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浅论三相异步电动机的运行维护与故障分析论文 毕业设计(论文) 标 题: 浅论三相异步电动机的运行 维护与故障分析 学生姓名:蒋伟华 系 部:机电工程系 专 业:机电一体化 班 级:三一班 指导教师:张文彬 湖南汽车工程职业学院教务处制目录摘要4引言51 三相异步电动机的概述51.1定子(静止部分)7定子铁心作用7定子绕组作用7机座作用82.2 转子(旋转部分)8转子铁心作用8转子绕组作用82三相异步电动机的常见故障及分析和处理92.1 电动机缺相运行故障9故障现象9检查结果9故障原因及处理方法92.2 电动机过载运行故障10故障现象10检查结果10故障原因及处理方法102.3 电动机绕组接地故障10故障现象10检查结果11故障原因及处理方法112.4 电动机绕组相间短路故障11故障现象11检查结果11故障原因及处理方法112.5 电机绕组匝间短路故障12故障现象12检查结果12故障原因及处理方法122.6 电动机本体发热12故障现象12故障原因及处理方法122.7 电动机发生振动12故障现象12故障原因及处理方法122.8电动机声音异常13故障现象13故障原因及处理方法132.9三相异步电动机绕组故障的应急处理13 绕组短路故障13绕组断路故障13绕组接地故障133三相异步电动机维护和保养14 启动前的准备和检查14维护14结 论16参考文献16后记17 摘要 在实际工作中三相异步电动机的试运行往会碰到意想不到的异常现象,起动失败而跳闸。为了便于事后分析,在电动起动之前,我们就应做好事前准备工作,对电动机全面检查,并对结果加以分析。本文根据三相异步电动机的基本参数、构造及电动机受坏境因数的影响对三相异步电动机经常出现的故障进行分析,从中找出避免故障发生或扩大的因数及相应预防措施。关键词:三相异步电动机 ; 运行 ; 故障分析 ; 对策引言 人类在生存和社会的发展离不开能源,而电动机作为众多能源中的一员和其他能源相比,其适合大量生产和集中管理,转换经济,转换经济,传输和分配较为便利,生产和工作过程中产生污染小等优点使其在工农业生产,交通运输,科学技术等各个领域获得极其广泛的青睐。 电机是生产、传输、分配及应用电能的主要设备,三相异步电动机作为电力设备在现今社会生产生活中也日益广泛的被应用。三相异步电动机与其他形式电动机相比。具有结构简单、制造方便、价格低廉、运行可靠、运行效率高、工作特性稳定等优点,作为电气管理人员。我们应该良好地掌握电机故障的分析与处理方法,及时发现故障前兆以预防故障的发生及防止故障的扩大,对电动机制定定期及不定期的检查、日常维护,使电动机工作于良好的状态。三相异步电动机的概述 与单相异步电动机相比,三相异步电动机运行性能好,并可节省各种材料。按转子结构的不同,三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到了广泛的应用,其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。 当电动机的三相定子绕组(各相差120度电角度),通入三相对称交流电后,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。1.1定子(静止部分)定子铁心作用 电机磁路的一部分,并在其上放置定子绕组。 构造:定子铁心一般由0.350.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成,在铁心的内圆冲有均匀分布的槽,用以嵌放定子绕组。 定子铁心槽型有以下几种: 半闭口型槽:电动机的效率和功率因数较高,但绕组嵌线和绝缘都较困难。一般用于小型低压电机中。 半开口型槽:可嵌放成型绕组,一般用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。 开口型槽:用以嵌放成型绕组,绝缘方法方便,主要用在高压电机中。定子绕组作用 是电动机的电路部分,通入三相交流电,产生旋转磁场。 构造:由三个在空间互隔120电角度、对称排列的结构完全相同绕组连接而成,这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。 定子绕组的主要绝缘项目有以下三种:(保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘)。 对地绝缘:定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。 相间绝缘:各相定子绕组间的绝缘。 匝间绝缘:每相定子绕组各线匝间的绝缘。 电动机接线盒内的接线: 电动机接线盒内都有一块接线板,三相绕组的六个线头排成上下两排,并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1(U1)、2(V1)、3(W1),下排三个接线桩自左至右排列的编号为6(W2)、4(U2)、5(V2),.将三相绕组接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。机座作用 固定定子铁心与前后端盖以支撑转子,并起防护、散热等作用。 构造:机座通常为铸铁件,大型异步电动机机座一般用钢板焊成,微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积,防护式电机的机座两端端盖开有通风孔,使电动机内外的空气可直接对流,以利于散热。 2.2 转子(旋转部分)转子铁心作用 作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。 构造:所用材料与定子一样,由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成,硅钢片外圆冲有均匀分布的孔,用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上,大、中型异步电动机(转子直径在300400毫米以上)的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。转子绕组作用 切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流,并形成电磁转矩而使电动机旋转。构造:分为鼠笼式转子和绕线式转子。 2三相异步电动机的常见故障及分析和处理 三相异步电动机的运行故障可分为两大类,电气故障与机械故障。一旦运行出现异常,则应根据故障现象,分析原因,做出检测诊断,找出故障,制出维修方案,组织故障处理。 机械方面有:扫膛?震动?轴承过热?损坏等故障。三相异步电动机定?转子之间气隙很小,容易导致定?转子之间相碰.一般由于端盖轴室内孔磨损或端盖止口与磨损变形,使机座?端盖?转子三者不同轴引起扫膛。 震动应区分是电动机本身引起的,还是传动装置不良所造成,或者是机械负载端传递过来的,而后针对具体情况进行排除。属于电动机本身引起的震动,多数是由于转子动平衡不好,以及轴承不良,转轴弯曲,或端盖?机座?转子不同轴,或者电动机安装地基不平,安装不到位,紧固件松动造成。震动会产生噪声,还会产生额外负荷。 电气方面故障有:定子绕组缺相运行?定子绕组首尾相接?三相电流不平衡?绕阻短路和接地?绕组过热和转子断条?断路等。 2.1 电动机缺相运行故障故障现象 三相异步电动机在起动时而不能起动起来,即使是空载能起动,但其转速也只能缓慢上升,并且伴有嗡嗡叫声;有的电动机还冒烟发热,并伴有烧焦的异味出现。检查结果 当拆下电动机的端盖时,可以清楚的看到绕组端部有1/3?2/3 的极相绕组烧毁或烧焦,甚至变成深棕色。故障原因及处理方法故障原因主要有以下五种情况: 1、电动机供电回路的熔丝接触不良,或因受机械损伤,致使某相熔丝熔断。处理方法:更换熔丝,保持接触良好。 2、电动机供电回路三相熔丝规格不同,容量小的熔丝烧断。处理方法:应根据电动机功率大小,更换为规格相同的熔丝。 3、电动机供电回路中的开关如隔离开关、胶盖开关等及接触器的触头接触不良烧伤或松脱。处理方法:修复并调整动、静触头,使之接触保持良好。 4、线路某相缺相。查出断线处,并连接牢固即可。 5、电动机绕组连线间虚焊,导致接触不良。处理方法:认真检查电动机绕组连接线并焊牢。 2.2 电动机过载运行故障故障现象 故障现象主要有:电动机电流超过额定值;电动机温升超过额定温升。检查结果 电动机三个组绕组全部烧毁;轴承无润滑脂或砂架损坏;定、转子铁心相磨擦,俗称扫膛。故障原因及处理方法 1、负载过重时,要考虑适当减载,或者更换容量合适的电动机。 2、当电源电压过高或过低,需加装三相电源稳压补偿柜,以稳定电压。 3、电动机长期严重受潮,或有腐蚀性气体侵蚀,导致绝缘电阻下降。应根据具体情况,进行大修或更换同容量、同规格的封闭式电动机。 4、轴承缺油、干磨或转子机械不同心,这时会导致电动机转子扫膛,使电动机电流超过额定值。首先应认真检查轴承磨损情况,对不合格的轴承应更换;其次,清洗轴承并注入适量润滑脂。然后检查电动机端盖,若端盖中心孔因磨损致使转子不同心,这时应对端盖进行处理或更换。 5、机构传动部分发生故障,致使电动机过载而烧坏电机绕组。检查机械部分存在的故障,并采取必要措施进行处理解决,使之转动灵活即可。 2.3 电动机绕组接地故障故障现象 故障现象主要是:电动机空载无法起动;电动机供电回路熔丝熔断,或者开关跳闸。检查结果 电动机定子槽口绕组和铁心有烧伤痕迹,并有铜熔点;槽内绕组与铁心击穿;绕组引出线外皮绝缘损坏。故障原因及处理方法 1、电动机在修复时,塞入竹楔不注意,使槽口绕组绝缘破坏;竹楔年久老化,绝缘不良。应按电机下线工艺挑选优质竹楔,并做好绝缘处理。下线时注意不要使竹楔划伤导线。 2、对于长期受潮或在腐蚀性气体中工作的电动机,应更换为封闭型电动机。 3、开启式电动机因金属或金属切屑进入电动机内使绕组绝缘破坏。对此,应在电机周围加设防护网或防护板。 4、转子平衡块松动或脱落,刮破电动机绕组绝缘。应将平衡块重新调整好方位,并固定住、处理好绕组破损处。 5、对于无避雷器或避雷器失效的,应加设避雷器或重新校验避雷器。 2.4 电动机绕组相间短路故障故障现象 故障主要是:电动机无法起动;电机供电回路熔丝熔断或开关跳闸;电动机绕组冒烟,有烧焦味。检查结果 电动机相间短路部位的多股导线烧断,其周围有铜熔点。故障原因及处理方法 1、对于下线时导线表面绝缘划伤或绕组端部绝缘不好的电动机,应将烧伤的导线挑开,清理后再焊好,并包好绝缘压平,下入槽后刷上绝缘漆并烘干。若无法修复时,应按原数据进行重绕。 2、绕组间连线及引用线的套管必须与电动机绕组的绝缘等级相适应,连线的绝缘套管应比焊点长1525mm 左右。 2.5 电机绕组匝间短路故障故障现象 故障现象主要是:电机在运转中冒烟,局部温升过高,并有烧焦味。检查结果 电动机三相电流不平衡;几匝或一个线圈变成裸线。故障原因及处理方法 1、烧坏几匝或一个线圈时,若槽满率不高,可进行穿绕修理。 2、其余部分参见上述第2.4节处理方法。 2.6 电动机本体发热故障现象 故障现象主要是:电动机在运行中本体温度和温升比正常运行时显著升高,而且电流增加。故障原因及处理方法 1、检查所带机械负荷是否有摩擦或卡涩现象。 2、检查机械负荷是否增大,若是,应减少负荷,至温度稳定。 3、检查电动机通风系统是否有故障,同时应降低负荷。 4、检查电动机各相电流是否平衡,判断定子绕组故障还是缺相运行。 2.7 电动机发生振动故障现象 故障现象主要是:电动机在运行中本体产生的噪声大,而且有较强震感。故障原因及处理方法 1、 电动机与昕带机械中心不一致。 2、 电动机转子不平衡。 3、 电动机轴承损坏 。 4、 电动机基础强度不够或地嘟螺丝松动。 5、 电动机缺相运行。 若电动机振动超出允许值范围,应立即停止电动机运行。 2.8电动机声音异常故障现象 故障现象主要是:电动机在运行中本体产生的声音不正常,有异常噪声。故障原因及处理方法 1、 电动机机械方面的原因:轴承声音不正常,如因缺油造成的,应立即加油;若轴承已损坏,应立即停止运行。 2、电气方面的原因:查看电压及频率是否正常;查三相定子电流是否平衡,判断是否有断线现象或绕组内部有匝间短路情况。2.9三相异步电动机绕组故障的应急处理 绕组短路故障 经检查找出的该短路线圈的后侧端部线匝全部间断,并把各线头上的绝缘刮净后扭接在一起,再用绝缘包好。应该注意的是线头扭接时一根都不能漏接,以免线圈内存在的短路线匝产生感应电流而发热。 绕组断路故障 绕组出现断路故障时的应急处理:如果绕组内部断路点无法找出,那么可将断路线圈的所有线匝在其后侧端部短接起来。 绕组接地故障 当发现绕组有接地故障时,首先将有接地故障的线圈从绕组脱开,并把接地线圈与相邻线圈的接头拆开,然后再套上绝缘套管绑牢,然后将同一级相组内的其余线圈依序串接起来即可。如果该接地的线圈不止一处的话,那么可以将该线圈在其端接处剪断并包好绝缘。 3三相异步电动机维护和保养3.1 启动前的准备和检查 1、检查电动及启动设备接地是否可靠和完整,接线是否正确与良好。 2、检查电动机铭牌所示电压、频率与电源电压、频率是否相符。 3、新安装或长期停用的电动机启动前应检查绕组相对相、相对地绝缘电阻。绝缘地那组应大于0.5兆欧,如果低于此值,须将绕组烘干。 4、对绕线型转子应检查其集电环上的电刷装置是否能正常工作,电刷压力是否符合要求。 5、检查电动机转动是否灵活,滑动轴承内的油是否达到规定油位。 6、检查电动机所用熔断器的额定电流是否符合要求。 7、检查电动机各紧固螺栓及安装螺栓是否拧紧。 上述各检查全部达到要求后,可启动电动机。电动机启动后,空载运行30分钟左右,注意观察电动机是否有异常现象,如发现噪声、震动、发热等不正常情况,应采取措施,待情况消除后,才能投入运行。 启动绕线型电动机时,应将启动变阻器接入转子电路中。对有电刷提升机构的电动机,应放下电刷,并断开短路装置,合上定子电路开关,扳动变阻器。当电动机接近额定转速时,提起电刷,合上短路装置,电动机启动完毕。 3.2 维护 在三相异步电动机运行过程中要时时监视运行中的异常状况,对出现的异常声响与气味要作认真分析,找出原因,作出正确的处理措施。对于严重的振动、冒烟、剧烈温升,应立即停机维修。 1、电动机应经常保持清洁,不允许有杂物进入电动机内部;进风口和出风口必须保持畅通。 2、用仪表监视电源电压、频率及电动机的负载电流。电源电压、频率要符合电动机铭牌数据,电动机负载电流不得超过铭牌上的规定值,否则要查明原因,采取措施,不良情况消除后方能继续运行。一般电动机允许电压波动为额定电压的10%,三相电压之差不得大于5%,允许各项电流不平衡值不得超过10%。 3、正确配置所用的低压断路器?接触器?熔断器和热继电器等控制电器和保护电器,对于重要的电动机应装设缺相保护。 4、采取必要手段检测电动机各部位温升。 5、对于绕相型转子电机,应经常注意电刷与集电环间的接触压力、磨损及火花情况。电动机停转时,应断开定子电路内的开关,然后将电刷提升机构扳到启动位置,断开短路装置。 6、电动机日常运行中,应定期对电动机进行清扫,保证电动机散热功能良好。检查电动机各接线端子,接线应牢固,防止电动机导线;因虚接,引起电动机过热损坏绝缘,而烧毁电动机。定期遥测电动机绝缘,当绝缘降低时应及时处理。加强运行中电动机的日常巡视工作,确保电动机安全运行。 7、电动机运行后定期维修,一般分小修、大修两种。小修属一般检修,对电动机启动设备及整体不作大的拆卸,约一季度一次,大修要将所有传动装置及电动机的所有零部件都拆卸下来,并将拆卸的零部件作全面的检查及清洗,一般一年一次。 结 论? 实践证明,在工农业生产中,根据实际需要,科学地选用三相异步电动机可以提高生产效率,收到很好的经济效益。在运行中对电动机进行科学的维护保养,使电动机长期处于非常好的技术状态,延长使用寿命,提高工农业生产的效率是非常有必要的。电动机从发展至今,一代代的产品问世,都是围绕着基本的工作原理而开发的,如何去运行和维护电动机是我们目前主要工作的重中之重。它在我国经济建设中担当着重要的角色。? 电动机经历了100多年的技术发展,电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展,对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高,电工电子技术的广泛应用,为电动机的发展注入了新的活力。未来电动机将会沿着体积更小、机电能量转换效率更高、控制更加灵活的方向继续发展。 参考文献1、徐晓峰:电机及拖动, 北京:高等教育出版社,2000,第234页-第256页。2、章名涛:电机学,北京:机械工业出版社,1980,第185页-第246页。3、冯畹芝:电机与电力拖动. 北京:中国轻工业出版社,1991,第346页-第443页。4、张植保:电机原理及其运行与维护.北京: 化学工业出版社,2005,第475页-第