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摘要:绕组是三相异步电动机的“心脏”,在频繁启动、过流、过载的情况下容易因温度过度而将其烧毁。因此,绕组的检修成为三相异步电动机的主要内容。在拆除或更换绕组中必须将绕组的原始数据记录(包括绕组跨距、极距、漆包线横截面积及线圈匝数等)清楚,不仅有利于异步电动机的维护、检修工作,而且可以提高电动机的检修效率。
关键词:绕组;检修;数据
1、概述
我们生活中离不开电,而电机作为最主要的动力设备,它广泛应用于企业、农业、家庭等各个领域。通常将电机分为两大类,一类是直流电机,一类是交流电机,而交流电机按其转速与电源频率的关系,又将其分为同步电机和异步电机两大类。
而三相异步电动机是我们较熟悉的,本文着重介绍三相异步电动机的基本检修。三相异步电动机是应用非常广泛的动力设备,它大量应用在工厂、企业及广大农村,电动机在使用过程中,由于各种原因,总会出现一些问题和故障,因此电动机在使用一定时间后要进行定期检修。电机在修理前应进行整体检查,查明故障原因,并预先估计出必要的修理工作范围,确定电机修理工作的内容和工作量。
2、三相异步电动机的组成
三相异步电动机由由静止不动的定子、旋转的转子及定子与转子之间的气隙组成,此外还包括端盖、风罩、风扇、接线盒等附属件(见图1)。
1)定子
三相异步电动机的定子由三部分组成:
2)转子
三相异步电动机的转子也由三部分组成
鼠笼式异步电动机由于构造简单,价格低廉,工作可靠,使用方便,成为了生产上使用最广泛的电动机。
3)气隙
与直流电动机相比,异步电动机定、转子之间的气隙要小得多,中小型异步电动机的气隙一般为0.2—2mm。气隙的大小直接影响电动机的励磁电流和功率因数。一般情况下,气隙越小,电子绕组的励磁电流越小,定子侧的功率因素则越高。但气隙过小,会造成装配困难,且增加高次谐波损耗与附加损耗。实际上电机的使用一般兼顾上述两方面的因素。
3、定子绕组常见的故障
一般三相异步电动机在长时间的运行中,可能会由于环境因素(线路受潮)或长时间处于过载、过流状态,造成异步电动机绝缘性能降低,影响电动机的正常使用。一般常见的故障主要由绕组接地和绕组短路两种。
3.1绕组接地
绕组接地是指绕组与铁心或机壳间绝缘破坏而造成的互相接通现象。出现这种故障后,会使机壳带电,引发人身触电伤亡事故;也可能使一些控制线路造成失控;还会使绕组发热而导致短路,使电动机无法正常运行。造成绕组接地的原因很多如受潮、雷击、过热、机械损坏、腐蚀、绝缘老化以及绕组制造工艺不良等,都可能造成电动机绕组的接地故障。
3.2绕组短路
绕组短路的主要原因是由于电动机电流过大、电源电压变动过大、单相运行、机械碰伤、制造不良等造成绝缘破坏所致。绕组短路故障可分为相间短路、极相组间短路,线圈间短路以及匝间短路等。绕组短路后,定子的磁场分布不均匀、三相电流不平衡而使电动机运行时振动和噪声加剧,严重时电动机不能起动,而在短路线圈中产生很大的短路电流,导致线圈迅速发热,甚至烧坏。
4、定子绕组故障的检查方法
4.1接地故障的检查方法有以下四种:
1)观察法
绕组接地故障经常发生在绕组端部或铁心槽口的部分,而且绝缘常有破裂和烧焦发黑的痕迹。因此,当电动机拆开后,应先仔细观察绕组端部及槽口有无破裂和焦黑的痕迹,若有,则接地点可能就在此处;如果引出线和这些地方没有接地的迹象,则接地处可能在槽里。
2)用绝缘电阻表检查
先将三相绕组之间的连接线拆开,然后根据电动机电压等级选择绝缘电阻表的电压等级。一般6KV以上的电机采用2500V的绝缘电阻表,3KV的电机采用1000V的绝缘电阻表,其他低电压应用500V的绝缘电阻表测量。测量时,绝缘电阻表的一端接电动机绕组,另一端接电动机金属壳体。按约120r/min左右的速度转动摇柄,若测出的絕缘电阻在0.5MΩ以上,则说明电动机绝缘尚好,可继续使用;若测量值在0.5MΩ以下,则说明该电动机绝缘已受潮或绕组绝缘很差;若绝缘电阻表指针指向零,表示绕组已接地。如指针摇摆不定,则表明绝缘已被击穿损坏。
3)用万用电表检查
检查前,先将三相绕组之间的连接线拆开,使各种绕组之间互不接通。然后将万用电表转换开关旋到R×10K档进行测量,方法同绝缘电阻表。如测得的电阻值很小或为零,则表明该相绕组有接地故障存在。
4.2定子绕组短路检查方法
1)外部观察与深温检查
这种方法多用于缺乏仪器而应用于小电动机的检查。具体做法是将电动机先空载运行几分钟,如有焦臭味或冒烟现象,则立即停机,迅速拆开电机,抽出转子,查看冒烟部位,并用手探测线圈端部温度,若某一部分线圈比邻近线圈温度要高,则可能即为短路处。也可以仔细观察线圈的端部绝缘有无焦脆等现象,若有这种现象,说明这只线圈可能存在短路故障。
2)电流检查法
先将电动机空载运行,测量三相电流。由于影响电动机三相电流不平衡的原因可能是外电源电压不平衡或电动机绕组内部有缺陷,为此,可采取调换两相电源的方法来校验。若不随电源调换而改变,则较大电流的一相绕组可能有短路故障。用这种方法只能检查出有缺陷的相绕组,但不能找出故障点。
3)电阻检查法
如果绕组短路比较严重时,可测量各相绕组直流电阻值,阻值较小者,即可能是短路绕组。具体方法是先用万用表的欧姆档找出每相绕组的两个线端,然后用直流电桥分别测量各相绕组的直流电阻值,并将它们加以比较,其中电阻值最小的一相,便是可能存在短路故障的一相。由于电动机每相绕组的阻值都很小,一般应用低阻欧姆表或电桥进行测量。为了方便和准确起见,可每次测量两相串联后的阻值,如系三角形连接时,可解开连接点进行。 4)电压降法
把有故障一相绕组的各极相组连接线的绝缘剥开,在这相绕组的出现端通入低電压交流电,电压一般为50~100V。然后测量各极相组的电压降,如读数相差较多且最小的即为短路故障的极相组。同理测出读数最小的线圈即为短路线圈。
以上各种检查方法都有局限形,有的只能测出故障相,有的能查出故障点,各具优点。至于应用那种方法较好,则要根据具体情况和经验而定。
5、定子绕组下线工艺
通过上述检查法进行检查后,需要将异步电动机定子绕组重新嵌放至定子铁心内,定子绕组经切割拔线(在此记录定子绕组的原始数据)、重新刷涂绝缘漆、根据线圈匝数绕线、嵌放定子绕组、用绝缘电阻表遥测(在图2中记录数据)等步骤就完成了三相异步电动机定子绕组的重新嵌放过程(嵌放后的绕组见图3)。
下面四级两路电机(48槽)为例来说明其过程如下:
1)求三相异步电动机定子绕组的参数
三相异步电动机的转速(r/min)n=
我国工业中一般取其频露f=50Hz,故其极数2p=,转速n可以通过铭牌获得。
三相异步电动机每极每相所占的槽数q= =4
因我们常用的三相异步电动机定子绕组的线圈是全距线圈,故其跨距=节距。故Y==12
2)通过电动机的型号查表获得其漆包线的规格
在我国一般以Y系列异步电动机使用最广泛,可以通过查Y系列异步电动机铁心和线圈技术参数来确定其漆包线的规格。
3)嵌放定子绕组
异步电动机定子绕组数据已经确定,我们即可采用绕线机将所需要的线圈把数下好,然后再将其嵌入至定子铁心内,完成绕组的嵌放。
4)电机引线焊接
根据异步电动机绕组的接线原理图和展开图,然后将其通过绝缘管、电机引线等附属件引出异步电动机的三相线路,再根据其使用的电压等级将其连接成三角形或星形。
5)测量
此项是最关键的一步,它决定我们下线是否完好有效。通过用兆欧表遥测三相异步电动机各相与地之间、相与相之间的绝缘电阻是否满足要求。一般相与地之间为2500MΩ,相与地之间为500MΩ。
6、结尾
综上所述,三相异步电动机绕组烧毁的因素有很多,我们在使用的过程中要按照其使用说明来进行操作,在日常的使用中经常性进行维护,保证电机各项技术参数能满足工作需求。同时,在检修绕组时,按照线路进行正确地接线,保证三相异步电动机各相电流的平衡。
作者简介:
宁新鹏,男,1989年3月出生,初级机电助理工程师,于2012年7月毕业于中北大学自动化专业,现在晋煤集团金鼎王台机电公司从事电气设备操作管理工作。
关键词:绕组;检修;数据
1、概述
我们生活中离不开电,而电机作为最主要的动力设备,它广泛应用于企业、农业、家庭等各个领域。通常将电机分为两大类,一类是直流电机,一类是交流电机,而交流电机按其转速与电源频率的关系,又将其分为同步电机和异步电机两大类。
而三相异步电动机是我们较熟悉的,本文着重介绍三相异步电动机的基本检修。三相异步电动机是应用非常广泛的动力设备,它大量应用在工厂、企业及广大农村,电动机在使用过程中,由于各种原因,总会出现一些问题和故障,因此电动机在使用一定时间后要进行定期检修。电机在修理前应进行整体检查,查明故障原因,并预先估计出必要的修理工作范围,确定电机修理工作的内容和工作量。
2、三相异步电动机的组成
三相异步电动机由由静止不动的定子、旋转的转子及定子与转子之间的气隙组成,此外还包括端盖、风罩、风扇、接线盒等附属件(见图1)。
1)定子
三相异步电动机的定子由三部分组成:
2)转子
三相异步电动机的转子也由三部分组成
鼠笼式异步电动机由于构造简单,价格低廉,工作可靠,使用方便,成为了生产上使用最广泛的电动机。
3)气隙
与直流电动机相比,异步电动机定、转子之间的气隙要小得多,中小型异步电动机的气隙一般为0.2—2mm。气隙的大小直接影响电动机的励磁电流和功率因数。一般情况下,气隙越小,电子绕组的励磁电流越小,定子侧的功率因素则越高。但气隙过小,会造成装配困难,且增加高次谐波损耗与附加损耗。实际上电机的使用一般兼顾上述两方面的因素。
3、定子绕组常见的故障
一般三相异步电动机在长时间的运行中,可能会由于环境因素(线路受潮)或长时间处于过载、过流状态,造成异步电动机绝缘性能降低,影响电动机的正常使用。一般常见的故障主要由绕组接地和绕组短路两种。
3.1绕组接地
绕组接地是指绕组与铁心或机壳间绝缘破坏而造成的互相接通现象。出现这种故障后,会使机壳带电,引发人身触电伤亡事故;也可能使一些控制线路造成失控;还会使绕组发热而导致短路,使电动机无法正常运行。造成绕组接地的原因很多如受潮、雷击、过热、机械损坏、腐蚀、绝缘老化以及绕组制造工艺不良等,都可能造成电动机绕组的接地故障。
3.2绕组短路
绕组短路的主要原因是由于电动机电流过大、电源电压变动过大、单相运行、机械碰伤、制造不良等造成绝缘破坏所致。绕组短路故障可分为相间短路、极相组间短路,线圈间短路以及匝间短路等。绕组短路后,定子的磁场分布不均匀、三相电流不平衡而使电动机运行时振动和噪声加剧,严重时电动机不能起动,而在短路线圈中产生很大的短路电流,导致线圈迅速发热,甚至烧坏。
4、定子绕组故障的检查方法
4.1接地故障的检查方法有以下四种:
1)观察法
绕组接地故障经常发生在绕组端部或铁心槽口的部分,而且绝缘常有破裂和烧焦发黑的痕迹。因此,当电动机拆开后,应先仔细观察绕组端部及槽口有无破裂和焦黑的痕迹,若有,则接地点可能就在此处;如果引出线和这些地方没有接地的迹象,则接地处可能在槽里。
2)用绝缘电阻表检查
先将三相绕组之间的连接线拆开,然后根据电动机电压等级选择绝缘电阻表的电压等级。一般6KV以上的电机采用2500V的绝缘电阻表,3KV的电机采用1000V的绝缘电阻表,其他低电压应用500V的绝缘电阻表测量。测量时,绝缘电阻表的一端接电动机绕组,另一端接电动机金属壳体。按约120r/min左右的速度转动摇柄,若测出的絕缘电阻在0.5MΩ以上,则说明电动机绝缘尚好,可继续使用;若测量值在0.5MΩ以下,则说明该电动机绝缘已受潮或绕组绝缘很差;若绝缘电阻表指针指向零,表示绕组已接地。如指针摇摆不定,则表明绝缘已被击穿损坏。
3)用万用电表检查
检查前,先将三相绕组之间的连接线拆开,使各种绕组之间互不接通。然后将万用电表转换开关旋到R×10K档进行测量,方法同绝缘电阻表。如测得的电阻值很小或为零,则表明该相绕组有接地故障存在。
4.2定子绕组短路检查方法
1)外部观察与深温检查
这种方法多用于缺乏仪器而应用于小电动机的检查。具体做法是将电动机先空载运行几分钟,如有焦臭味或冒烟现象,则立即停机,迅速拆开电机,抽出转子,查看冒烟部位,并用手探测线圈端部温度,若某一部分线圈比邻近线圈温度要高,则可能即为短路处。也可以仔细观察线圈的端部绝缘有无焦脆等现象,若有这种现象,说明这只线圈可能存在短路故障。
2)电流检查法
先将电动机空载运行,测量三相电流。由于影响电动机三相电流不平衡的原因可能是外电源电压不平衡或电动机绕组内部有缺陷,为此,可采取调换两相电源的方法来校验。若不随电源调换而改变,则较大电流的一相绕组可能有短路故障。用这种方法只能检查出有缺陷的相绕组,但不能找出故障点。
3)电阻检查法
如果绕组短路比较严重时,可测量各相绕组直流电阻值,阻值较小者,即可能是短路绕组。具体方法是先用万用表的欧姆档找出每相绕组的两个线端,然后用直流电桥分别测量各相绕组的直流电阻值,并将它们加以比较,其中电阻值最小的一相,便是可能存在短路故障的一相。由于电动机每相绕组的阻值都很小,一般应用低阻欧姆表或电桥进行测量。为了方便和准确起见,可每次测量两相串联后的阻值,如系三角形连接时,可解开连接点进行。 4)电压降法
把有故障一相绕组的各极相组连接线的绝缘剥开,在这相绕组的出现端通入低電压交流电,电压一般为50~100V。然后测量各极相组的电压降,如读数相差较多且最小的即为短路故障的极相组。同理测出读数最小的线圈即为短路线圈。
以上各种检查方法都有局限形,有的只能测出故障相,有的能查出故障点,各具优点。至于应用那种方法较好,则要根据具体情况和经验而定。
5、定子绕组下线工艺
通过上述检查法进行检查后,需要将异步电动机定子绕组重新嵌放至定子铁心内,定子绕组经切割拔线(在此记录定子绕组的原始数据)、重新刷涂绝缘漆、根据线圈匝数绕线、嵌放定子绕组、用绝缘电阻表遥测(在图2中记录数据)等步骤就完成了三相异步电动机定子绕组的重新嵌放过程(嵌放后的绕组见图3)。
下面四级两路电机(48槽)为例来说明其过程如下:
1)求三相异步电动机定子绕组的参数
三相异步电动机的转速(r/min)n=
我国工业中一般取其频露f=50Hz,故其极数2p=,转速n可以通过铭牌获得。
三相异步电动机每极每相所占的槽数q= =4
因我们常用的三相异步电动机定子绕组的线圈是全距线圈,故其跨距=节距。故Y==12
2)通过电动机的型号查表获得其漆包线的规格
在我国一般以Y系列异步电动机使用最广泛,可以通过查Y系列异步电动机铁心和线圈技术参数来确定其漆包线的规格。
3)嵌放定子绕组
异步电动机定子绕组数据已经确定,我们即可采用绕线机将所需要的线圈把数下好,然后再将其嵌入至定子铁心内,完成绕组的嵌放。
4)电机引线焊接
根据异步电动机绕组的接线原理图和展开图,然后将其通过绝缘管、电机引线等附属件引出异步电动机的三相线路,再根据其使用的电压等级将其连接成三角形或星形。
5)测量
此项是最关键的一步,它决定我们下线是否完好有效。通过用兆欧表遥测三相异步电动机各相与地之间、相与相之间的绝缘电阻是否满足要求。一般相与地之间为2500MΩ,相与地之间为500MΩ。
6、结尾
综上所述,三相异步电动机绕组烧毁的因素有很多,我们在使用的过程中要按照其使用说明来进行操作,在日常的使用中经常性进行维护,保证电机各项技术参数能满足工作需求。同时,在检修绕组时,按照线路进行正确地接线,保证三相异步电动机各相电流的平衡。
作者简介:
宁新鹏,男,1989年3月出生,初级机电助理工程师,于2012年7月毕业于中北大学自动化专业,现在晋煤集团金鼎王台机电公司从事电气设备操作管理工作。