应相差很多,其变速比不宜大于3。若相差过多,皮带容易打滑。

(3)转速很低或很高机械电动机转速的选择

如果配套机械的转速很低,选用低速电动机直接传动是很不经济的,这是因为当功率一定时,电动机的额定转速越低,极数越多,体积越大(直径越大),价格也越高,而且效率越低。

如果生产机械的转速很高,选用高速电动机直接传动也不太合适,因为高速电动机的起动转矩比较小,起动电流比较大,轴承容易磨损,传动也不方便,传动装置过于复杂。

(4)功率较大无调速要求电动机的选择

为了提高电网的功率因数,对于功率较大而又不需要调速的生产机械,如空气压缩机等,可选用同步电动机。

4. 电动机容量的选择

电动机的容量(额定功率)大小必须根据被驱动的负载(即生产机械)所需的功率来决定。如果电动机的容量选得过小,就会导致电动机起动困难,如果勉强起动工作,也会由于电流超过额定值而会导致电动机过热甚至烧毁。如果电动机的容量选得过大,形成“大马拉小车”,虽然能保证生产机械正常运行,但由于电动机长期处于轻载状态,不仅会造成资金和材料的浪费,而且电动机的效率和功率因数都较低(见表2-8中所列),从而白白浪费了电力。

表2-8 三相异步电动机功率因数和效率随负荷变化情况

由表2-8可知,电动机带3/4负载时的效率和功率因数都较高。因此,电动机容量选得比负载功率稍大(大约10%左右)较好。目前生产的大部分生产机械都注明了需要配用多大功率的电动机,可以直接按其要求选用。

电动机的容量是根据它的发热情况来选择的。在容许的温度范围以内,电动机的绝缘材料的使用寿命一般约为15~25年。如果温度超过了容许值范围,就会使电动机的使用寿命缩短。由于电动机的发热情况与负载的大小及运行时间的长短(运行方式)有关。因此,应按不同的运行方式去选择电动机的容量。

(1)长期运行电动机容量的选择

① 在负载恒定的情况下,长期运行电动机的容量应等于或略大于生产机械所需的功率/传动效率。

② 传动效率与传动方式有关,直动传动时取1,平带传动时取0.9,“V”型带传动时取0.95。

③ 对于负载变动情况下,长期运行电动机的容量的选择,可采用等效负载法来确定,也就是假设一个恒定负载来代替实际的变动负载,但应使两者的发热情况基本相同,再根据恒定负载长期运行的原则选择电动机的容量,也就是选择的容量应等于或略大于等效负载的功率。

(2)短时运行电动机容量的选择

所谓短时运行是指:电动机的温升在工作期间尚未达到稳定值就停止运转的工作方式,当停止运转时,电动机可完全冷却到周围环境的温度。

5. 电动机配套控制电器的选择

当电动机选定以后,进一步就要选择与其配套的控制电器了。

(1)对于Y系列(IP44)三相异步电动机的控制器件可参照表2-9进行选择。

表2-9 Y系列三相异步电动机控制器件选择参考表

续表

(2)对于JO2系列三相异步电动机的控制器件可参照表2-10进行选择。

表2-10 0.55~30 kW三相异步电动机保护用的低压器件配套表

(3)对于Y系列(IP23)、J2系列等其他系列的电动机,只要参数相近,也可以按表2-10及表2-9进行选择。

在表2-9中,熔断器一栏的数据的分子部分为熔断器额定电流(A),分母部分为熔体额定电流(A)。

在表2-9中,CJ20系列交流接触器数据为额定电流(A)。

在表2-9 中,JR20 系列热继电器的分子部分为热继电器额定电流(A),分母部分为热元件额定电流(A)。

6. 电动机配套控制保护器件及导线的选择

正确合理地选用电动机控制保护器件及导线,是电工人员在企业技术改造和日常维修工作中经常会碰到的。表2-11 中列出了部分 Y 系列电动机所配用的断路器、熔断器、接触器、电子型电动机保护电器及导线的情况,供选用时参考。

(1)接触器的选择方法

对接触器的选择,通常要先分析接触器所控制的工作类别是轻任务、一般任务还是重任务等。同时还要考虑到接触器的容量等级。所谓容量等级,也就是接触器主触头在额定电压等技术条件下,主触头能承受的额定电流,对该电流的确定,通常还应注意以下几个方面。

① 环境条件对主触头产生的影响。

② 工作电压与容量之间的关系。

③ 工作方式和工作频率对主触头产生的影响。

(2)电动机额定电流的选择方法

电动机的额定电流是正确合理地选择配用控制保护器件和导线的重要依据。实际工作中,如果电动机的铭牌损坏或丢失,不能确切地知道电动机的额定功率时,也可以根据电动机的额定容量(单位为kW),通过查表2-11,即可得到所需要的额定电流值。例如:

表2-11 部分Y系列电动机配用的保护器件及导线数据

一台Y180L—6型15 kW的电动机,查表2-11得到其额定电流为31.4A。

(3)断路器的选择方法

对电动机配用的断路器的选择,应根据具体情况来确定,通常有以下一些基本规律。

① 断路器的长延时电流整定值。所选断路器的长延时电流整定值,可等于电动机的额定电流值。

② 断路器的瞬时整定电流可按以下方法选择。

●用于保护鼠笼型电动机的断路器,其瞬时整定电流可由下式进行选择:

I 整定=(8~15)·I额定

式中 I额定——电动机的额定电流(以下同)。

(8~15)——系数。该值的选取取决于被保护鼠笼型电动机的型号、容量和起动条件,通常取中间值。

●用于保护绕线型电动机的断路器,其瞬时整定电流可根据下式选择:

I整定=(3~6)·I 额定

式中 (3~6)——系数。该值的选取取决于被保护绕线型电动机的型号、容量及起动条件,通常取中间值。

③ 断路器的6倍长延时电流整定值的可返回时间。对于断路器的 6倍长延时电流整定值的可返回时间T6 倍的选择,可依据以下条件。

T6 倍T 电动机

式中

T 电动机——电动机的起动时间。

可以根据起动负载的轻重,选用返回时间1s、3s、5s、8s、15s中的某一挡。

(4)熔断器的选择方法

对熔断器类别及容量的选择,应根据负载的保护特性、短路电流的大小以及使用场合的工作条件来确定。

(5)电动机配用导线的选择

电动机所配用导线的选择,可参考表2-11 中的截面积进行确定。该表中所列导线是基于以下条件给出的:

① BV型铜芯塑料线穿钢管的敷设方式。

② 环境温度在40℃左右。

③ 0.75 kW~22 kW电动机按轻载全压不频繁起动,30 kW及其以上的电动机是按轻载降压不频繁起动方式给出的。

(6)电动机电子型保护器的选择

电子型电动机保护器的使用型号较多,它们中 DBJ 系列电子型多功能电动机保护器应用较广泛,故可参考表2-11所列的型号进行选用。

(7)其他需要说明的问题

① 电动机方面。表2-11中所列的电动机虽是以Y系列380V/50Hz三相异步电动机为例,但对于其他各种电动机,只要额定电压和频率相同,额定电流一样,均可参考使用。

② 导线方面需说明的问题。

●表2-11 中选用的BV 型铜芯塑料线的截面积,是以供电距离在200 m及其以下,年运行时间在700~800 h,以降低线路损耗节电效益显著等条件综合考虑后给出的。

●如果供电距离大于200 m,则应按常规的导线选用设计条件(如发热条件、电压损耗条件、经济电流密度、机械强度),进行重新设计计算。

●如果采用BLV型塑料铝芯线,其规格要降一级选用。也就是说:2.5 mm2铝芯线可代用1.5 mm2铜芯线,4 mm2的铝芯线可代用2.5 mm2铜芯线,其他依次类推。

2.3.3 电动机的安装

对电动机的安装有一定的要求,安装不当,不仅会使电动机运行异常,而且还会造成事故。安装常用电动机通常可按以下方法和步骤进行。

1. 电动机安装地点的选择方法

选择电动机安装地点时一般应注意以下几个方面。

① 尽量安装在干燥、灰尘较少的地方。

② 尽量安装在通风较好的地方。

③ 尽量安装在较宽敞的地方,以便日常操作和维修。

2. 电动机机座的安装方法

为了保证电动机能平稳地安全运转,必须把电动机牢固地安装在固定的底座上。生产机械设备上一般都有专供安装电动机的固定底座,电动机一定要安装在底座上面;无固定底座时,一般中小型电动机可用螺栓装置在固定的金属底板或槽轨上,也可以将电动机紧固在事先埋入混凝土基础内的地脚螺栓或槽轨上。

(1)电动机底座基础的建造

电动机底座的基础一般用混凝土浇注而成。底座墩的外形示意图如图2-8所示。底座墩的尺寸要求如下。

图2-8 电动机底座墩的外形示意图

H一般为100~150 mm,具体高度应根据电动机规格、传动方式和安装条件来决定。

BL的尺寸应根据底板或电动机机座尺寸来定,但四周一般要放出50~250 mm余量,通常外加100 mm左右。

③ 基础的深度一般按地脚螺栓长度的1.5~2倍选取,以保证埋设地脚螺栓时,有足够的强度。

(2)地脚螺栓的埋设方法

为了保证地脚螺栓埋得牢固,通常将地脚螺栓做成人字形或弯钩形,如图2-9所示。埋设地脚螺栓时,埋入混凝土的长度一般不小于螺栓直径的10倍,人字开口和弯钩的长度一般是埋入混凝土内长度的一半左右。

图2-9 地脚螺栓形状示意图

(3)安装电动机机座与底座的方法

① 为了防止振动,安装时应在电动机与基础之间垫衬一层质地坚韧的木板或硬橡皮等防振物。

② 4 个地脚螺栓上均要套上弹簧垫圈;拧紧螺母时要按对角交错次序逐步拧紧,每个螺丝要拧得一样紧。

③ 安装时,还应注意将电动机的接线盒接近电源管线的管口,再用金属软管伸入接线盒内。

3. 电动机的校正方法

电动机在基础上安放好以后,还应进行校正,校正的内容主要包括以下几项。

(1)水平校正

水平校正通常用水平仪(也称水准仪)来校正电动机的纵向和横向水平。如果不平,可用0.5~5 mm的钢片垫在机座下,直至满足要求。

必须注意的是:不能用木片或竹片来代替钢片,以免在拧紧螺母或电动机运行中木片或竹片变形碎裂。水平校正好以后,再对传动装置进行校正。

(2)带传动的校正

用带传动时,首先要使电动机带轮的轴与被传动机器带轮的轴保持平行;其次两个带轮宽度的中心线应在一条直线上。

若两个带轮的宽度相同,校正时可在带轮的侧面进行,将一根细线拉直并紧靠两个带轮的端面,如图2-10所示。若细线与A、B、C、D四点均可接触,则就说明带轮已经校正好,否则需继续进行校正。

图2-10 用细线校正带轮的方法示意图

(3)联轴器传动的校正

对联轴器传动校正时,可以被传动的机器为基准调整联轴器,使两联轴器的轴线重合,同时使两联轴器的端面平行。

校准联轴器可用钢直尺进行,如图2-11所示。将钢真尺搁在联轴器上,分别测量纵向水平间隙a和轴向间隙b,再用手转动电动机端的联轴器,每转90°测量一次ab的数值。若在各位置上测得的ab值不相同,应在机座下加垫或减垫钢片。如此反复调整,直到联轴器转动 3 6 0°时,ab值不变即可。两联轴器容许的轴向间隙b值应符合表2-12所列的值。

表2-12 两联轴器容许的轴向间隙值

图2-11 用钢直尺校正联轴器的方法示意图

(4)齿轮传动的校正

电动机轴与被传动机器的轴应保持平行。两齿轮轴是否平行,可以通过塞尺检查两齿轮的间隙来确定,如间隙均匀,说明两轴已平行,否则应重校。一般齿轮啮合程度可用颜色印迹法来检查,应使齿轮接触部分不小于宽度的2/3。

2.3.4 电动机的正确使用与维护方法

1. 电动机正常运行的条件

为确保电动机正常运行,通常应做到以下几点。

(1)保持电动机清洁和通风

电动机周围应保持清洁和良好通风,电动机的温升不允许超过极限温升。

① A级绝缘的电动机:极限温升为55℃。

② E级绝缘的电动机:极限温升为65℃。

③ B级绝缘的电动机:极限温升为70℃。

④ F级绝缘的电动机:极限温升为85℃。

⑤ H级绝缘的电动机:极限温升为105℃。

(2)电压波动不能太大

提供给电动机工作的电源电压的波动不能太大,一般情况下允许电压波动为额定电压的±5%。

(3)三相电压不平衡度不能太大

提供给电动机工作的三相电压的不平衡度不能太大,各相电压不平衡值不得超过10%,尤其要注意判断电动机是否缺相运行。

(4)电动机必须具有足够大的绝缘电阻

在发热状态下,1 kV以下的电动机的绝缘电阻应大于0.5 MΩ。不满足该条件的电动机,要及时对其进行干燥、浸漆或重新绕制后才可恢复工作。

(5)电动机的响声和振动不能太大

对于新安装投入使用的电动机,根据其转速的不同,其振动幅度应符合以下正常值标准。

① 转速为3 000 r/min:振动幅度不得超过 0.06 mm左右。

② 转速为1 500 r/min:振动幅度不得超过 0.1 mm左右。

③ 转速为1 000 r/min:振动幅度不得超过 0.13 mm左右。

④ 转速为750 r/min:振动幅度不得超过0.16 mm左右。

(6)轴承要定期换润滑油(脂)

轴承要无杂音、密封要良好,并要定期更换润滑油(滚动轴承要用润滑脂)。其换油周期根据所用轴承不同而不一样。

① 一般滑动轴承换润滑油的周期为工作1 000 h左右更换一次。

② 一般滚动轴承换润滑油的周期为工作500 h左右更换一次。

(7)机械传动部分不能被卡住

应注意机械传动部分不要被卡住,以免造成电动机过载而烧毁。

2. 电动机起动前应做的工作

电动机起动之前,通常应做以下几项检查工作。

(1)进行绝缘电阻的测量

对于工作电压在1 kV以下,容量在1 000 kW以下的电动机,正常时测得的绝缘电阻值应≥0.5 MΩ。否则,说明电动机绝缘性能已下降,应及时查找原因,处理以后再使用,以确保人员的安全。

(2)接地的检查

应检查电动机的接地(或接零)线是否良好。如发现接地(或接零)线锈蚀,应及时对锈蚀处进行处理,以使其接地良好。

(3)检查电源电压

根据电动机铭牌上的额定电压,检查电源电压与此是否相符。

(4)检查电动机接线方式

检查电动机绕组的接线方式是否正确。如果是降压起动,还要检查起动设备接线是否正确牢靠,能否正常工作。

(5)检查有无卡住

用手扳动电动机转子和所带动机械的转轴,检查是否灵活,有无卡住现象。

(6)检查传动装置

对传动装置的检查,主要是检查皮带是否过紧或过松,有无断裂,联轴器连接是否完好,有无松动现象。

(7)检查开关、熔丝容量

检查开关容量是否合适。熔丝大小是否符合规定,装接是否牢固。

(8)检查电压范围

检查供电电压是否正常。电压的波动范围在10%以内即允许起动。

3. 运行中电动机的维护与监测

对正常运行的电动机,应经常保持清洁,不允许有水滴、油滴或杂物落入电动机内部,应监视其运行中的电压、电流、温度及可能出现的故障现象,并针对具体情况进行适应性的处理。

(1)电动机电流的监测

电动机的运行电流(负载电流)不得超过铭牌上规定的额定电流。检查负载电流时,对于三相电动机,还应对照三相电流的大小,当三相电流不平衡的差值超过10%时,应立即停机进行处理。并注意判断是否缺相运行。

(2)电动机温升的监测

定期检查电动机的温升,是监视电动机运行状况的直接可靠的方法。当电动机的电压过低和电动机过载运行,以及电动机运行时,定子绕组短路时,都会使电动机的温度上升。

① 温升的含义。所谓温升是指电动机运行温度与环境温度(或冷却介质温度)的差值。例如环境温度(即电动机未通电的冷态温度)为30℃,运行后电动机的温度为100℃,则温升为70℃。温升值反映了电动机运行中的发热状况,是电动机的运行参数。三相异步电动机的最高容许温度和最大容许温升见表2-13所列,它列出了各种绝缘等级的电动机不同部位的允许温度和温升。

表2-13 三相异步电动机的最高容许温度和最大容许温升

表2-13所列温升都是环境温度为40℃时的值。若环境温度低于40℃时,可允许保持表内温升值不变。但环境温度高于40℃时,应以最高允许温度为准,这时的最大允许温升应以最高允许温度减去环境温度。例如,当环境温度为41℃时,B级绝缘定子绕组最大允许温升为:110℃-41℃=69℃(温度计法)

② 测温工具。对于运行中异步电动机温度的测量,可根据实际情况选用相应的测温工具。

●对于中小型的电动机,常用酒精温度计对温度进行测量。测量时,可用温度计紧靠被测轴承表面或定子铁芯,读取表上温度示值。测绕组温度时,可旋下吊襻,把温度计插入吊襻螺孔内(温度计底部用金属箔包住)。读得的温度为绕组表面温度,再加上15℃就是绕组的实际温度。

●如果没有上述的温度计,可在确定电动机外壳不带电的情况下,用手背去触电动机外壳的温度。若手能在外壳上停留而不觉得很烫说明电动机温升正确;若手不能停留,则说明电动机温升过高。

(3)电动机电压的监测

三相异步电动机长期运行电压应不高于额定电压的10%,不低于额定电压的 5%;三相电压不对称的差值也不应超过额定值的5%。否则应进行减载或调整电源电压。

(4)电动机运行中故障现象监测

对运行中的异步电动机,就经常观察其外壳有无裂纹、螺钉(栓)是否有脱落或松动、电动机有无异响或振动等异常现象。监测时,要特别注意电动机有无冒烟和异味出现,若嗅到有电线、漆包线出现的焦糊味或看到冒烟,必须立即停机进行检修。

① 对轴承部位,应注意它的温度和响声,是否有异常杂声。温度升高、响声异常,则可能是轴承缺油或磨损。还应检查密封是否良好,并定期更换润滑油。一般滑动轴承换油周期为1 000 h,滚动轴承为5 000 h。

② 对于联轴器传动的电动机,若中心校正不好,会在运行中发出响声,并伴随发生电动机的振动和联轴器螺栓胶垫的迅速磨损,对此,应重新进行中心线的校正。

③ 对于采用传动带的电动机,应注意传动带的松紧程度,如过松就会引起打滑;但也不能过紧,否则会使电动机轴承过热而早期损坏。

④ 检查电动机及开关外壳是否漏电或接地不良,可用试电笔进行检测。如发现金属外壳带电,说明设备已经漏电,应立即停机检修。

4. 运行中电动机温升过高的原因及处理方法

运行中的电动机,当测得电动机铁芯温度在 85℃以上时(此温度是将温度计放在电动机外壳铁芯背部通风孔中的专用插管内测得的),就可认为该电动机处在温升过高的状态。导致运行中电动机温升过高的原因较多,归纳起来主要有以下个方面。

(1)电动机周围环境温度过高

当电动机环境温度超过 40℃时,便会导致运行中的电动机无法正常散热,由此就会引起电动机运行时温度上升而过高。可考虑用风扇对电动机进行散热处理。

(2)电动机的供电电压过高

正常的电动机,在不超过其额定工作电压的-5%~+10%而运行时,可以保持其额定功率不变而不致温升过高。一旦加到电动机上的电源电压超过其额定工作电源电压的10%时,由于电动机铁芯的磁通密度急剧增高,致使其铁损耗增加,流过电机线圈中的电流增大时,就会导致运行中的电动机温升过快而发热,可采取降压或稳压措施。

(3)冷却系统有故障

当电动机的冷却系统有故障,或者是堵漏风不好时,若热风直接漏入了冷风区,就会引起电动机的冷却系统入风的温度很高,从而破坏了整个电动机系统的冷却效果,导致了运行中的电动机温升过高。应查找故障原因。

(4)电动机处于过载工作状态

由于某种原因,造成了运行中的电动机处于“小马拉大车”的超负载运行状态,由此就会使流过电动机定子线圈绕组中的电流增大。这种过载时间稍长,就会导致运行中的电动机温升过快而发热。

(5)机械传动部件不良阻力变大

当电动机的驱动机构传动部件出现故障(例如摩擦力增大或有卡转现象)时,就会引起运行中的电动机负载加重,电流过大使温升过高而发热,严重时甚至会使电动机卡转,此时会造成运行中的电动机温度急剧上升,电动机绕组因过热而被烧坏。

(6)风扇的旋转方向不对

对于采用轴流式风扇冷却的电动机,若风扇的旋转方向错了,就不能正常通风散热,也会引起运行中的电动机温升过高。

(7)三相电机缺相故障

当三相电动机因缺一相电源而成两相运行时,其定子绕组电流将剧增,且电动机运行时伴有异声。这种情况对电动机正常运行危害很大,短时间两相运行,就会使电动机温升过高,定子绕组烧毁,并导致电动机损坏。

(8)通风系统故障

电动机通风系统引起故障的原因主要有以下三个方面。

① 周围环境污染严重。长时间运行的电动机,将会把周围环境的灰尘或油污吸入电动机内,致使电动机的通风孔通风不畅,严重时甚至会导致通风孔被堵塞,由此就会导致运行中的电动机因通风效果差而导致温升。

② 冷风和热风短路。由于电动机端盖的挡风罩与风扇的间隙过大,使冷风与热风短路,从而减少了进入电动机内部的冷风量,导致运行中的电动机温升过高。

③ 散热不及时。由于电动机运行时,其内部排出的热风不能很快地散发出去并冷却,又立即被吸入电动机内部,导致运行中的电动机因热风循环而温升过高。

上述原因都可能会造成运行中的电动机温升增高而产生过热现象。在实际工作中,应根据电动机运行时的具体情况,因地制宜,认真分析、准确判断,对症查找原因并设法排除相应的故障,保证运行中的电动机安全、可靠、稳定地工作。

5. 三相异步电动机运行中常见故障及处理方法

三相异步电动机运行中的常见故障主要有以下几类。

(1)起动电动机时,熔断丝立即熔断,电动机冒烟。这种故障可能是电动机绕组线圈局部短路或受潮,应重绕或烘干线圈。

(2)电动机起动困难。电动机起动困难,应先检查三相电源电压是否过低或缺相。

(3)电动机过载。这种故障应先看电动机与拖动的设备是否匹配,如不匹配,应换用配置合适功率的电动机并保持一定的功率余量。

(4)轴承过热。可先添加适量的润滑脂,以2/3为宜。若是皮带过紧,应调整皮带张力。

(5)电动机运转声音异常。首先检查电动机是否严重磨损,如严重磨损,则应更换轴承或在端盖内加装适量的轴承垫;其次检查电动机和皮带轮的动平衡,若电动机运行有“嗡嗡”声,先看是否为缺相引起的,同时检查电源开关(或漏电保护器)有无接触不良。

(6)电动机绕组受潮绝缘强度下降。可先用兆欧表测量电动机各相绕组对地(外壳)的绝缘强度,如果低于0.5 MΩ,可先用220V、100 W左右的灯泡烘烤电动机绕组,使绝缘电阻达到0.5 MΩ以上(越大越好),合格后再组装。

(7)电动机温升过高。若环境温度不高,可先看是否为电动机运转时转子与定子相磨擦,导致定子局部过热而引起的。若是,应校正转子。

(8)电动机外壳带电。这种故障应先检查一下是否为电动机保护接地不良或相线有破损,并与外壳相碰引起的。若是,应把破损电线包好,并接好地线。

(9)电动机电流增大、噪声也大。可先检查电动机接线盒内的连接片是否氧化或接触不良。若是接触不良,可用细砂纸打磨干净,再连接好;若鼠笼型转子断条,应更换转子。

6. 三相异步电动机的定期维护

在电动机的运行过程中,除了要加强日常维护外,为了保证电动机的安全运转和延长使用寿命,还应进行定期维护。

对于一般工作环境中使用的电动机,定期检查每年应不少于1次;对于工作环境灰尘多、潮湿、经常使用的电动机,每年应进行2~3次定期检查。主要以有下检查内容。

(1)清理电动机

清除电动机外壳的灰尘、积垢;检查电动机外壳、风扇、风罩等有无损伤;测量绝缘电阻。

(2)检查接线盒部分

检查接线盒内螺栓有无松动、烧损;接头有无损坏,引线有无断裂;清理接线盒污垢;拧紧各连接点;检查接地是否可靠。

(3)检查紧固件螺钉和接地线

检查电动机端盖、轴承盖等螺钉是否紧固;检查地脚螺栓是否紧固。

(4)起动设备的检查和清理

清除起动设备外部污垢、检查触头有否烧伤;检查接地是否可靠,测量绝缘电阻是否正常;检查三相触点是否同时接触。

(5)检查传动装置

检查传动装置是否可靠,传动带松紧是否适中;检查传动装置是否良好,有无损坏。

(6)检查轴承

检查主轴转动是否灵活,转子与定子之间有无碰擦;拆下轴承外盖,检查润滑脂是否不足或脏污。一般电动机轴承内的润滑脂,半年更换一次;检查轴承磨损情况,有无杂声。

2.3.5 三相异步电动机的修理方法

三相异步电动机的修理,分机械和电气两方面。机械故障大多发生在轴承。电气故障大多发生在绕组。下面重点介绍电气方面的故障与修理。

1. 修理电动机前的故障询问与观察

在着手修理电动机前,必须对电动机的工作环境、使用情况作周密的调查研究,认真观察故障现象,进行具体的分析判断。

(1)询问

认真听取用户的介绍,了解电动机发生故障前的运行情况(如带动负载的大小、温升高低、有无不正常声响,以前是否修理过等),以及故障发生时的情况。

(2)观察

认真观察故障发生后的现象。如故障后的电流、电压、功率、声响、转速、振动、温升以及有无焦臭气味和发热冒烟等现象。

观察的方法要灵活机动。有时可直接通电观察故障现象,进行分析。如果电动机不宜接电源使电动机旋转时,可将电动机拆开,观察其内部的症状。

(3)判断故障原因

根据理论和经验,先假定所有可能产生故障的原因,再逐步分析淘汰;或从比较异常的现象追究原因,再结合必要的检测结果,最终便可找出故障所在。

2. 电动机的拆卸和装配

修理电动机一般都要拆开电动机,故这里先介绍拆卸和装配的方法和注意事项。

(1)电动机引线的拆卸和安装

折装电动机引线时,应先切断电源。如果电动机的开关在远处,应将开关内的三个熔丝卸掉,并且挂上“有人检修,不得合闸”类的牌子,牌子一定要醒目,以防有人误合闸,在保证安全的情况下可对电动机的引线进行拆装。

① 引线的拆卸。打开接线盒,用验电笔验明电动机接线柱上确实无电后,才可动手拆卸电动机引线。折线时,每拆一个线头,都应做好标记,并随即用绝缘带包好,以防误合闸时导致短路或发生触电事故。

② 引线的安装。引线安装时,应按所做的标记进行连接。引线连接好后,应将电动机的外壳可靠地接地。

(2)电动机的拆卸

拆下电动机引线、卸下固定电动机底脚螺母和垫圈后就可对电动机本体进行拆卸了。

拆卸电动机最基本的要求,就是不使电动机各零部件由于拆卸不当受到损坏,要能保持电动机的完整性和原有状态。拆卸电动机时,可按图2-12(a)图~(f)图所示的六个步骤进行。

图2-12 电动机拆卸方法与步骤

按图(a)所示拆下风扇罩→按图(b)所示卸下风扇叶→按图(c)所示卸下前轴承外盖和后端盖螺钉→按图(d)所示垫上厚木板或铜棒,用手锤敲打轴端,使后端脱离机座→按图(e)所示将后端盖连同转子抽出机座→按图(f)所示卸下前端盖螺钉,用长木块顶住前端盖内部外缘,把前端盖打开。

3. 三相异步电动机常见故障速查表

三相异步电动机在运行时,会发生各种各样的故障,表现的形式也多种多样,其原因也是多种多样。要对其故障原因进行多方面的分析才能找到发生故障的原因,并加以解决。

除了分析电动机本身可能产生的故障外,还要检查分析电动机的负载、辅助设备以及供电线路上的故障。

三相异步电动机的常见故障、产生故障的可能原因和处理方法,见表2-14所列。在该表中,电刷冒火、滑环过热或烧坏故障,如属电刷与滑环接触面磨得不好引起的,则可按图2-13所示的方法重新打磨使两者符合要求。

图2-13 研磨电动机电刷的正确方法示意图

表2-14 三相异步电动机常见故障、产生原因和处理方法

(续表)

4. 可控硅控制型电动机常见故障原因及速修方法

可控硅控制型电动机的故障是多种多样的,同一故障可能有不同的故障现象,而同样的故障现象也可能是由不同的原因引起的。因此,应认真分析,准确判断,及时排除。

检修可控硅控制型电动机的故障时,应先判断故障是出在可控硅控制电路还是在电动机本身。这可以先检查加至可控硅控制电路的输入信号是否正常,确认加到可控硅控制电路的输入信号正常以后,再检查电动机的供电电压是否正常。如供电电压正常,则故障出在电动机本身;反之,则应对可控硅控制电路进行检查。

可控硅控制型电动机常见故障原因及速修方法见表2-15所列,供参考。

表2-15 可控硅控制型电动机常见故障原因及速修方法

(续表)

5. 研磨和更换电动机电刷的方法

电刷是保证电动机正常工作的重要部件,需要经常对其进行检查和维护,及时更换磨损的电刷。对换上的新电刷,更换之前必须对其进行吻合性研磨。

(1)研磨砂纸的选择及要求

研磨电动机电刷应使用细玻璃砂纸或零号(0#)砂布,按图2-13(a)所示的方式,沿电动机运转的方向,使有砂面朝电刷,无砂面应紧贴在换向器或滑环上。

在磨电刷时,砂布的宽度应与换向器的长度相等,砂布的长度应尽量与换向器周长相等。千万不能用金钢砂纸,以防脱落的金刚砂粒附着电刷的接触面上或落入换向片之间的沟缝中。

(2)研磨方式

① 小型电动机:电刷在进行研磨时,用手按“电动机运转方向盘”,顺电动机转动方向研磨电刷,直至电刷与换向器吻合良好(电刷与换向器之间的接触面积不得少于75%)。

② 较大型电动机:电刷在进行研磨时,需以换向器为模型,先用刮刀将电刷与换向器接触的一面刮出雏形,然后再装入电刷架内进行研磨。

(3)清理与安装

对电刷进行研磨结束以后,先用皮老虎或吹风机仔细地对碳粉、砂粒等进行清理,再用干净的布(不能用棉纱)对研磨的电刷表面进行擦拭,擦拭干净以后方可投入使用。

由于电动机工作时,容易损坏电刷、换向器或滑环,故在安装时,应将研磨好的电刷放入电刷架内以后,还应调整好弹簧的压力。

(4)需要说明的问题

① 对于停机更换电刷的中小型电动机,最好一次全部更换,以避免新旧电刷混用,出现电流分布不均的现象。

② 对于电动机更换电刷会影响生产的大型机组,可采用不停机分次更换,每次只能更换每组中20%左右的电刷,其间隔时间应在两周左右,并事先在专用模具上基本研磨好以后,按严格的操作方法由专人进行更换。

③ 对于只更换部分电刷的电动机,必须保证整台电动机的电刷片号的一致性,以免影响电动机的使用性能。

6. 三相异步电动机重绕数据

① Y系列(IP44)小型三相异步电动机技术数据见表2-16中所列。

表2-16 Y系列(IP44)小型三相异步电动机技术数据(380V、50Hz)

(续表)

(续表)

② Y系列(IP23)小型三相异步电动机技术数据见表2-17中所列。

表2-17 Y系列(IP23)小型三相异步电动机技术数据(380V、50Hz)

③ Y2系列三相异步电动机技术数据见表2-18中所列。

表2-18 Y2系列三相异步电动机技术数据

(续表)

(续表)

(续表)

④ JW系列三相异步电动机技术数据见表2-19中所列。

表2-19 JW系列三相异步电动机技术数据

⑤ AOC系列三相异步电动机技术数据见表2-20中所列。

表2-20 AOC系列三相异步电动机技术数据