三相異步電動機論文.doc

湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學畢業(yè)論文淺談三相異步電動機的過熱原因與維護 學生姓名： 王禮明年級專業(yè)： 2008級 機械電子工程指導老師及職稱： 楊學工 副教授學 院： 成人教育學院湖南長沙提交日期： 20 年 月淺談三相異步電動機的過熱原因與維護學 生：王禮明指導老師：楊學工（湖南農(nóng)業(yè)大學成人教育學院，長沙 410128）摘 要： 電動機是把電能轉換成機械能的設備，三相異步電動機是電力拖動應用最多的電氣設備，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、文教、醫(yī)療及日常生活等各個領域被廣泛地應用，在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著不可或缺的作用。三相異步電動機通過長期運行后，會發(fā)生電動機損壞等故障，而造成三相異步電動機損壞又多因其過熱燒毀所致，因此對故障進行及時處理，是保證設備正常運行的一項重要的工作。本文就造成三相異步電動機過熱的各種因素和維護進行淺析和探討，供廣大電氣工作者參考。關鍵詞： 三相異步電動機；基本結構；作用；工作原理；過熱原因；維護方法1 前言電動機是把電能轉換成機械能的設備，三相異步電動機是電力拖動應用最多的電氣設備，在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活中起著不可或缺的作用。而造成三相異步電動機損壞必須進行檢修報廢的原因，又多因其過熱燒毀所致。由此影響各種生產(chǎn)任務的按期完成也是常見的，因此了解三相電動機的結構及各部分的作用與工作原理，以便于及時判斷故障原因，進行相應處理與維護，防止故障擴大，保證設備正常運行，是廣大電氣工作者的一項重要的工作。2 電動機的結構及各部分作用 三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結構是相同的，它們都由定子和轉子這兩大基本部分組成，在定子和轉子之間具有一定的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件。三相電動機的定子一般由外殼、定子鐵心、定子繞組（可以接成星形Y或三角形）等部分組成，轉子主要由轉子鐵心和轉子繞組（分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉子異步電動機與籠形異步電動機），其他部分包括端蓋、風扇等。 定子的作用是用來產(chǎn)生磁場和作電動機的機械支撐。電動機的定子由定子鐵心、定子繞組和機座三部分組成。定子繞組鑲嵌在定子鐵心中，通過電流時產(chǎn)生感應電動勢，實現(xiàn)電能量轉換。機座的作用主要是固定和支撐定子鐵心。電動機運行時，因內部損耗而發(fā)生的熱量通過鐵心傳給機座，再由機座表面散發(fā)到周圍空氣中。為了增加散熱面積，一般電動機在機座外表面設計為散熱片狀。 電動機的轉子由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸組成。轉子鐵心也是作為電動機磁路的一部分。轉子繞組的作用是感應電動勢，通過電流而產(chǎn)生電磁轉矩。轉軸是支撐轉子的重量，傳遞轉矩，輸出機械功率的主要部件。 3 電動機的工作原理 當向三相定子繞組中通過入對稱的三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉速n1沿定子和轉子內圓空間作順時針方向旋轉的旋轉磁場。由于旋轉磁場以n1轉速旋轉，轉子導體開始時是靜止的，故轉子導體將切割定子旋轉磁場而產(chǎn)生感應電動勢（感應電動勢的方向用右手定則判定）。由于導子導體兩端被短路環(huán)短接，在感應電動勢的作用下，轉子導體中將產(chǎn)生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。轉子的載流導體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對轉子軸產(chǎn)生電磁轉矩，驅動轉子沿著旋轉磁場方向旋轉。通過上述分析可以總結出電動機工作原理為：當電動機的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉磁場，該旋轉磁場切割轉子繞組，從而在轉子繞組中產(chǎn)生感應電流（轉子繞組是閉合通路），載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉軸上形成電磁轉矩，驅動電動機旋轉，并且電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同。4 造成電動機過熱的內部原因使電動機發(fā)生過熱的內部原因，主要有三相定子繞組的短路、斷路；三相定子繞組接錯；軸承及定子與轉子鐵芯相摩擦等。 41 三相定子繞組發(fā)生短路或斷路411三相定子繞組匝間短路及對地（機殼）短路或漏電長期運行的三相異步電動機，由于其定子繞組受電流熱效應的影響及受潮等因素，使其繞組的絕緣性能降低或損壞，容易發(fā)生繞組的匝間、或對其鐵芯的短路與漏電現(xiàn)象。匝間短路會使繞組的直流電阻與交流阻抗減小，在電壓不變的情況下導致定子繞組中電流的增大，從而引起電動機過熱現(xiàn)象的發(fā)生。同時還會進一步的降低繞組的絕緣性能，擴大匝間短路范圍，使定子繞組電流再度增加，直至電動機產(chǎn)生嚴重過熱而燒壞。三相定子繞組對地短路或漏電現(xiàn)象的出現(xiàn)，使三相定子繞組在額定電流的基礎上又增加了一個對地電流，同樣會造成電動機的過熱或損壞，與此同時還宜造成工作人員的間接觸電危險。如果出現(xiàn)前述的匝間或對地短路現(xiàn)象，還會使三相定子繞組中的電流出現(xiàn)不平衡。對于因繞組絕緣性能下降而造成的匝間或對地短路、漏電現(xiàn)象等，若出現(xiàn)在繞組內部較輕微的，可以通過重新浸漆后烘干的方式來恢復電動機定子繞組絕緣性能的方法；而在繞組端部的可以采用適當?shù)慕^緣材料，用包纏或襯墊的方式恢復絕緣。對于定子繞組匝間短路較多且嚴重的，采用上述方法又無法恢復其絕緣性能的，則必須采取更換繞組的措施修復電動機。412 定子繞組斷路在起動或運行中的三相異步電動機，如果因某種原因造成一相定子繞組斷路的現(xiàn)象，在很短的時間內就可以使剩余的兩相定子繞組的電流迅速增加而過熱，將電動機燒壞。尤其是帶額定負載起動或運行的電動機更是如此，這是因為在額定負載情況下，由于電動機缺少了一相電源形成的單相起動或單相運行（又稱缺相），使其兩相定子繞組中的電流迅速增大所致。造成一相定子繞組（或電源）斷路的原因有：在電動機內部主要是接線盒中電源線或繞組線端，因緊固不牢等造成松脫或脫落，或線圈連接處脫焊等。更多的是電動機外部原因所造成，例如：主回路中的一相熔斷器熔體熔斷或接觸器主取決于頭一對接觸不良等。對于定子繞組的可見部分或接線盒等部位出現(xiàn)的斷路及熔體熔斷，觸點接觸不良等，發(fā)現(xiàn)的可以立即接好、緊固牢，更換元件等進行修復。而線圈內部斷路通常采用更換線圈的大修辦法。如果發(fā)生兩相定子繞組斷路的情況，短時內雖不能損壞電動機，但不能使電動機起動或運行。42 三相定子繞組連接錯誤若將三相定子繞組為星形（Y）接法的電動機誤接為三角形使用，則使三相定子繞組實際承受的電壓超過其額定電壓，結果使三相定子繞組中的電流也相應增大，造成電動機的過熱損壞。如將三相定子繞組中的一相繞組接反時，會造成三相定子繞組的電壓和電流出現(xiàn)嚴重不平衡，接反的一相繞組首先損壞。對于兩種錯接三相定子繞組的情況是不允許出現(xiàn)的。這種情況主要發(fā)生于檢修之后對三相定子繞組進行重新連接的過程中。對此，一般都應經(jīng)過認真的檢查或試驗，防止上述情況的發(fā)生。43 軸承故障引起的過熱電動機軸承內的潤滑油太多或太少，不僅影響電動機的潤滑作用，還會造成一定程度的電動機發(fā)熱；如果長期連續(xù)運行的電動機軸承中潤滑油干涸，會引起電動機端部的較為嚴重的過熱現(xiàn)象；軸承的滾珠磨損或破裂不僅會引起電動機的發(fā)熱，還伴隨著出現(xiàn)不正常的響聲。由軸承故障造成電動機的過熱，一般都是首先從故障軸承的一端發(fā)熱開始，也較容易查找，通過對電動機的小修即可排除，例如通過清洗軸承重新?lián)Q潤滑油或更換新軸承的方法。44 定子與轉子鐵芯相摩擦通常將定子與轉子鐵芯相摩擦的現(xiàn)象稱之為掃膛。由于高速旋轉的轉子鐵芯與定子鐵芯相摩擦，使電動機發(fā)生過熱。其原因主要有：轉子軸因某種原因發(fā)生彎曲；軸承蓋松動或上下、左右位移引起，與此同時也會因定子與轉子鐵芯之間的氣隙不均勻使電動機發(fā)熱。對此可以通過電動機的小修加以解決，如轉軸彎曲應通過校直的方法等。45 造成電動機過熱的其它內部原因除上述幾種使電動機發(fā)熱或過熱的原因之外，還有電動機通風散熱不良、鐵芯材料質量等因素等都會引起電動機過熱現(xiàn)象。5 電動機外部因素引起的過熱使電動機發(fā)生過熱的外部因素很多，這里僅就常見的主要因素進行分析。51 電動機的過載運行長期連續(xù)運行的電動機所帶負載超過其額定值時，使其三相定子繞組的實際電流長期超過額定電流值，從而造成電動機的過熱，甚至燒壞電動機；嚴重過載運行的電動機轉速降低，或發(fā)生堵轉造成電動機迅速燒壞。電動機過載運行的原因，一是選用的電動機功率（或容量）過小，二是電動機運行中發(fā)生機械傳動部分的卡阻等情況，對此應查清具體原因，采取適當?shù)拇胧闺妱訖C恢復正常運行。52 電源電壓過高或過低如果電動機三相實際電源電壓高于該電動機的額定電壓值或超過其允許的波動范圍，在電動機其它參數(shù)不變的情況下，三相定子繞組中的電流勢必增大，造成電動機的溫升過高。在實際生產(chǎn)中已出現(xiàn)過由于三相電源電壓過高經(jīng)常損壞電動機的事例。若電動機的三相電源電壓過低，并低于其允許的范圍時，會造成電動機電磁轉矩的下降，轉差率增大。在此情況下要維持電動機的正常運行，必須以增大電動機定子繞組的電流來提高轉子的輸出轉矩。結果造成電動機的過熱或損壞?？傊?，無論是三相異步電動機的電源電壓過高或過低，對電動機長期安全可靠運行都是不利的。而在實際運行中，對電動機的過熱原因的分析與檢查時，在無其它明顯的現(xiàn)象或原因的情況下，首先要檢測電動機三相電源電壓的高低或三相定子電流的大小。在確定電源電壓或電流均為正常后，再查找其它的致熱原因。而對于電動機電源電壓過高或過低的情況，一般都是通過調整電力變壓器調壓開關的方法解決。53 缺相起動或缺相運行缺相（或稱為單相）起動或運行的三相異步電動機，都會出現(xiàn)不正常的嗡嗡聲，使電動機不能起動，或使運行中的電動機轉速迅速下降，直至停轉（又稱堵轉）。與此同時造成電動機迅速發(fā)熱或冒煙燒壞。造成這種故障的原因除前面所述的電動機內部故障之外，更多的是由電動機外原因所造成，如電源導線斷裂、過載保護的熱繼電器的熱元件一相脫焊等。54 引起電動機過熱的其它原因造成三相異步電動機過熱的原因除上述外還有：全壓起動的電動機的頻繁起動或較多的正反轉操作、三相定子繞組的電壓或電流嚴重不平衡、轉子斷路（繞組）或斷條等都會引起電動機的過熱現(xiàn)象的發(fā)生。6 三相異步電動機的維護61 三相電動機運行中的維護電機運轉正常與否，可以從電動機的轉速、發(fā)出的聲響、溫度及測量工作電流、電壓來進行判斷。在運行中的電機如發(fā)生漏電，轉速突然下降，發(fā)生劇烈振動，有異常大的聲響，過熱冒煙，或電器接點打火冒煙，應立即斷電，停機檢查。電工在平時巡察中，要經(jīng)常檢查電機是否有過熱現(xiàn)象。可用溫度計或數(shù)字鉗形表中的溫度測量功能，來測量電機表面溫度， E 極絕緣電機允許最高溫度為 105 ，在實際運行中，電機繞組的溫度要遠低于此最高溫度。在測量電機表面溫度時。顯示的讀數(shù)再加上 15 20 ， 才是電機繞組的實際溫度。如果沒有溫度表。也可用手觸摸電機外殼，憑經(jīng)驗感覺溫升是否正常。正常時感覺有熱度，但不燙手。如發(fā)現(xiàn)燙手，表明電機已過熱 ( 摸前先用試電筆測無漏電方可進行 ) 。對溫度過高的電機，要測量其工作電流，如電流偏大，三相電壓正常，說明電機負載過重，應通知機修人員檢查機械設備。如果電機長時間過流 20 以上，保護裝置不動作斷電。則說明熱繼電器整定電流設置過大。應減小整定電流值。觀察控制電器接點、電機接線接點螺絲，有無松動、打火冒煙、絕緣老化。如接觸器有異常的振動聲響，主觸頭吸合后還在打火，應即時處理。傾聽電機運轉時發(fā)出的聲音，如果有較大的嗡聲，不是電流大，就是缺相運行。如出現(xiàn)異常的摩擦聲，可能是軸承損壞，有掃膛現(xiàn)象，如有輕度異響，可用長桿起子，一端抵到電機軸承部位， 一端貼近耳朵，細心分辨發(fā)出的聲音是否正常，如有異常響聲，說明軸承有問題應即時更換，以免使軸承保持架損壞造成轉子掃膛，燒毀定子繞組。 62 三相電動機的日常維護日常維護對減少和避免電機在運行中發(fā)生故障是相當重要的,其中最重要的環(huán)節(jié)是巡回檢查和及時排除任何不正?，F(xiàn)象的引發(fā)根源.出現(xiàn)事故后認真進行事故分析,采取對策,則是減少事故次數(shù)和修理停歇臺時提高電機運行效率必不可少的技術工作.電機的日常維護對其正常運行固然非常重要,但 運行中的電機往往會遇到許多突發(fā)情況,如短路,過載,斷相等.為了使電機在出現(xiàn)這些情況的條件下不至于被損壞,必須采取一些運行保護措施保持電機清潔.電機內部不允許進入水珠,油污,灰塵等,并定期清除電機內外的灰塵.注意負載電流不要超過額定值.注意檢查軸承發(fā)熱,漏油等情況,尤其要按規(guī)定加油.電機的溫升不能超過額定值. 7 結束語正常運行的三相異步電動機，用手觸摸外殼時，一般稍有溫感。如果觸摸時感到外殼燙手或手掌不能長時間觸及時，都屬于電動機的過熱現(xiàn)象。這都是由于電動機內部或外部的各種因素的影響或故障所致，而三相異步電動機的損壞大多是因為電動機的過熱造成的，并導致電動機的大修。針對電機發(fā)熱原因分析，有目的地進行防范，對降低電機事故率、減少事故損失、提高經(jīng)濟效益有著重要的意義。參考文獻：1馬效先.維修電工技術M.電工工業(yè)出版社,2007(6):185-1882詹躍東.電機及拖動鄭濟仲M.重慶大學出版社,2002(9):117-1253陳定明.電機與控制M.高等教育出版社,2006(4):46-494趙家禮.常用電動機修理問答M.機械工業(yè)出版社,2007(8):43-495張磊.機械電子J.2009(5):71-725馬桂榮.煤礦機電J,2008(2):100-1016王艷.漣鋼科技與管理J,2009(3):20-217 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