電機作為人們生產和生活中不可缺少的重要的動力提供者,在使用的過程中很多的電機會出現發熱很嚴重的現象。
衡量電機發熱程度是用“溫升”而不是用“溫度”來衡量的,當“溫升”突然增大或超過最高工作溫度時,說明電機已發生故障。
什么是電機的溫升?溫升范圍應該控制在多少?
溫升是指電子電氣設備中的各個部件高出環境的溫度。導體通流后產生電流熱效應,隨著時間的推移, 導體表面的溫度不斷地上升直至穩定。穩定的判斷條件是在所有測試點在1個小時測試間隔內前后溫差不超過2K,此時測得任意測試點的溫度與測試最后1/4周期環境溫度平均值的差值稱為溫升,單位為K。
電機運行時,輸出功率越大,則電流和損耗越大,溫度就越高,但最高溫度不得超過絕緣的最高允許溫度。因此,電機容許的長期最大輸出功率(即電機的容量或額定功率)受絕緣的最高允許溫度限制,或者說容量由絕緣的最高允許溫度所決定。電機銘牌上所表明的額定功率就是指在標準的環境溫度(我國規定為40℃)和規定的工作方式下,其溫度不超過絕緣的最高允許溫度時的最大輸出功率。
在電機運行中,電機繞組和鐵心各部分的溫升不是完全相等的,是有少量的差異的,這主要是由工藝因素和通風條件所決定的。(為了避免由這種因素引起的差異而造成電機永久性的損傷,一般在測量中都留有5℃的余地。
再就是測量誤差,在溫度的測量中,比較準確的方法是電阻法,它要求在電機停運后快速準確的測出繞組的電阻值,然后換算成溫度。用這種方法也要留有5℃的余地。(這種方法是有規程約束的)其次就是測溫元件埋入法,這種測量方法誤差是能小一點,但是,埋入的元件不一定就是溫度的最高點,所以,也是有誤差的,一般也要留有5℃余地。
電機允許溫升是由電機的絕緣等級所決定的,不同的絕緣等級就有不同的允許溫升。
電機的絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱等級,分A、E、B、F、H級。
絕緣的溫度等級 A級 E級 B級 F級 H級
最高允許溫度(℃) 105 120 130 155 180
繞組溫升限值(K) 60 75 80 100 125
性能參考溫度(℃) 80 95 100 120 145
例如:環境溫度是30℃,電機溫度是80℃,則溫升就是50K。電機名牌上的溫升,是指在規定的環境溫度下(一般定為35℃?),繞組的允許溫升。又如:名牌上的溫升為60K,就表明在環境溫度為35℃時,繞組的溫升不得超過60K,既繞組的溫度不得超過95℃。
電動機發熱很嚴重的常見原因
1、電機定、轉子之間氣隙很小,容易導致定、轉子之間相碰
在中、小型電機中,氣隙一般為0.2mm~1.5mm。氣隙大時,要求勵磁電流大,從而影響電機的功率因數;氣隙太小,轉子有可能發生摩擦或碰撞。一般由于軸承嚴重超差及端蓋內孔磨損變形,使機座、端蓋、轉子三者不同軸心引起掃膛,很容易使電機發熱甚至燒毀。如發現軸承磨損應及時更換,對端蓋進行更換或刷鍍處理,比較簡單的處理方法是給端蓋鑲套。
2、電機的不正常振動或噪音容易引起電機的發熱
這種情況屬于電機本身引起的振動,多數是由于轉子動平衡不好,以及軸承不良、轉軸彎曲,端蓋、機座、轉子不同軸心,緊固件松動或電機安裝地基不平、安裝不到位造成的,也可能是機械端傳遞過來,應針對具體情況排除。
3、軸承工作不正常,必定造成電機發熱
軸承工作是否正??蓱{聽覺及溫度經驗來判斷。
可用手或溫度計檢測軸承端判斷其溫度是否在正常范圍內;也可用聽棒(銅棒)接觸軸承盒,若聽到沖擊聲,就表示可能有一只或幾只滾珠軋碎,如果聽到有咝咝聲,那就是表示軸承的潤滑油不足,電機應在運行3,000小時~5,000小時左右換一次潤滑脂。
4、電源電壓偏高,勵磁電流增大,電機會過度發熱
過高電壓會危及電機絕緣,使其有被擊穿的危險。電源電壓過低時,電磁轉矩就會降低,如果負載轉距沒有減小,轉子轉數過低,這時轉差率增大會造成電機過載而發熱,長時間過載會影響電機的壽命。當三相電壓不對稱時,即一相電壓偏高或偏低時,會導致某相電流過大,電機發熱,同時轉距減小會發出“嗡嗡”聲,時間長了會損壞繞組。
總之,無論電壓過高、過低或電壓不對稱都會使電流增加,電機發熱而損壞電機。因此按照國家標準,電機電源電壓的變化應不超出額定值的±5%,電機輸出功率可保持額定值。電機電源電壓不允許超過額定值的±10%,三相電源電壓之間的差值不應超出額定值的±5%。
5、繞組短路,匝間短路,相間短路和繞組斷路
繞組中相鄰兩條導線之間的絕緣損壞后,使兩導體相碰,稱為繞組短路。發生在同一繞組中的繞組短路稱為匝間短路。發生在兩相繞組之間的繞組短路稱為相間短路。不論是那一種,都會使某一相或兩相電流增加,引起局部發熱,使絕緣老化損壞電機。繞組斷路是指電機的定子或轉子繞組碰斷或燒斷造成的故障。不論是繞組短路或斷路都可能引起電機發熱甚至燒毀。因此,發生這種情況后必須立即停機處理。
6、物料泄露進入電機內部,使電機絕緣降低,從而使電機允許溫升降低
固體物料或粉塵從接線盒處進入電機內部,則會到達電機定子、轉子的氣隙之間,造成電機掃膛,直到磨壞電機繞組絕緣,使電機損壞或報廢。如果液體和氣體介質泄漏進入電機內部,將會直接造成電機絕緣下降而跳閘。一般液體和氣體泄漏有以下幾種表現形式:
各種容器和輸送管道泄漏、泵體密封泄漏、沖洗設備和地面;
機械油泄漏后從前端軸承盒縫隙中進入電機;
與電機相連的減速機等油封磨損,機械潤滑油順著電機軸進入,在電機內部積聚后,溶解電機絕緣漆,使電機絕緣性能逐步降低。
7、幾乎有一半以上電機燒毀都是由于電機缺相運行引起的
缺相常常造成電機不能運行或啟動后轉速緩慢,或轉動無力電流增大有“嗡嗡”的響聲現象。如果軸上負載沒有改變,則電機處于嚴重過載狀態,定子電流將達到額定值的2倍甚至更高。短時間內電機就會發熱甚至燒毀。造成缺相運行的主要原因如下:
電源線路上因其它設備故障引起一相斷電,接在該線路上的其它三相設備就會缺相運行。
斷路器或接觸器一相由于偏電壓燒毀或接觸不良造成缺相。
電機接進線由于老化、磨損等原因造成的缺相。
電機一相繞組斷路,或接線盒內一相接頭松脫。
8、其它非機械電氣故障原因
其它非機械電氣故障原因造成的電機溫度升高,嚴重時也可能導致電機故障。如環境溫度高,電機缺少風扇、風扇不完整或缺少風扇罩。這種情況下必須強制冷卻保證通風或更換風葉等,否則無法保證電機的正常運行。
綜上所述,為了能采用正確的方法進行電機故障處理,就必須熟悉電機常見故障的特點及原因,抓住關鍵因素,定期檢查和維護。這樣才能少走彎路,節省時間,盡快地排除故障,使電機處于正常的運轉狀態。從而保證車間正常生產。
來源:旺材電機與電控
審核編輯 黃昊宇
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