浅谈水泵三相异步电动机运行过热原因分析及对策

  • 投稿Cycl
  • 更新时间2015-09-06
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于惠东

(中卫市中宁县红寺堡扬水管理处宁夏中宁751200)

【摘要】随着改革开放的不断深入,生产力不断发展,工、农业生产技术不断进步,各种类型及功率等级的电动机在工业、农业生产及人们的日常生活中所扮演的角色也越来越重要,可以想象如果它们都集体“罢工”的话,那我们的生产、生活将乱到什么程度,比如:停水、停电、电梯停运、冷、暖气停送等等,将让我们无法想象,所以了解它的结构及工作原理,在运行中的维护及停机保养,使我们能够在以后的工作生活中更好使用它们,让它们更好的为我们的生产、生活服务。

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关键词 水泵;三相异步电动机;过热

Shallow talk water a pump three dissimilitudes step electric motor circulate to lead hot reason analysis and counterplan

Yu Hui-dong

【Abstract】Along with reform open of continuously thorough, productivity continuously development, work, agriculture produce the technique progress unremittingly, the electric motor of various type and power grade is in the industry, the agriculture the produce and people of the daily life role for play also more and more importance, can imagination if they all collective"strike" of words, that our produce, life will disorderly arrive what extent and for example:Stop water, have a power fail, the elevator stop luck, cold, the warm air stop to send an etc., will let we can´t imagination, so understanding it of structure and work principle, in the movement of maintenance and shut down to maintain, make we can be better in laterly of the work the life usage they, make them better for our produce, life service.

【Key words】Water pump;Three electric motor;Lead hot

一、 电机过热原因分析

三相异步电动机是电力拖动应用最多的电气设备。造成三相异步电动机损坏必须进行检修及查明原因,多数因其过热烧毁所致。现就造成三相异步电动机过热的各种因素进行浅析和探讨。

1.电机发热原因主要有频繁启动造成过电流发热,过载造成的过电流发热,散热不畅引起的发热等。因此,选择电机的功率时,应考虑电机的发热、允许过载和启动能力三方面因素。电机里也有线圈,有电阻,通电时会发热,因此大功率电机要注意通风。电机中绕组的绝缘材料的耐热最差,所用绝缘材料都有自身允许的最高温度,当工作过程中的温度能够长期控制在其允许的范围之内的话,绝缘材料的寿命最多可达20年以上;从另一方面来讲,绝缘材料很难一直保持最初的良好性能,会慢慢变脆,使电机寿命减短,如果再严重一些就会导致绝缘材料碳化、变质,甚至不再具有绝缘性能,烧毁电机。由此可知,温升不协调是导致电机发生故障的主要原因。下表列出电机绝缘等级对应电机的极限温度。电机温度与周围环境温度之差称为“温升”。我国规定的环境温度为:40℃。

2. 电机定子绕组在发热开始时,由于温升较小、散发热量较少,大部分热量被电机吸收,导致温升τ增长较快。随温度升高,散发热量不断增长,电机散发热量由于负载不变而维持不变,电机吸收热量不断减少,温升曲线趋于平缓。最后电机温度不再升高,温升达到稳定值tw,电机发热过程与输出功率如下式:PN=twAhN/(1-hN)。

对同样规格的电机欲提高额定功率PN,有3种方法:①可以提高额定效率hN,即采取措施降低电机损耗;②提高散热系数,即加大流通和散热面积;③提高绝缘材料温升。

选定使用的电机,意味着以上三项因素也已经被选定,这就需要在日常的工作中必须要时刻监视电机各部分的温升。在实际生产中,由于电压过高或过低,负荷太大或频繁超过额定电流,轴承不好,转子扫膛或匝间短路,电机风扇坏掉或丢转或风帽被堵,散热片污垢多,周围环境温度高等电气或机械方面的原因,这些都极易导致电机过热,严重的话会造成电机的烧毁。因此我们要及时的监测电机运行的温度,当有故障发生时,要做到及时发现,及时处理。

二、 造成电动机过热的内部原因

1.电机生产制造质量不好,没有达到国家标准,电机线圈线径没有达到规范要求。

2.三相定子绕组发生短路:长期运行的三相异步电动机,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,个别电机运行中存在轻微匝间短路问题,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,引起电动机过热,并进一步降低绕组的绝缘性能,扩大匝间短路范围,使定子绕组电流进一步增加,直至电动机产生严重过热而烧坏;三相定子绕组对地短路发生,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。对于因绕组绝缘性能下降而造成的匝间或对地短路等,若出现在绕组内部较轻微的,可通过重新浸漆后烘干的方式来恢复电动机定子绕组的绝缘性能;而在绕组端部的可以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,则必须更换绕组。

3.三相定子绕组发生断路: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。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,如:主回路中的一相熔断器熔体熔断或接触器主触头一对接触不良等。

4.三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;再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。检修之后一般都应经过认真的检查或试验。

5.轴承故障引起的过热:运行电机轴承质量问题,润滑脂干涸、过少或过多引起轴承故障,会造成不同程度的电动机发热;一般是故障轴承的一端开始发热,这种现象较容易查找,通过对电动机的轴承进行清洗或更换润滑油、更换新轴承,即可排除。

6.定子与转子铁芯相摩擦使电动机发生过热。其原因主要是: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,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。可以通过电动机的小修加以解决,对转轴弯曲应通过校直的方法等。

7.电机老化,铁、铜损耗大使电机过热:个别电机运行时间较长损耗增大,电机老化铁耗及铜损耗大。

8.变频器谐波导致普通电机过热:由于变频器运行时产生高次谐波引起电机效率及功率因数变差电机损耗增加,变频后电机长处于低速状态下运行,散热效果差。所用普通电机,由于谐波存在,容易发生过热造成绕组绝缘降低而发生损坏。

三、 电动机外部因素引起的过热

1.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,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。

2.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。对于因电动机电源电压过高或过低造成电机发热的处理,一般是采用调整电力变压器调压开关的方法解决。

3.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。

4.电机使用环境恶劣:电机通风效果差、环境恶劣,致使电机无法散热导致温度过高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。

三、电机检查

由于回水泵电机自入厂以来未进行解体检修,所以不能确定电机线圈、轴承、转子是否存在问题,故应对电机进行必要的测试和检查。

解体电机检查线圈无损伤,测试相间绝缘为500兆欧,相对地绝缘为500兆欧,三相直阻平衡。轴承转动灵活,电机端盖无磨损,电机冷却装置完好,电机转子正常。经查电机内部未见异常。

1.开关检查及电缆回路检查

2.故障处理

经过正确核实泵的容量,按照泵与电机匹配的原则规定,永久的解决办法是增大电机容量。基于回水泵目前所处的空间不可改动且按照泵与电机的匹配原则:电机容量选为200kW380v电动机,启动方式改为软启动器的启动方式。