三相异步电动机论文.doc

湖 南 农 业 大 学毕业论文浅谈三相异步电动机的过热原因与维护 学生姓名： 王礼明年级专业： 2008级 机械电子工程指导老师及职称： 杨学工 副教授学 院： 成人教育学院湖南长沙提交日期： 20 年 月浅谈三相异步电动机的过热原因与维护学 生：王礼明指导老师：杨学工（湖南农业大学成人教育学院，长沙 410128）摘 要： 电动机是把电能转换成机械能的设备，三相异步电动机是电力拖动应用最多的电气设备，在工业、农业、国防、文教、医疗及日常生活等各个领域被广泛地应用，在工、农业生产中起着不可或缺的作用。三相异步电动机通过长期运行后，会发生电动机损坏等故障，而造成三相异步电动机损坏又多因其过热烧毁所致，因此对故障进行及时处理，是保证设备正常运行的一项重要的工作。本文就造成三相异步电动机过热的各种因素和维护进行浅析和探讨，供广大电气工作者参考。关键词： 三相异步电动机；基本结构；作用；工作原理；过热原因；维护方法1 前言电动机是把电能转换成机械能的设备，三相异步电动机是电力拖动应用最多的电气设备，在工、农业生产及生活中起着不可或缺的作用。而造成三相异步电动机损坏必须进行检修报废的原因，又多因其过热烧毁所致。由此影响各种生产任务的按期完成也是常见的，因此了解三相电动机的结构及各部分的作用与工作原理，以便于及时判断故障原因，进行相应处理与维护，防止故障扩大，保证设备正常运行，是广大电气工作者的一项重要的工作。2 电动机的结构及各部分作用 三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结构是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件。三相电动机的定子一般由外壳、定子铁心、定子绕组（可以接成星形Y或三角形）等部分组成，转子主要由转子铁心和转子绕组（分为绕线形与笼形两种，由此分为绕线转子异步电动机与笼形异步电动机），其他部分包括端盖、风扇等。 定子的作用是用来产生磁场和作电动机的机械支撑。电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。定子绕组镶嵌在定子铁心中，通过电流时产生感应电动势，实现电能量转换。机座的作用主要是固定和支撑定子铁心。电动机运行时，因内部损耗而发生的热量通过铁心传给机座，再由机座表面散发到周围空气中。为了增加散热面积，一般电动机在机座外表面设计为散热片状。 电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心也是作为电动机磁路的一部分。转子绕组的作用是感应电动势，通过电流而产生电磁转矩。转轴是支撑转子的重量，传递转矩，输出机械功率的主要部件。 3 电动机的工作原理 当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于导子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。4 造成电动机过热的内部原因使电动机发生过热的内部原因，主要有三相定子绕组的短路、断路；三相定子绕组接错；轴承及定子与转子铁芯相摩擦等。 41 三相定子绕组发生短路或断路411三相定子绕组匝间短路及对地（机壳）短路或漏电长期运行的三相异步电动机，由于其定子绕组受电流热效应的影响及受潮等因素，使其绕组的绝缘性能降低或损坏，容易发生绕组的匝间、或对其铁芯的短路与漏电现象。匝间短路会使绕组的直流电阻与交流阻抗减小，在电压不变的情况下导致定子绕组中电流的增大，从而引起电动机过热现象的发生。同时还会进一步的降低绕组的绝缘性能，扩大匝间短路范围，使定子绕组电流再度增加，直至电动机产生严重过热而烧坏。三相定子绕组对地短路或漏电现象的出现，使三相定子绕组在额定电流的基础上又增加了一个对地电流，同样会造成电动机的过热或损坏，与此同时还宜造成工作人员的间接触电危险。如果出现前述的匝间或对地短路现象，还会使三相定子绕组中的电流出现不平衡。对于因绕组绝缘性能下降而造成的匝间或对地短路、漏电现象等，若出现在绕组内部较轻微的，可以通过重新浸漆后烘干的方式来恢复电动机定子绕组绝缘性能的方法；而在绕组端部的可以采用适当的绝缘材料，用包缠或衬垫的方式恢复绝缘。对于定子绕组匝间短路较多且严重的，采用上述方法又无法恢复其绝缘性能的，则必须采取更换绕组的措施修复电动机。412 定子绕组断路在起动或运行中的三相异步电动机，如果因某种原因造成一相定子绕组断路的现象，在很短的时间内就可以使剩余的两相定子绕组的电流迅速增加而过热，将电动机烧坏。尤其是带额定负载起动或运行的电动机更是如此，这是因为在额定负载情况下，由于电动机缺少了一相电源形成的单相起动或单相运行（又称缺相），使其两相定子绕组中的电流迅速增大所致。造成一相定子绕组（或电源）断路的原因有：在电动机内部主要是接线盒中电源线或绕组线端，因紧固不牢等造成松脱或脱落，或线圈连接处脱焊等。更多的是电动机外部原因所造成，例如：主回路中的一相熔断器熔体熔断或接触器主取决于头一对接触不良等。对于定子绕组的可见部分或接线盒等部位出现的断路及熔体熔断，触点接触不良等，发现的可以立即接好、紧固牢，更换元件等进行修复。而线圈内部断路通常采用更换线圈的大修办法。如果发生两相定子绕组断路的情况，短时内虽不能损坏电动机，但不能使电动机起动或运行。42 三相定子绕组连接错误若将三相定子绕组为星形（Y）接法的电动机误接为三角形使用，则使三相定子绕组实际承受的电压超过其额定电压，结果使三相定子绕组中的电流也相应增大，造成电动机的过热损坏。如将三相定子绕组中的一相绕组接反时，会造成三相定子绕组的电压和电流出现严重不平衡，接反的一相绕组首先损坏。对于两种错接三相定子绕组的情况是不允许出现的。这种情况主要发生于检修之后对三相定子绕组进行重新连接的过程中。对此，一般都应经过认真的检查或试验，防止上述情况的发生。43 轴承故障引起的过热电动机轴承内的润滑油太多或太少，不仅影响电动机的润滑作用，还会造成一定程度的电动机发热；如果长期连续运行的电动机轴承中润滑油干涸，会引起电动机端部的较为严重的过热现象；轴承的滚珠磨损或破裂不仅会引起电动机的发热，还伴随着出现不正常的响声。由轴承故障造成电动机的过热，一般都是首先从故障轴承的一端发热开始，也较容易查找，通过对电动机的小修即可排除，例如通过清洗轴承重新换润滑油或更换新轴承的方法。44 定子与转子铁芯相摩擦通常将定子与转子铁芯相摩擦的现象称之为扫膛。由于高速旋转的转子铁芯与定子铁芯相摩擦，使电动机发生过热。其原因主要有：转子轴因某种原因发生弯曲；轴承盖松动或上下、左右位移引起，与此同时也会因定子与转子铁芯之间的气隙不均匀使电动机发热。对此可以通过电动机的小修加以解决，如转轴弯曲应通过校直的方法等。45 造成电动机过热的其它内部原因除上述几种使电动机发热或过热的原因之外，还有电动机通风散热不良、铁芯材料质量等因素等都会引起电动机过热现象。5 电动机外部因素引起的过热使电动机发生过热的外部因素很多，这里仅就常见的主要因素进行分析。51 电动机的过载运行长期连续运行的电动机所带负载超过其额定值时，使其三相定子绕组的实际电流长期超过额定电流值，从而造成电动机的过热，甚至烧坏电动机；严重过载运行的电动机转速降低，或发生堵转造成电动机迅速烧坏。电动机过载运行的原因，一是选用的电动机功率（或容量）过小，二是电动机运行中发生机械传动部分的卡阻等情况，对此应查清具体原因，采取适当的措施，使电动机恢复正常运行。52 电源电压过高或过低如果电动机三相实际电源电压高于该电动机的额定电压值或超过其允许的波动范围，在电动机其它参数不变的情况下，三相定子绕组中的电流势必增大，造成电动机的温升过高。在实际生产中已出现过由于三相电源电压过高经常损坏电动机的事例。若电动机的三相电源电压过低，并低于其允许的范围时，会造成电动机电磁转矩的下降，转差率增大。在此情况下要维持电动机的正常运行，必须以增大电动机定子绕组的电流来提高转子的输出转矩。结果造成电动机的过热或损坏。总之，无论是三相异步电动机的电源电压过高或过低，对电动机长期安全可靠运行都是不利的。而在实际运行中，对电动机的过热原因的分析与检查时，在无其它明显的现象或原因的情况下，首先要检测电动机三相电源电压的高低或三相定子电流的大小。在确定电源电压或电流均为正常后，再查找其它的致热原因。而对于电动机电源电压过高或过低的情况，一般都是通过调整电力变压器调压开关的方法解决。53 缺相起动或缺相运行缺相（或称为单相）起动或运行的三相异步电动机，都会出现不正常的嗡嗡声，使电动机不能起动，或使运行中的电动机转速迅速下降，直至停转（又称堵转）。与此同时造成电动机迅速发热或冒烟烧坏。造成这种故障的原因除前面所述的电动机内部故障之外，更多的是由电动机外原因所造成，如电源导线断裂、过载保护的热继电器的热元件一相脱焊等。54 引起电动机过热的其它原因造成三相异步电动机过热的原因除上述外还有：全压起动的电动机的频繁起动或较多的正反转操作、三相定子绕组的电压或电流严重不平衡、转子断路（绕组）或断条等都会引起电动机的过热现象的发生。6 三相异步电动机的维护61 三相电动机运行中的维护电机运转正常与否，可以从电动机的转速、发出的声响、温度及测量工作电流、电压来进行判断。在运行中的电机如发生漏电，转速突然下降，发生剧烈振动，有异常大的声响，过热冒烟，或电器接点打火冒烟，应立即断电，停机检查。电工在平时巡察中，要经常检查电机是否有过热现象。可用温度计或数字钳形表中的温度测量功能，来测量电机表面温度， E 极绝缘电机允许最高温度为 105 ，在实际运行中，电机绕组的温度要远低于此最高温度。在测量电机表面温度时。显示的读数再加上 15 20 ， 才是电机绕组的实际温度。如果没有温度表。也可用手触摸电机外壳，凭经验感觉温升是否正常。正常时感觉有热度，但不烫手。如发现烫手，表明电机已过热 ( 摸前先用试电笔测无漏电方可进行 ) 。对温度过高的电机，要测量其工作电流，如电流偏大，三相电压正常，说明电机负载过重，应通知机修人员检查机械设备。如果电机长时间过流 20 以上，保护装置不动作断电。则说明热继电器整定电流设置过大。应减小整定电流值。观察控制电器接点、电机接线接点螺丝，有无松动、打火冒烟、绝缘老化。如接触器有异常的振动声响，主触头吸合后还在打火，应即时处理。倾听电机运转时发出的声音，如果有较大的嗡声，不是电流大，就是缺相运行。如出现异常的摩擦声，可能是轴承损坏，有扫膛现象，如有轻度异响，可用长杆起子，一端抵到电机轴承部位， 一端贴近耳朵，细心分辨发出的声音是否正常，如有异常响声，说明轴承有问题应即时更换，以免使轴承保持架损坏造成转子扫膛，烧毁定子绕组。 62 三相电动机的日常维护日常维护对减少和避免电机在运行中发生故障是相当重要的,其中最重要的环节是巡回检查和及时排除任何不正常现象的引发根源.出现事故后认真进行事故分析,采取对策,则是减少事故次数和修理停歇台时提高电机运行效率必不可少的技术工作.电机的日常维护对其正常运行固然非常重要,但 运行中的电机往往会遇到许多突发情况,如短路,过载,断相等.为了使电机在出现这些情况的条件下不至于被损坏,必须采取一些运行保护措施保持电机清洁.电机内部不允许进入水珠,油污,灰尘等,并定期清除电机内外的灰尘.注意负载电流不要超过额定值.注意检查轴承发热,漏油等情况,尤其要按规定加油.电机的温升不能超过额定值. 7 结束语正常运行的三相异步电动机，用手触摸外壳时，一般稍有温感。如果触摸时感到外壳烫手或手掌不能长时间触及时，都属于电动机的过热现象。这都是由于电动机内部或外部的各种因素的影响或故障所致，而三相异步电动机的损坏大多是因为电动机的过热造成的，并导致电动机的大修。针对电机发热原因分析，有目的地进行防范，对降低电机事故率、减少事故损失、提高经济效益有着重要的意义。参考文献：1马效先.维修电工技术M.电工工业出版社,2007(6):185-1882詹跃东.电机及拖动郑济仲M.重庆大学出版社,2002(9):117-1253陈定明.电机与控制M.高等教育出版社,2006(4):46-494赵家礼.常用电动机修理问答M.机械工业出版社,2007(8):43-495张磊.机械电子J.2009(5):71-725马桂荣.煤矿机电J,2008(2):100-1016王艳.涟钢科技与管理J,2009(3):20-217 郑济仲.沈阳航空工业学院学报J,2005(10):45-478柴常.电动机使用与故障分析J,2004(3):23-249金续曾.三相异步电动机使用维修M,中国电力出版社,2003(6):52-5810孙怀川.新编实用电工手册M.安徽科学出版社,1995(1):56-59致 谢在毕业论文即将完成之际，我想向曾经给我帮助和支持的人表示衷心的感谢！首先要感谢我的论文指导老师杨学工教授，他在百忙之中给了我学习方面大量的指导，让我学到了知识，也获得了实践锻炼的机会,从开始进入课题到论文的顺利完成,他给我很多帮助。他严谨的治学态度、对我的严格要求以及为人处世的坦荡将使我终身受益。在这里请接受我诚挚的谢意,祝愿他身体健康，全家幸福！感谢我的同学，没有你们，我无法顺利的完成论文，是你们的细心帮助，让我对电动机各方面的知识有了更进一步的了解。感谢你们，祝愿你们都有一个美好的未来！感谢我的家人，他们给了我无私的支持和爱，我深知他们为我求学所付出的巨大牺牲和努力，在此，我祝福他们，祝他们幸福、安康！最后，衷心感谢在百忙之中抽出时间审阅本论文的专家教授！7