高压电机工作原理和常见故障处理

高压电机工作原理和常见故障处理
培训人：涂永刚
一、高压电机说明及工作原理
1、电机产品型号及标识规定
Y-异步电动机T-同步电动机TF-同步发电机QF-汽轮发电机
Z-直流电动机ZF-直流发电机SF-水轮发电机Q-潜水电机
S1-工作制IC-冷却方式IM-安装形式IP-防护等级
三相交流异步电动机的效率：η=P/（√3*U*I*COSφ）
其中，P—是电动机轴输出功率，U—是电动机电源输入的线电压，I—是电动机电源输入的线电流，COSφ—是电动机的功率因数
2、电动机的输出功率：指的是电动机轴输出的机械功率
输入功率指的是：电源给电动机输入的有功功率：P=√3*U*I*COSφ（KW）按说电动机的输入功率应该指的是电源输入的视在功率：S=√3*U*I 这个视在功率包括有功功率(电动机的机械损耗、铜损、铁损等)、无功功率。

额定功率=U*I*√3*cosφ*η
3、三相交流异步电动机
定子部分：机座，定子铁芯、线圈、绝缘材料、端盖、轴承盖、轴承
转子部分：轴、转子铁芯、铸铝笼条、绕线转子、导线、连接环、滑环
4、公司高压电机：我公司是指供电电源系用三相交流电，电压等级是6000V三相异步电机。

分类：我公司高压电机分两种：绕线式，鼠笼式。

用途：鼠笼式：一般用于大型斗提及皮带机等一般负载。

绕线式：一般用于球磨机、立磨、破碎机、大型风机等高起动转矩场所。

5、工作原理
5.1．高压电机接通线电压为6KV三相初相位相差1200正弦交流电，定子绕组有三相电流通过，在定子铁芯产生一个旋转磁场，静止的转子同旋转磁场有了相对运动，转子导线切割磁力线而产生感应电动势，转子导线是一个闭合的回路因而产生感应电流，电流在磁场作用下产生电磁力，使转子随旋转磁场旋转方向转动起来。

5.2．异步电机指电机的额定转速小于其旋转磁场的速度的电机，使转子与旋转磁场之间速度保持一定差异，始终使转子能切割磁力线保持电机运转。

5.3．转差率是分析异步电机运转特性的一个重要数据，其公式：
S＝n1-n2/n1n1:旋转磁场的速度n2:电机转子速度。

由转差率公式可以分析，电机刚启动瞬间，S为1当电机达到额定转速时，则S很小，一般在0.02-0.06之间。

5.4．旋转磁场的速度公式：n1=60f/p f:电网频率p:电机级对数
6、绕线式高压电起动
一般大型磨机、风机等高压电机功率大，负载起动转矩大，为了减小电机启动对电网的冲击和获得比较高的启动转矩，我公司是采用水电阻启动的方式，一般磨机等恒转矩负载，启动电流控制在电机额定电流1倍左右，大型风机等平方型转矩负载，启动电流控制在额定电流1.5倍左右。

7、我公司高压电机一些说明
7.1．电机定子、轴承及滑动轴承测温采用PT100铂热电阻元件检测。

7.2．高压电机绝缘等级是F级，定子绕组最高承受温度是155℃，一般要求控制在120℃范围内。

7.3．轴承及滑动轴承最高承受温度是90℃，一般控制在70℃范围内。

二、日常巡检维护要求
（一）巡检：
1．用手触摸电机外壳、轴承油盖，判断温度、振动是否正常，必要时用测温枪测量温度是否有异常升高或者增大趋势。

2．用听棒听电机本体是否有异音，两端轴承运转声音是否正常。

轴承声音是单调的呼呼声，若声音清脆说明轴承缺油，有撞击声音等异音说明轴承异常。

3．滑动油站供油压力应在0.2MPa左右，轴承座油位应在油标1/3-1/2之间。

轴承座上方呼吸孔是否畅通，从观察孔观看甩油环带油是否正常，轴承座有无渗油、漏油。

4．电机工作电流是否在额定电流范围内，近期有无增大趋势或者有无异常波动。

5．检查滑环室碳粉是否过多，近期碳粉若异常过多说明碳刷在近期磨损增大。

5.1用测温枪测滑环表面温度，正常应在90℃以内。

5.2用电笔或绝缘良好的螺丝刀抵住碳刷，检查碳刷是否有异常跳动。

5.3碳刷及刷辨是否发热变色，必要时用测温枪测量查看。

5.4查看碳刷长度是否在允许范围内（>标准长度2/3），恒力压簧是否有弹出或脱落现象。

5.5查看能看见的定子、转子等引出线及弧形板等各电气连接螺杆是否有发热变色迹象，必要时用测温枪测量。

6．电机本体卫生是否干净，电机冷却风机、冷却通道是否正常畅通。

（二）维护
1．每次停机必须用风机吹净滑环室内碳粉并用干燥长条形棉纱擦净滑环各绝缘套管及弧形板绝缘支架积灰和碳粉。

2．检查碳刷长度当<2/3长度应进行更换，更换碳刷应选用同一型号、同一尺寸、同一厂家碳刷，先安装好碳刷，用压簧压住、用D号砂纸紧贴滑环表面来回抽动研磨，要求碳刷与滑环接触面>75％。

3．检查碳刷与滑环接触是否良好，碳刷是否在滑环接触面中间位置，刷握架是否有松动，刷握架与滑环之间间距保持在5mm左右，恒力压簧是否适中，碳刷在刷握架内应活动自如。

4．检查滑环表面是否有灼伤痕迹，如有应用细平锉研磨，但不可大面积破坏滑环表面氧化保护膜。

4.1检查滑环螺旋槽内是否有异物填充，如有应清理干净。

4.2检查滑环导电螺杆与滑环配合面有无发热迹象，如有应复紧导电螺杆。

4.3检查滑环表面是否有沟槽，如有必须拆下重新处理。

5．每季度复紧一次电机滑环、碳刷、刷握架、电机转子、定子等各部位电气连接螺栓，并清理各部位支撑瓷瓶积灰。

6．检查电机绕组及两端轴承测温是否完好，并紧线。

7．带差动保护电机，检查电流互感器连接桩头及备用短接线，并紧线。

8．检查冷却风机、冷却通道及进风口滤网并清灰。

9．检查电机加热器是否正常工作。

10．用兆欧表测量电机定子对地绝缘应≥3*（1＋Un)兆欧，转子对地绝缘≥1*Un 兆欧，（Un:电机额定电压），绝缘电阻吸收比﹥1.3。

11．每年测量一次转子气隙，下部气隙应略小于上部气隙，并做好纪录。

12．启动工作制：重复启动引起过度发热和应力将缩短定子绕组和转子寿命。

当电机处于冷态，可连续两次启动、中间间隔5分钟。

设备跳停，一般只能启动一次，下次启动应间隔一小时。

三、常见故障处理
（一）电机不能启动并且电流大：检查负载是否有卡死现象。

（二）电机不能启动并伴有嗡嗡声音：检查电机是否有缺相，转子回路是否有开路现象。

（三）电机运行过程中电流大幅度摆动：检查转子回路是否有开路、接触不良现象。

（四）电机运行过程中差动动作：检查检查互感器是否有开路、短路现象；用双臂电桥测定子直流电路是否平衡。

（五）电机运行过程中速断动作：检查定子绕组及回路是否有对地。

（六）电机运行中振动大：
1．停机检查联轴器同心度；
2．检查轴承油隙是否过大；
3．检查地脚固定螺栓是否有松动现象。

碳刷火花大、碳刷振动、滑环发热等按电机维护内容处理。

（七）轴承过热：
1．润滑油、润滑脂过期或有杂物，必须更换润滑油、润滑脂；
2．滑动轴承供油不足，润滑脂过少或过多。

增大供油量补充润滑脂或用气管吹排过多的润滑脂；
3．检查甩油环带油是否正常。

（八）滑动轴承漏油：
1．轴承座上下盖接触面间隙大，增加密封垫、密封胶处理；
2．轴颈塑料密封圈损坏或磨损过大，更换密封圈；
3．轴承座为迷宫式密封，羊毛毡是否有损坏，如损坏必须更换；
4．呼吸器透气孔是否堵塞，若堵塞必须清理透气孔。

（九）电机发热：
1．电网电压高于6300v，调整电压至允许范围内；
2．电网电压低于5700v,调整电压至允许范围内；
3．负载过大长时间超负荷运行，减轻负载；
4．冷却装置损坏需要更换；
5．冷却通道不畅，清理进风口滤网及冷却通道；
6．绕组因漏油等异常因素积灰过量，必须拆卸清理。

（十）电机运行中有异味或者冒烟：
1．紧急停机；
2．检查转子、定子间气隙是否存在扫膛；
3．定子或转子有匝间短路现象；
4．电机各电气连接螺栓是否发热引起绝缘烧糊。

（十一）绝缘电阻低：
1．潮湿引起，采用直流焊机、热风机、烤灯等烘烤；
2．灰尘、导电尘埃或其他污物引起。

用吹风机或用干燥的压缩空气吹灰，必要时用酒精等容易挥发溶剂清洗。

四、安全注意事项
1．负责高压电机安装、调试、维护保养必须按照规定要求进行，否则会酿成设备事故的发生；
2．高压电机切忌连续启动，带液偶传动现场开机监控要保持一定的安全距离防止液偶爆炸伤人；
3．高压电机巡检人与高压带电部分保持一定的安全间距，必要时应作隔离栏；4．维护保养和检修必须办理停电手续，同时确认电机已完全停转；
5．电机及高压电缆必须可靠接地；
6．严禁触摸电机接线等带电部分；
7．运转电机禁止拆卸任何零部件，不允许接近和触摸转动部位；
8．做好高压电机防雨及防潮工作。

五、电动机铭牌介绍
任何一台异步电动机在它的机座上都钉有一块不锈钢制标牌，称为电动机铭牌。

它简要地记载着电动机制造厂的规定的电动机运行条件。

必须首先搞清楚铭牌上的记载的各项内容及其意义，否则就无法使用。

例如不知道这台电动机该接多高电压的电源，能拖动多大负载，应该怎样接线等等。

而盲目使用，往往造成事故，甚至烧毁电动机。

现以YKK630异步电动机的铭牌（图1）为例来加以说明：
1、型号
型号是表示电动机的类型、结构、规格及性能等特点的代号，如YKK630-10，表示Y系列三相封闭型-空冷却的鼠笼型异步电动机，中心高630mm，是10极的电动机。

2、功率
铭牌上注明的功率为电动机额定功率，是表明该电动机的长期使用时的负载能力。

电动机功率单位通常用“千瓦”表示，也有用“马力”表示的。

“千瓦”和“马力”之间的关系为：
马力=0.736千瓦
千瓦=1.36马力
应该指出：铭牌所标的功率是电动机输出功率。

“900千瓦”表示能带动900千瓦的机械工作。

使用时要特别注意配套，即电动机与所带机械的功率是否符合。

如果电动机功率与所带机械功率小，即经常过载工作，就如小马拉大车，负载过量，使电动机过热受损坏。

如果电动机功率比所机械功率大得多，即经常轻载工作，就如大马拉小车，电动机并未发挥应有作用，很不经济。

3、电压、电流
铭牌上注明的电压和电流是指额定电压和额定电流。

额定电压是指电动机在额定运行时，定子绕组应接的线电压（端电压），电源线电压应等于电动机额定电压，电源电压过高、过低都会使电动机过热而损坏。

额定电流是指电动机外接额定电压，输出额定功率时，电动机定子绕组中的线电流。

也是电动机最大安全电流。

若因过载使得电流超过铭牌上规定值，电动机就会过热。

4、接线和接线标牌
铭牌上注明的接线方式都是电动机内部接线，高压电机一般都是星型接法。

出线盒中一般都是三个出线端子，外接电缆线不容易接错。

小型低电压机，特别是Y-△起动的电动机出线盒有六个出线盒端子，外接电缆线要严格按照接线标牌，以免接错造成电机损坏。

5、定额
定额表示电动机允许的持续运行时间。

如果铭牌上标题有“S1”，表示这台电机可以在输出额定功率情况下连续使用，不会使绕组过热。

如果铭牌上标有“S2”，表明电机只能短时工作，如果连续使用，电动机绕组将会过热、烧坏。

6、频率
这时指额定频率。

铭牌注明50赫兹。

表明该电动机应接到频率为50赫兹的交流电源上。

国外许多国家是采用60赫兹。

7、转速
它是指电动机额定转速。

当电源电压为额定电压，频率为额定频率，电动机输出为额定功率时，电动机每分钟的转速就是它的额定转速。

一般异步电动机的额定转速比旋转磁场转速（也称同步转速）低2%-5%
8、出品号
电动机的出品号和人的姓名的作用相似。

同一规格的许多电动机，由于不同的出品号。

分别记载各台电动机试验结果和使用情况。

用户可根据出品号到制造去查阅技术档案。

9、冷却方式、安装方式、防护等级
分别说明电动机冷却方式，如IC611是指空-空冷却，IC81W是指空-水冷却。

安装方式，如IMB3 是指卧式安装，IMV1是指立式安装。

防护等级，正如前后所讲的电动机防固体和防水的能力。

10、绝缘等级
电动机铭牌上标有电动机的绝缘等级，绝缘等级是指三相电动机所采用的绝缘材料的耐热能力，它表明三相电动机允许的最高工作温度，实际上是指电动机温升的规定值，温升是检查电动机运行是否正常的重要标志；
常将电机的绝缘系统按极限温度分为若干耐热等级：A, E, B, F,H 。

它们分别代表绝缘材料的最高温度为：105℃，120℃，130℃，155℃，180℃；上面铭牌中的绝缘等级为F级，表示其最高工作温度为155℃。

电动机温升是指在规定的环境温度下（根据国家标准规定，环境温度为40℃）电动机绕组高出环境温度的数值。

比如在铭牌上绝缘等级为“F级”，表明环境
温度为40℃时，绕组的温升不能超过115度,也就是说绕组的温度不能超过115+40=155℃。

一般情况下，电动机运行到4-5小时后，电动机温升即达到稳定值。

若继续运转，温度不再上升，这时可测定电动机的温升值。

按上述分析可知，电动机在额定电压和额定频率下，带额定负载运行最安全、可靠，经济性最好。

这样电动机运行的效率和功率因数最高。

温升也在控制的范围内。

因此，选用电动机时应使电动机的功率与负载相当，使电动机经常在额定负载下运行为最有利。

六、电机火花等级介绍
（1）火花等级为1级
电刷下的火花程度：无火花.
换向器及电刷的状态：换向器上没有黑痕及电刷上没有灼痕.
允许的运行方式：允许长期连续工作.
（2）火花等级为（1.25）级
电刷下的火花等级：电刷边缘仅小部（约1/5至1/4刷边上）的断续的几点点状火花.
换向器及电刷的状态：换向器上没有黑痕及电刷上没有灼痕.
允许的运行方式：允许长期连续工作.
（3）火花等级为 1.5级
电刷下的火花等级：电刷边缘大部分（大于1/2刷边长）有断续的较稀的颗粒状火花.
换向器及电刷的状态：换向器上有黑痕,但不发展,用汽油擦其表面即除去,同时在电刷上有轻微灼痕.
允许的运行方式：允许长期连续运行.
（4）火花等级为2级
电刷下的火花程度：电刷边缘大部分或全部有连续的较密的颗粒状火花,开始有断续的舌状火花.
换向器及电刷的状态：换向器上有黑痕,用汽油不能擦除,同时电刷上有灼痕.如短时间出现这一级火花,换向器上不出现灼痕,电刷不烧焦或损坏.
允许的运行方式：仅在短时间过载或短时间冲击负载时允许出现.
（5）火花等级为3级
电刷下的火花程度：电刷整个边缘有强烈的舌状火花,伴着爆裂的声音.
换向器及电刷的状态：换向器上黑痕相当严重,用汽油不能擦除；同时电刷上有灼痕.如在这一火花等级下短时间运行,则换向器上将出现灼痕,同时电刷将被烧焦或损坏.
允许的运行方式：仅在直接起动或逆转的瞬间允许存在,但不得损坏换向器及电刷。

2013-1-13。