电动机运行维护与维修.docx
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电动机运行维护与维修
电动机
运行维护与维修
山东安厦水泥集团
枣庄鑫厦水泥有限公司
第一节电动机基本知识
1、电动机的分类及应用
2、电动机的主要标示参数
3、电动机的工作制
4、电动机的防护等级
5、电动机的冷却方式
6、电动机的绝缘与温升
7、电动机的结构及安装型式
8、电动机的振动与噪声
9、电动机的线端标志
10、电动机的试验
第二节异步电动机
1、异步电动机分类
2、三相异步电动机的型号
3、Y系列派生、专用系列电动机型号及用途
第三节Y系列三相异步电动机
1、概述
2、运输与贮存
3、开箱及检查
4、安装使用
5、故障与分析排除
6、安装保护装置及事故处理
7、保养与维修
第四节大中型三相异步电动机
1、一般说明
2、电动机的结构说明
3、安装
4、起动
5、使用维护
6、电动机拆装
7、故障排除
第五节变频调速三相异步电动机
1、概论
2、安装
3、起动前的准备工作
4、起动
5、正常运行中的维护
6、常见故障及处理方法
7、附件的使用和维护
第六节小功率电动机
1、小功率电动机类型
2、小功率电动机特点
第七节直流电动机
1、一般说明
2、安装
3、开车
4、运行维护及保养
5、直流电机的常见故障与排除方法
6、拆卸和重新装配
7、直流电机拆修后的试验
第八节常用微特电机
1、概述
2、常用微特电机举例
第九节电动机运行维护及检修
1、高压电机的检修
2、一般低压电机的检修
3、电机的日常维护及常见故障处理
4、中小型电机轴承标准型号与保养
第一节电动机基本知识
一、电动机的分类及应用
1、电动机的定义:
用电来做功的机械它输入电能,输送机械能,就是经过电动机的作用,将由供电线路取得的电能变换为机械能,用以拖动各种生产机械,即:
电动机是一种将电能转换成机械能的电磁装置。
2、电动机的主要类型及用途
电动机种类知识
<1>、电源性质:
交流、直流
<2>、交流电动机可分:
单相、三相、同步、异步电动机。
<3>、三相感应电动机两种结构类型:
鼠笼型、绕线型(区别主要在于转子的构造不同)
种类
名称
主要用途
电
动
机
1、交流电动机
同步电动机
驱动功率较大或转速较低的机械设备,用于大型船舶的推进器
异步电动机
笼型异步电动机
用于驱动一般机械设备
绕线转子异步电动机
用于要求起动转矩高、起动电流小或小范围调速的机械设备
交流换向器电动机
三相换向器电动机用于驱动需要高速的机械、单相换向器电动机用于电动工具和某些家用电器
2、直流电动机
用于治金、矿山、交通运输、纺织、印染、造纸、印刷、以及化工和机床工业,主要驱动需要调速的机械设备
3、交直流两用电动机
用于电动工具等
特
殊
用
途
电
机
1、电动测功机
测定机械功率
2、同步调相机
供给或吸收电网无功功率
3、调相机
改善电机功率因数
4、控制微特电机
在伺服系统中作检测、反馈、执行及放大元件使用,在解算系统中作解算元件
5、其他特殊用途电机
满足特定功能用途
二、电动机的主要标示参数
1、效率(η):
电动机输出功率与输入功率之比用%表示,效率越高越省电。
2、功率因数:
是感应电动机的一个重要指标(小电机上不写)它的好坏直接影响电站设备利用率的好
坏,就是感应电动机实际需用功率,没有视在功率多(实际是电压电流的相角关系)。
3、起动转矩:
通电的一瞬间,在静止状态向开始转动的过程,用的力为起动转距。
4、起动电流:
起动瞬间,由于转子还没转动,旋转磁场以最高速度掠过转子导体,其转子导体感应电
动势最大这一瞬间电流,一般4-7倍,当然起动电流越小越好,太大对电网和电动机本身寿命有影响。
5、最大转矩:
代表电动机所能施动的最大负荷能力,也是用额定转矩倍数来表示的,一般在1.8-2.9倍率(1.8-2.2倍)它的作用,电机在正常运转中转动,机械可能发生短时间的过负荷情况,要求电动机在短时间内有这种能力,而不停转或减转数。
6、额定电压、电流、功率:
是一台电动机最基本的参数,电压就是该电机正常使用电压,伏或千伏(额定)我国为一般工业低压380V,功率标明该电动机的所作功的能力(所拖功的能力)电流就是在额定功率、电压、COSφ(情况下额定电流)。
Ph=√3Ue×Ie×COSφ/1000
7、型号:
见以后章节。
8、频率:
我国工业频率50赫磁,50周/秒,如果60周/秒,用于50周/秒上空载电流大,COSφ低,达不到P,可能会烧坏电机。
9、电机定额:
是制造厂对符合规定条件的电机在其铭牌上所标定的全部电量和机械量的数值及其持续时间和顺序。
定额分为六类其标志为
连续工作制定额—同S1工作制;
短时工作制定额—同S2工作制;
等效负载定额—“equ”;
周期和非周期工作定额—同工作制的标志。
离散恒定负载工作制定额—同工作制的标志方法。
10、温升:
电动机允许高出周围环境的数值,一般60℃。
11、额定转速:
该电机在额定电压、容量、频率下工作时每分钟的转速,例如一台4极电机标出1450转/分。
区别同步转速1500转/分,当频率变化,电机转速降低时,运转电流必须降低以保持其通风散热平衡。
12、负载率:
指已安装使用,查看电动机使用是否合理,是正常超负荷运转,还是大马达小车,。
电动机的负载率ß表示
ß=P2/P1×100%=(nξ-n)/(nξ-ne)ne×(Uξ/Ue)2×100%
式中nξ同步转数转/分ne额定转数转/分n实测转数转/分Vξ实测电压Ue额定电压
ß=√(If-Io)/(Ie-Io)×100%
电动机的最佳负载率ß佳表示
ß佳=√P0/(ηe-1)Pe-P0
If—实际电流Ie—额定电流Io—空载电流
P0—空载损耗KWηe—额定效率%Pe—额定功率KW
13、电动机Y、△接法
电压、电流、转矩的关系,星形、三角形两个接法只是相电压与线电压的关系在线圈中所承受通过的电压变化。
已知,两者关系为在星形接法中,相电压是线压的1/√3倍,就是说星形接线,线圈通过电压是△形的1/√3倍,电压低了,电流相应减少了。
在△接法中相电流和线电流不一样,△线电流为相电流1/√3倍。
又已知,起动的转矩和电压的平方成正比例。
举例:
从电网来的电压380伏,星形起动,星形的电压是△电压的1/√3倍为220V,绕组的电流只有线电流的57.7%。
所以起动时的线路电流只有原来Ie的1/3即33.3%,转矩也相应为33.3%相应地消耗功率也就减少了1/√3倍,Y型电机一般起动电流在4-7倍,星形起动后网络电流只增加(2.2-3倍Ie)对于变压器、电机本身,控制设备,均有一定好处,如果电流大,变压器电压降低过多,一台起动影响,变压器系统压降停机或停电,影响生产,用电(线圈释放)。
这就是为什么较大电动机起动用Y/△,自藕变压器,频敏变阻器降压起动的原因。
三、电动机的工作制
电机工作制是对电机承受负载情况的说明,包括起动、空载、断能停转以及这些阶段的持续时间和先后顺序,工作制分为如下10类:
1、连续工作制--S1
2、短时工作制—S2
3、断续周期工作制—S3
4、包括起动的断续周期工作制—S4
5、包括电制动的断续周期工作制—S5
6、连续周期工作制—S6
7、包括电制动的连续周期工作制—S7
8、包括负载—转速相应变化的连续周期工作制—S8
9、负载和转速作非周期变化工作制—S9
10、离散恒定负载工作制—S10
四、电动机的防护等级
外壳防护型式分级的含义为:
IP □ □
第二位数字
第一位数字
表示防护等级的标志符号
其中:
第一位及第二位数字构成异步电动机外壳防护等级特征,其分级规定见表1-1。
表1-1电机外壳的防护等级
级别
防止人体触及机壳内部带电或转动部分的防护和防止固体异物进入电机内部的防护。
第
一
位
数
字
1
能防止大面积的人体(例如手),偶然或意外地触及壳内带电或转动部分。
能防止直径大于50㎜的大固体异物进入壳内。
2
能防止手指触及壳内带电或转动部分。
能防止直径大于12㎜的小固体异物进入壳内。
3
防止人体触及机壳内部带电或转动部分的防护和防止固体异物进入电机内部的防护。
4
能防止厚度大于1㎜的工具,金属线或类似的物体触及壳内带电或转动部分。
能防止直径大于1㎜的小固体异物进入壳内。
5
完全防止触及壳内带电或转动部分。
能防止积尘达有害程度,虽不能完全防止灰尘进入,但灰尘进入的数量不足以妨碍电机良好地运行。
级别
防止水进入电机达有害程度的防护。
第
二
位
数
字
1
垂直的滴水对电机无有害的影响。
2
与垂线成15度角范围内的滴水对电机无有害的影响。
3
与沿垂线成60度角或小于60度角的滴水对电机无有害的影响。
4
任何方向的溅水对电机无有害的影响。
5
任何方向的喷水对电机无有害的影响
6
经受猛烈的海浪后,无有害数量的海水进入电机内部。
7
当电机在规定的压力和时间条件下浸入水中,电机的进水不达到有害的数量。
8
当电机在规定的压力和浸水时间内不限地浸入水中,电机的进水不达到有害的数量。
五、电动机的冷却方式
电动机的冷却方法按GB1993-80《电机冷却方法》中的要求规定。
电机冷却方法代号如下规定:
IC 字母 × ×
第二位数字:
表示冷却介质循环所需动力的提供方式(0-9)
第一位数字:
表示冷却介质循环回路的布置方式(0-9)
表示该冷却回路的冷却介质(大写英文字母)
国际冷却法冷却特征字母
冷却介质表1-2冷却介质的代号
冷却介质
代号
冷却介质
代号
空气
A
氟里昂
F
氢气
H
水
W
氮气
N
油
U
表1-3表征数字表示的冷却方式
第一位数字冷却回路布置方式
0
自由循环,冷却介质由周围自由流入电机或流过电机表面并自由返回。
1
进口管或进口孔道循环,冷却介质由电机周围介质以外的来源通过进口管道流入电机,然后自由流入周围环境。
2
出口管(孔)道循环,冷却介质由周围自由流入电机,然后通过出口管(孔)送至离电机周围介质较远处。
3
进出口管道循环,冷却介质由电机周围介质以外的来源通过进口管道流入电机,然后通过管道送至离电机周围介质较远处。
4
机壳表面冷却(用周围环境介质),一次冷却介质在闭合回路内循环,并通过机壳表面把热量逸散到周围介质。
5
装入式表面冷却器(用周围环境介质),一次冷却介质在闭合回路内循环,通过与电机成为一体的装入式冷却器把热量传给周围环境介质。
6
装在电机上面的冷却器(用周围环境介质),一次冷却介质的闭合回路内循环,通过独立装在电机上的冷却器把热量传给周围环境介质。
7
装入式冷却器(不用周围环境介质),一次冷却介质在闭合回路内循环,通过与电机成为一体的装入式冷却器把热量传给二次冷却介质,后者不是周围环境介质。
8
装在电机上面的冷却器(不用周围环境介质),一次冷却介质在闭合回路内循环,通过独立装在电机上的冷却器把热量传给二次冷却介质,后者浊周围环境介质。
9
独立安装的冷却器,一次冷却介质在闭合回路内循环,通过完全独立安装的冷却器把热量传给二次冷却介质。
第二次数字冷却介质的驱动方式
0
自由对流,冷却介质的运动依靠温差,转子风扇的作用极微弱。
1
自循环,冷却介质运动依靠转子的风扇作用或直接安装在转子轴上的风扇。
2
整装式非独立传动循环,冷却介质运动依靠不直接装在转子轴上的整装式部件的作用,例如由齿轮或胶带拖动的内风扇。
3
装在电机上的非独立部件循环,冷却介质循环依靠电机上电动或机动的中间部件。
例如一台由主机线端供电的电动机拖动的风扇。
4
备用
5
整装式独立部件循环,冷却介质运动依靠与主机动力无关的整体部件。
例如由一台电动机带动的内风扇,此电动机与主机不是同一电源。
6
装在电机上的独立部件循环,冷却介质运动依靠在电机上的中间部件,其动力与主机无关。
7
由完全分开和独立的部件促成循环,或由冷却系统压力促成循环,冷却介质运动依靠不装在电机上的独立电动或机动部件,或依靠冷却系统的压力。
8
由相对运动循环,冷却介质运动依靠电机在冷却介质中的相对运动。
9
由任何其他部件循环。
六、电动机的绝缘与温升
1、影响电机绝缘性能的因果
(1)热因素,如运行时最热点温度的影响。
(2)电因素,如工作电压,操作过电压或大气过电压引起的电应力的影响。
(3)环境因素,如大气压力、周围气体的化学成分及潮湿等的影响。
(4)机械因素,如原动机、机械负载、运输、频繁起动或电动力等因素引起的冲击振动影响。
对采用散嵌绕组小型电机而言,热因素和环境因素是主要的,而对采用成型绕组的中、大型电机而言,电因素和机械因素同时也起很重要的作用。
2、绝缘等级和极限温度
电机绝缘结构应具有产品技术条件要求的耐热性能,耐电性能,机械强度,并能在规定的环境条件中长期使用。
运行时绕组绝缘最热点温度不得超过表1-4的规定。
表1-4电机绝缘耐热等级及温度限值
绝缘耐热等级
A
E
B
F
H
极限温度/℃
105
120
130
155
180
七、电动机的结构及安装型式
1、电机轴中心高
是从电机成品底脚平面至轴中心线的距离,它包括制造厂供应的绝缘垫块,但不包括电机安装时调整用垫块的厚度。
轴中心高应符合表1-5的规定,轴中心高公差及平行度公差应符合表1-6的规定。
中心高公差适用于在公共底板上安装的电机。
平行度公差是指电机两个轴伸端面中心高之差。
表1-5轴中心高(㎜)
36
40
45
56
63
71
80
90
100
112
132
160
180
200
225
250
280
315
355
400
450
500
560
630
710
800
900
1000
-
-
表1-6轴中心高及平行度公差(㎜)
中心高H
中心高公差
平行度公差
2.5H>l
2.5H≤l≥4H
l>4H
25-50
-0.4
0.2
0.3
0.4
>50-250
-0.5
0.25
0.4
0.5
>250-630
-1.0
0.5
0.75
1.0
>630-1000
-1.0
-
-
-
注:
l----电机轴的长度。
2、电机结构及安装型式代号
电机的结构及安装型式代号应符合GB997-81《电机结构及安装型式代号》的规定。
代号分为两种,即规定1和规定2。
规定1的代号由“国际安装”(IntermationalMounting)的缩写字母“IM”、代表“卧式安装”的“B”和代表“立式安装”的“V”以及1位或2位阿拉伯数字组成,如IMB35或IMV14等。
B或V或后面的阿拉伯数字代表不同的结构和安装特点。
在GB997-81中明确规定了13种卧式安装代号和18种立式安装代号。
规定1的代号仅适用于带端盖轴承的电机。
表1-7结构型式分类
第一位数字
说明
1
具有端盖式轴承,用底脚安装的电机。
2
具有端盖轴承,用底脚和凸缘安装的电机。
3
具有端盖式轴承,其中一个端盖带凸缘,用凸缘安装的电机。
4
具有端盖式轴承,机座带凸缘,用凸缘安装的电机。
5
无轴承电机
6
具有端盖轴承和座式轴承的电机。
7
具有座式轴承的电机(无端盖)。
8
除上述1-4以外立式的电机。
9
特殊安装型式的电机。
第四位数字
轴伸型式
0
无轴伸。
1
有一个圆柱形轴伸。
2
有两个圆柱形轴伸。
3
有一个圆锥形轴伸。
4
有两个圆锥形轴伸。
5
有一个带凸缘的轴伸。
6
有两个带凸缘的轴伸。
7
在D端有带凸缘的轴伸,在N端有圆柱形轴伸。
8
所有其他类型的轴伸。
规定2的代号由IM连同4位阿拉伯数字组成,如IM2011。
其中第一位数字表示结构型式的分类(按表1-7),第二位和第三位数字表示安装型式(详见GB997-81),第四位数字表示轴伸型式的分类(按表1-7)。
规定2的代号适用于各种电机。
3、电机的安装机座有三种形式:
D2带地脚、T2带地脚输出轴带凸缘联接地按所带负载设备、L2无地脚输出轴带凸缘联接按所带负载设备,它们的区别在于使用安装结构位置不同而其轴承有别,Y系列:
B3、B35、B5。
八、电动机的振动与噪声
电机噪声电机的噪声的主要噪声源有通风噪声、电磁噪声和机械噪声。
1、通风噪声:
它包括风扇或其他通风原件以及转子旋转形成的气体涡流噪声,风扇旋转使冷却气体周期性脉动或气体撞击障碍物而产生的单频噪声,风路中薄壁零件谐振或风路设计不合理产生的“笛声”。
通风噪声强度既与风扇类型、风扇直径大小和电机转速有关,也和设计是否合理有关。
2、电磁噪声它是由电机气隙中定、转子磁场相互作用产生随时间和空间变化的径向力,使定子铁心和机座随时间周期性变形而引起振动,产生噪声。
电磁噪声强度极限的大小与径向力的大小和定子铁心,转子刚度有关。
3、机械噪声它包括由转子机械不平衡引起的离心力所产生的机械振动和噪声,轴承振动噪声,电刷与集电环或换向器滑动接触噪声,受轴承振动激发的端盖轴向振动噪声。
对于不同类型的电机,其振动与噪声级,振动和噪声构成成分并不相同。
一般来讲,高速电机振动及噪声级大,通风噪声是构成高速电机噪声的主要成分,低速电机噪声较小,电磁噪声往往是它的主要成分。
九、电动机的线端标志
1、电机旋转方向对于只有一个轴伸或有两个不同直径轴伸的电机,其旋转方向是从轴伸端或从大直径轴伸端看的转子旋转方向。
如果电机有两个直径相同的轴伸或没有轴伸,则看旋转方向的人:
(1)如果一端有换向器或集电环,则应站在无换向器或集电环端。
(2)如果一端有换向器,另一端有集电环,则应站在集电环端。
如果按
(1)、
(2)会引起误解时,则需另行规定。
2、电机线端标志适用于电机向外引出的接线柱,它只说明绕组的功用和接线柱相对于绕组(如始端、末端、分接头)的安排,不涉及接线柱的具体结构及其在电机上的空间排列,电机通过其接线柱与负载相连接。
接线标志一般按顺序由数字、英文大写特征字母、数字三部分组成,例如1U2。
绕组以特征字母区别,对各个绕组规定的特征字母见表1-8。
特征字母前的数字区别空间上分离或属不同电流系统但起同样作用的绕组(同一特征字母),例如并联各支路绕组、变极电机的绕组等。
特征字母的数字区别绕组连接端,始端用1(如U1),末端用2(如U2),中间的分接头从1-2依次和3、4、5等注明。
若不会引起混淆,前后数字可省去。
对控制微特电机,其线端标志应符合GB7345《控制微电机基本技术要求》。
电机型式
绕组名称
特征字母
直流电机和单相交流换向器电机
电枢绕组
A
换向极绕组
B
补偿绕组串联励磁绕组并励励磁绕组
C
D
E
他励励磁绕组
F
直轴辅助绕组
H
交轴辅助绕组
J
无换向器交流电机
三相电机次级绕组
F
通过直流的励磁绕组
K、L、M
三相电机初级绕组
初级绕组星形中点
次级绕组星形中点
N
Q
U、V、W
其他绕组
R、S、T
X、Y、Z
表1-8绕组线端标志
十、电动机的试验
1、三相异步电动机的试验目的和项目
三相异步电动机的试验,分检查和型式试验两种。
检查试验是检检查制造厂的成品和修理后的电动机质量。
型式试验是制造厂对每一种新产品按标准规定进行的全面试验,以验证设计、工艺上的技术问题,确定新产品是否符合有关标准。
在某些重大设计、工艺改革足以影响产品性能,以及产品在质量抽查和例行试验时,也须进行型式试验。
异步电动机的产品试验项目见表1-9表
表1-9异步电动机的产品试验项目
序号
型式试验项目
检查试验项目
1
绕组对机壳及绕组相互绝缘电阻的测定
绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定
2
绕组在实际冷状态下直流电阻测定
绕组在实际冷状态下直流电阻的测定
3
转子开路电压的测定①
转子开路电压的测定①
4
空载试验
空载试验
5
堵转子试验(短路试验)
堵转子试验(短路试验)
6
温升试验
7
负载试验(效率、功率因数及转差率的测定)
8
最大转矩的测定
9
短时过转矩的测定
10
起动过程中最小转矩的测定②
11
超速试验
超速试验
12
绕组对机壳及绕组相互间绝缘介电强度试验
绕组对机壳及绕组相互间绝缘介电强度试验
13
绕组匝间绝缘介电强度试验
绕组匝间绝缘介电强度试验
①仅对绕线型转子的电动机。
②仅对笼型转子的电动机。
大修后的异步电动机通常仅作检查试验。
2、三相异步电动机的检查试验方法
(1)外观检查检查外形是否完整,出线端的标志是否正确,固紧用螺钉、螺栓及螺母是否旋紧,转子转动是否灵活,电动机轴伸径向偏摆情况以及振动情况如何等。
对绕线转子电动机还应检查电刷、刷架及集电环的装配质量,以及电刷与集电环的接触是否良好。
对封闭自扇冷式电动机应检查排风系统。
(2)绝缘电阻的测定绝缘电阻分热态和冷态两种。
对修理后和出厂的电动机,一般只测绕组相与相、相对地的冷态(常温)绝缘电阻,对绕线转子电动机还应测量转子绕组的绝缘电阻。
而多速绕组的电动机,应对其各绕组的绝缘电阻进行分别逐个测量。
大型电动机可通过测量绝缘电阻来判断绕组是否受潮。
对于额定电压500V以下的电动机,一般用500V兆欧表进行测量,500-3000V之间的电动机用1000V兆欧表;3000V以上的电动机用2500V兆欧表。
对于500V以下电动机,绝缘电阻应不低于0.5MΩ。
全部更换绕组的就不低于5MΩ。
(3)直流电阻的测定电动机绕组的直流电阻的测定一般在冷态下进行。
它的测量仪表是电桥,小于1Ω应用双臂电桥,大于1Ω可用单臂电桥,所测各相电阻值之间的误差与三相平均值之比不得大于5%。
(Rmax-Pmin)/R平均值≤5%
式中,R平均值=(RU+RV+RW)/3Ω
如果电阻值相差过大,则表示绕组中有短路、断路,焊接或接触不良,或绕组匝数有误等,若三相电阻都超出规定范围,说明绕组导线过细。
(4)耐压试验电动机定子绕组相与相、相与地经过绝缘物质绝缘后,能承受一定的电压而不击穿称作耐压。
高压电动机额定电压为2000-10000V时,其试验电压为额定电压的2.5倍。
(5)匝间绝缘试验把电源电压提高到额定电压的130%,使电动机空转5min,应不发生短路现象,称匝间绝缘试验,其目的是考核匝与匝之间的绝缘性能。
(6)转子开路电压的测定测量转子开路电压时,转子静止不动,转子绕组开路,起动变阻器断开,在定子绕组上施加额定电压,在转子集电环间测量各线间电压,额定电压在500V以上的电动机,施于定子绕组上的电压可适当降低。
(7)空载试验空载试验是在电动机的定子绕组上施加三相平衡电压,使电动机不带负载运行,其目的是为了确定空载电流和空载损耗,并从空载损耗中分离出铁耗和机械损耗(包括风摩耗)。
在空载试验时,应
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