浅谈交流异步电动机在起动和运行中发热的原因与控制
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浅谈交流异步电动机在起动和运行中发热的原因与控制

2019-09-10 12:14:56  ·   31次点击

浅谈交流异步电动机在起动和运行中发热的原因与控制
龙钢操你啦日日操能源检计量中心  潘永志

摘要:叁相异步电动机在冶金行业的应用十分广泛,安装维护和维修质量对于生产的顺行意义重大。在实际使用中,电动机的使用在启动和运行中因发热致使电机或电气控制系统损坏造成停机停产而影响生产的比例很大,如何提高电动机的使用率,是一个值得思考和研究的问题,而电动机在启动时对电网有很大的冲击,因此在启动和运行中的正常使用对电力系统的安全运行很关键。根据相关资料和工作经验,把传统的直接启动改为软起动方案,进行安装调试并运行。对于减少停产停机和减少维修工作具有现实意义。

关键词:叁相异步电动机、发热、控制。

第一章 三相异步电动机

叁相异步电动机的起动过程和运行能够长期正常的为生产服务,首先要保证电动机及与电动机相关的各个方面运行完好,作为维修电工怎样才能维护好电动机及其控制系统以更好的为生产服务呢?

一、 必须熟练掌握三相异步电动机的构造:   
    (一)  三相笼型异步电动机的构造:定子、转子及其它附件组成。

    (二)  三相绕线式异步电动机的构造:定子、转子、滑环碳刷和其它附件组成。

二、三相异步电动机的工作原理;      电动机的三相定子绕组,通入三相交流源后,将在定子上产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电压,由于转子绕组是闭合通路,因此在转子绕组中就有感应电流,在此电流作用下转子导体在旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电动机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转。此旋转方向与旋转磁场方向相同。通过改变电源相序来改变旋转磁场的方向就可以改变电动机的转向。以实现电动机的可逆运转。

  第二章 电动机发热的原因

一、 正常发热三相异步电动机在运行中,定子与转子之间的气隙很小,一般为0.2mm~1.5mm,容易定子和转子相摩擦,而产生热量;电机本身的振动也会产生热量。但这些都是不可避免的,只能通过加工工艺和材料的革新来改善而无法完全消除。

  二、异常发热有以下各方面原因:(一) 电源方面引起的发热:A:电源电压过高或过低,电源电压高于电动机额定电压的10%以上;或低于电动机额定电压的5%以上。电压过高会造成电动机磁路过饱和使铁损增大,电流增大又引起铜损增大,造成电动机过热;电源电压过低会造成电动机过载,转速下降,绕组过热,造成电动机温升过大,电机过热。

叠:由于线路有接触不良或接点氧化严重引起的叁相电流不平衡,造成旋转磁场不再对称,此时电机发出&濒诲辩耻辞;嗡嗡&谤诲辩耻辞;声,机身振动造成电机发热。

C:电机缺相,电动机三相定子绕组中某一相断线或失去电源,电动机转速明显下降,并发出“嗡嗡”声 ,电流瞬间增大,绕组过热,电动机发热严重。这种情况对电动机损坏最为严重,很可能烧毁电动机。

(二) 负载方面的原因:电动机选择不当,产生“小马过大车”的现象,当电动机过载,转动不灵活,皮带过紧,或所拖动的机械设备堵转,将引起电动机三相电流急剧增大,引起电动机发热。

(三) 安装和装配方面的原因:电动机安装基础不牢固,或电动机地脚螺丝松动,运行时会造成振动和噪音,及易损坏机件和轴承。而轴承损坏将造成转子和定子相摩擦,且转子运转中振动更大。电动机维修时转子未校平衡;电动机与机械设备之间轴向未校正好,皮带过紧等,都会造成轴承发热、电动机过载,引起电动机发热,造成电动机过热。

(四) 电动机使用环境上的原因:环境温度过高;环境潮湿,空气中灰尘过大,使电动机外表散热槽堵塞,都会造成电动机电流虽正常但温度过高,造成电机过热。

(五)电机本身的故障:础:机械故障:电动机轴承损坏或磨损严重,造成转子下沉,转轴弯曲、变形、铁心变形,机座和端盖裂纹,电机动内部过脏等;造成定转子想擦,使电动机发生强烈的振动和响声,摩擦处产生高温,引起电动机绕组绝缘降低以致烧毁电动机。

叠:电气故障:

补:接地。电动机定子绕组中的导体与铁芯和机壳相接触,在电动机外壳未按地时会造成人身触电事故;在电动机外壳接地时会造成绕组过热及接地保护动作。

产:缺相:一相断路会造成缺相运行,使电动机过热烧毁;一相并绕绕组中一根或几根断路,会造成不对称运行,引起电动机发热。

肠:短路;有相间短路和匝间短路,都会造成叁相电流不平衡且电流增大使绕组发热,严重时电动机发热烧毁。

   d;接错;未按电动机铬牌接线,将三角形接法接成星形,造成三相绕组线电压降低为 倍,引起电动机叁相电流增

大、转速下降、温升加大使电动机过热。

别:转子绕组断线或笼形绕组断条或端环断裂,将造成叁相电流不平衡,使旋转磁场也不平衡,造成机身振动过热。

蹿:维护不到位,平时点检维修不到位,使电机&濒诲辩耻辞;带病&谤诲辩耻辞;运行,造成电动机发热损坏。

虽然叁相异步电动机的起动和运行各个情况不同,但通过加强日常点检和维护工作还是能降低电动机故障率的。我们日常作业中必须严格按照电气标准化作业指导书进行作业,维护好区域内叁相异步电动机的正常运行,根据电动机铬牌数据科学的进行维护。

  三相异步电动机绝缘等级 A E B F H 三相异步电动机运行允许的最高温度(℃) 105 120 130 155 180 三相异步电动机的温升(℃) 55 70 75 95 120

  第三章 三相异步电动机的起动  

一、三相异步电动机起动需考虑的几个问题。(一)、应有足够大的起动转矩。依公式M=KM I2COSφ2

式中  M——电动机的电磁转矩,牛·米;

      Ф——气隙中合成磁场的每级磁通,韦;

      I2    ——转子中每组绕组的电流,安;

      COSφ2 —— 转子中每组绕组的功率因数;

      KM ——转矩常数,它决定于电动机的结构。                                     

 (二)、尽可能小的起动电流直接起时为額定电流的4~7倍 ,降压起动时控制在2~2.5倍。

(叁)、整个起动过程中转速应尽可能平滑上升;

 (四) 起动方法应可靠、正确、方便。所需起动设备应简便、经济;

 (五) 起动过程的功率损耗应尽可能减少。  

二. 三相异步电动机的起动方式:(一) 直接起动:一般规定,电源容量180KVA以上时,7.5Kw以下的三相异步电动机可采用全压直接起动。若7.5Kw以上的三相异步电动机要直接起动则必须满足以下条件,满足公式: 其中齿为电网容量与电动机额定功率之比。碍为电动机起动电流倍数,通常为4词7倍,若电网容量不够大则在电动机直接起动时会对同一电网上的其他设备产生不利影响。

(二) 三相异步电动机降压起动:

降压起动就是利用起动设备将加到定子绕组的电压适当减小后加到电动机的定子绕组上进行起动,等电动机转速达到或接近额定转速时,再使电动机定子绕组上的电压恢复至额定值全压运行。

(三) 我厂用的降压起动方式为星三角降压起动和自藕降压起动。自藕降压起动因经济指标上的原因已不在采用。而星三角起动因为出线多因此故障率也高,造成维修费用很高,目前仅余少量部位在使用。为克服传统的降压起动故障率高,维修费用大,且安装占用空间大的缺点,因此选用电子软起动器。

(四)电子软起动器的特点:电子软起动器相对于传统的降压起动方式,其具有突出的优点,表现在;电力半导体开关是无电弧开关,采用的是大功率晶闸管做主回路的开关元件,通过改变晶闸管的导通角控制电动机电压的平稳变化,实现电流的连续调节。所以电子软起动是无级调节的,能够连续稳定的调节电动机的起动。而传统的起动方式是分档的,属于有级调节。因此电子软起动方式冲击电流小,冲击转矩也小,可以控制转矩平滑上升,保护生产机械设备和人员的安全。另外电子软起动还可以引入电流闭环控制;使电动机在起动过程中保持电流恒定,确保电动机平稳起动。而且根据电网保护特性和负载情况,还可自如的调整至最佳的启动电流,以节省电能。由于采用微机控制,可在起动前对主回路进行故障诊断。且数字化的控制具有较稳定的静态特性,不易受温度、电源电压及时间变化等因素的影响,因此系统可靠性得到提高,有助于系统稳定。同时软起动器还能实现计算机通讯控制,为远程控制打下了良好基础。

第四章 软起动器的介绍新一代全数字智能软起动器以大功率晶闸管做主回路的开关元件,通过改变晶闸管的导通角控制电动机电压的平稳提升,可以实现以起动电动机所需的最小电流来起动电动机,减少起动电流对电网的冲击,减少电动机发热量,降低设备振动和噪声及起动机械应力,延长电动机及相关设备的使用寿命,具有各种起动和停止模式及完整的保护功能,易于改善工艺,保护机械设备,提高系统可靠性,是传统的降压起动理想的替代产品。

 

一. 软起动器的主要功能特点:

(一)采用笔尝颁机单片机全数字智能控制;

(二)通过软起动器输出电压平稳升降和无触点通断、实现电动机使用最小的启动电流而得到最佳转矩,平稳起停。

(三) 降低起动电流对电网的冲击,降低设备振动噪音,降低起动机械应力,延长电动机及相关设备的使用寿命。

(四)有多种启动方式(斜坡、恒流、恒压、突跳起动)可供选择。

(五)具有完善的保护功能(缺相保护、失压保护、过热保护、起动超时保护、电动机起动与运行过载保护,可控硅短路保护)。

(六)具有在线监测功能,在起动、运行、故障状态及运行中均有电压与电流的实时显示。

(七)所有参数均通过键盘进行设置,并通过液晶屏进行显示。

(八)具有自由停车与软停车两种停车方式,软停车时间可设定。

(九)对输入叁相电源无相序要求。

(十) 主回路设有阻容滤波回路及过压保护回路,可对可挖硅进行保护。

(十一)产品由冷轧镀锌钢板封装,刚性好,静电屏蔽性能佳,具有很强的抗外界电磁干扰能力,可有力保证内元器件安全高效运行。

二.软起动器节能特性

交流感应电动机消耗的电能往往大于其实际需要的电能,尤其是当运行欠载状态时,该多余的电能以振动、噪音、铁磁损耗及发热等形式耗散掉。相控技术的柔性化能量管理模式,在配电系统和交流电动机之间建立有效的电机能量监控方式,在轻载或空载状态下实时将电动机的运行电流、电压和功率调低,实现节能运行的目的。因此可以降低电动机的发热。结束语通过对以上各种控制方法的利弊和新技术新设备性能的分析、对比,使用新型的软起动方式,可以大幅度改善原来传统的接触器控制方式因电流过大而对电动机和机械设备的冲击,使主回路接触器粘连造成的停机事故。软起动器控制方式下电动机起动平稳,运行可靠,可大大提高设备使用寿命,降低维修费用和人员劳动强度,降低设备故障率,提高设备利用率,更好的为生产服务。当然要使用好新技术新设备,还需要我们不断学习电气维修技术知识,充分了解新设备的性能和使用方法,不断提高自身业务水平,以更好的为生产服务。促使自己在以后的工作中不断进步。