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機(jī)電設(shè)備電動機(jī)損壞的原因與維修預(yù)防
中聯(lián)重科股份有限公司、夏文
摘要:在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,電動機(jī)是機(jī)電設(shè)備的機(jī)械動力輸出源。在實際生產(chǎn)中電動機(jī)發(fā)生故障,影響了機(jī)電設(shè)備的使用效率。電動機(jī)為什么會發(fā)生故障,怎樣維修預(yù)防電動機(jī)的故障是值得思考和解決的問題。我根據(jù)有關(guān)資料和多年的實踐經(jīng)驗闡述一些個人見解,僅供參考,不足之處請?zhí)岢鰧氋F意見。
電動機(jī)的工作原理式轉(zhuǎn)子與定子之間形成轉(zhuǎn)動副,纏繞在轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)線受到的電磁力對轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動中心線形成電磁轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。電動機(jī)的輸出為轉(zhuǎn)動,故稱為旋轉(zhuǎn)電動機(jī)(簡稱旋轉(zhuǎn)電機(jī))。若將電動機(jī)沿其徑向剖開,將轉(zhuǎn)子和定子展開成一直線,分別稱為原邊和副邊。再將轉(zhuǎn)子與定子之間的轉(zhuǎn)動副變?yōu)橐苿痈保瑒t原邊和副邊間的相對運(yùn)動將變?yōu)橹本運(yùn)動,電動機(jī)的輸出為直線運(yùn)動。所以這類電動機(jī)被稱為直線電機(jī)。
現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備中電動機(jī)應(yīng)用非常廣泛。機(jī)床、水泵、皮帶機(jī)、風(fēng)機(jī)等需要電動機(jī)帶動;電力機(jī)車、電梯,需要電動機(jī)牽引。家庭生活中的電扇、冰箱、洗衣機(jī),甚至各種電動機(jī)玩具都離不開電動機(jī)。電動機(jī)已經(jīng)應(yīng)用在現(xiàn)代社會生活中的各個方面。機(jī)電設(shè)備中的電動機(jī)發(fā)生故障,直接影響了設(shè)備的使用效率。那么電動機(jī)會發(fā)生故障的原因是那些,怎樣維修.預(yù)防發(fā)生故障呢?
一、電動機(jī)發(fā)生故障的原因:
1、電動機(jī)過熱
1)、電源方面使電動機(jī)過熱的原因電源方面使電動機(jī)過熱原因有以下幾種(1)、電源電壓過高
當(dāng)電源電壓過高時,電動機(jī)反電動勢、磁通及磁通密度均隨之增大。由于鐵損耗的大小與磁通密度平方成正比,則鐵損耗增加,導(dǎo)致鐵心過熱。而磁通增加,又致使勵磁電流分量急劇增加,造成定子繞
組銅損增大,使繞組過熱。因此,電源電壓超過電動機(jī)的額定電壓時,會使電動機(jī)過熱。(2)、電源電壓過低
電源電壓過低時,若電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩保持不變,磁通將降低,轉(zhuǎn)子電流相應(yīng)增大,定子電流中負(fù)載電源分量隨之增加,造成繞線的銅損耗增大,致使定、轉(zhuǎn)子繞組過熱。(3)、電源電壓不對稱
當(dāng)電源線一相斷路、保險絲一相熔斷,或閘刀.起動設(shè)備觸頭燒傷致使一相不通,都將造成三相電動機(jī)走單相,致使運(yùn)行的二相繞組通過大電流而過熱,及至燒毀。(4)、三相電源不平衡
當(dāng)三相電源不平衡時,會使電動機(jī)的三相電流不平衡,引起繞組過熱。由上述可見,當(dāng)電動機(jī)過熱時,應(yīng)首先考慮電源方面的原因。確認(rèn)電源方面無問題后,再去考慮其他方面因素。2)、負(fù)載使電動機(jī)過熱的原因
負(fù)載方面使電動機(jī)過熱原因有以下幾種:(1)、電動機(jī)過載運(yùn)行
當(dāng)設(shè)備不配套,電動機(jī)的負(fù)載功率大于電動機(jī)的額定功率時,則電動機(jī)長期過載運(yùn)行(即小馬拉大車),會導(dǎo)致電動機(jī)過熱。維修過熱電動機(jī)時,應(yīng)先搞清負(fù)載功率與電動機(jī)功率是否相符,以防盲無目的的拆卸。
(2)、拖動的機(jī)械負(fù)載工作不正常
設(shè)備雖然配套,但所拖動的機(jī)械負(fù)載工作不正常,運(yùn)行時負(fù)載時大時小,電動機(jī)過載而發(fā)熱。(3)、拖動的機(jī)械有故障
當(dāng)被拖動的機(jī)械有故障,轉(zhuǎn)動不靈活或被卡住,都將使電動機(jī)過載,造成電動機(jī)繞組過熱。故,檢修電動機(jī)過熱時,負(fù)載方面的因素不能忽視。
3)、電動機(jī)本身造成過熱的原因(1)、電動機(jī)繞組斷路
當(dāng)電動機(jī)繞組中有一相繞組斷路,或并聯(lián)支路中有一條支路斷路
時,都將導(dǎo)致三相電流不平衡,使電動機(jī)過熱。(2)、電動機(jī)繞組短路
當(dāng)電動機(jī)繞組出現(xiàn)短路故障時,短路電流比正常工作電流大得多,使繞組銅損耗增加,導(dǎo)致繞組過熱,甚至燒毀。(3)、電動機(jī)接法錯誤
當(dāng)三角形接法電動機(jī)錯接成星形時,電動機(jī)仍帶滿負(fù)載運(yùn)行,定子繞組流過的電流要超過額定電流,乃至導(dǎo)致電動機(jī)自行停車,若停轉(zhuǎn)時間稍長又未切斷電源,繞組不僅嚴(yán)重過熱,還將燒毀。當(dāng)星形連接的電動機(jī)錯接成三角形,或若干個線圈組串成一條支路的電動機(jī)錯接成二支路并聯(lián),都將使繞組與鐵心過熱,嚴(yán)重時將燒毀繞組。當(dāng)一個線圈、線圈組或一相繞組接反時,都會導(dǎo)致三相電流嚴(yán)重不平衡,而使繞組過熱。(4)、電動機(jī)的機(jī)械故障
當(dāng)電動機(jī)軸彎曲、裝配不好、軸承有毛病等,均會使電動機(jī)電流增大,銅損耗及機(jī)械摩擦損耗增加,使電動機(jī)過熱。4)、通風(fēng)散熱不良使電動機(jī)過熱的原因:(1)、環(huán)境溫度過高,使進(jìn)風(fēng)溫度高。
(2)、進(jìn)風(fēng)口有雜物擋住,使進(jìn)風(fēng)不暢,造成進(jìn)風(fēng)量小(3)、電動機(jī)內(nèi)部灰塵過多,影響散熱(4)、風(fēng)扇損壞或裝反,造成無風(fēng)或風(fēng)量小
(5)、未裝風(fēng)罩或電動機(jī)端蓋內(nèi)未裝擋風(fēng)板,造成電動機(jī)無一定的風(fēng)路
2、三相異步電動機(jī)不能起動的原因:
1)、電源未接通2)、熔絲熔斷3)、定子或轉(zhuǎn)子繞組斷路4)、定子繞組接地5)、定子繞組相間短路6)、定子繞組接線錯誤7)、過載或傳動機(jī)械被軋住8)、轉(zhuǎn)子銅條松動9)、軸承中無潤滑油,轉(zhuǎn)軸因發(fā)熱膨脹,妨礙在軸承中回轉(zhuǎn)10)、控制設(shè)備接線錯誤或損壞11)、過電流繼電器調(diào)得太小12)、老式起動開關(guān)油杯缺油13)、繞線式轉(zhuǎn)子電動機(jī)起動操作錯誤14)、繞線式轉(zhuǎn)子電動機(jī)轉(zhuǎn)子電阻配備不當(dāng)15)、軸承損壞
三相異步電動機(jī)不能起動因素很多,應(yīng)根據(jù)實際情況及癥狀作詳
細(xì)分析、仔細(xì)檢查,不能搞強(qiáng)行多次起動,尤其在起動時電動機(jī)發(fā)出異常聲響或過熱時,應(yīng)立即切斷電源,在查清原因且排除后再行起動,以防故障擴(kuò)大。
3、電動機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時轉(zhuǎn)速緩慢的原因
1)、電源電壓過低2)、鼠籠轉(zhuǎn)子斷條3)、線圈或線圈組有短路點(diǎn)4)、線圈或線圈組有接反處5)、相繞組反接6)、過載7)、繞線式轉(zhuǎn)子一相斷路8)、繞線式轉(zhuǎn)子電動機(jī)起動變阻器接觸不良9)、電刷與滑環(huán)接觸不良
4、動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時聲音不正常的原因
1)、定子與轉(zhuǎn)子相擦2)、轉(zhuǎn)子風(fēng)葉碰殼3)、轉(zhuǎn)子擦絕緣紙4)、軸承缺油
5)、電動機(jī)內(nèi)有雜物6)、電動機(jī)二相運(yùn)轉(zhuǎn)有嗡嗡聲5、電動機(jī)外殼帶電原因:
1)、電源線與接地線搞錯2)、電動機(jī)繞組受潮,絕緣老化使絕緣性能降低3)、引出線與接線盒碰殼4)、局部繞組絕緣損壞使導(dǎo)線碰殼5)、鐵心松弛刺傷導(dǎo)線6)、接地線失靈7)、接線板損壞或表面油污過多
6、繞組式轉(zhuǎn)子滑環(huán)火花過大原因
1)、滑環(huán)表面臟污2)、電刷壓力過小3)、電刷在刷內(nèi)軋住4)、電刷偏離中性線位置
7.電動機(jī)溫升過高或冒煙的原因
1)、電源電壓過高或過低2)、過載3)、電動機(jī)單相運(yùn)行4)、定子繞組接地5)、軸承損壞或軸承太緊6)、定子繞組匝間或相間短路7)、環(huán)境溫度過高8)、電動機(jī)風(fēng)道不暢或風(fēng)扇損壞8、電動機(jī)空載或負(fù)載運(yùn)行時電流表指針來回擺動的原因
1)、鼠籠式轉(zhuǎn)子斷條2)、繞組式轉(zhuǎn)子一相斷路3)、繞線式轉(zhuǎn)子電動機(jī)的一相電刷接觸不良4)、繞線式轉(zhuǎn)子電動機(jī)的滑環(huán)短路裝置接觸不良5)、機(jī)械負(fù)荷不平穩(wěn)9、電動機(jī)振動的原因
1)、轉(zhuǎn)子不平衡2)、軸頭彎曲3)、皮帶盤不平衡4)、皮帶盤軸孔偏心5)、固定電動機(jī)的地腳螺絲松動6)、固定電動機(jī)的基礎(chǔ)不牢或
不平
二、電動機(jī)故障的維修預(yù)防
1、對機(jī)電設(shè)備和電動機(jī)進(jìn)行定時點(diǎn)檢與檢修,從預(yù)防事故為主,將故障抹殺在搖籃階段。1)、根據(jù)故障現(xiàn)象維修:
(1)、故障現(xiàn)象:電機(jī)接通后不能起動原因及處理方法:a、定子繞組接線錯誤檢查接線,糾正錯誤
b、定子繞組斷路,短路接地,繞繞轉(zhuǎn)子電動動機(jī)繞組斷路找出故障點(diǎn),排除故障
c、負(fù)載過重或傳動機(jī)構(gòu)被卡住檢查傳動機(jī)構(gòu)和負(fù)載
d、繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路開路(電刷與滑環(huán)接觸不良,變阻器斷路,引線接觸不良等)找出斷路點(diǎn),加以修復(fù)e、電源電壓過低檢查原因并排除f、電源缺相檢查線路,恢復(fù)三相
故障現(xiàn)象:電動機(jī)溫升過高或冒煙原因及處理方法:a、負(fù)載過重或起動過于頻繁減輕負(fù)載,減少起動次數(shù)b、運(yùn)行過程中缺相檢查線路,恢復(fù)三相c、定子繞組接線錯誤檢查接線,加以糾正
d、定子繞組接地,匝間或相間發(fā)生短路查出接地或短路部位,加以修復(fù)
e、籠型轉(zhuǎn)子繞組斷條更換轉(zhuǎn)子
f、繞線轉(zhuǎn)子繞組缺相運(yùn)行找出故障點(diǎn),加以修復(fù)
g、定子與轉(zhuǎn)子相擦檢查軸承,轉(zhuǎn)子是否變形,進(jìn)行修理或更換h、通風(fēng)不良檢查風(fēng)通是否暢通i、電壓過高或過低檢查原因并排除
(2)、故障現(xiàn)象:電動機(jī)振動過大原因及處理方法:a、轉(zhuǎn)子不平衡校平平衡
b、帶輪不平衡或軸伸彎曲檢查并校正
c、電動機(jī)與負(fù)載軸線不對齊檢查調(diào)整機(jī)組的軸線d、電動機(jī)安裝不妥檢查安裝情況及底腳螺絲e、負(fù)載突然過重減輕負(fù)載
(3)、運(yùn)行時有異聲原因及處理方法:
a、定子與轉(zhuǎn)子相擦檢查軸承,轉(zhuǎn)子是否變形,進(jìn)行修理或更換b、軸承損壞或潤滑不良更換軸承,清洗軸承c、電動機(jī)缺相運(yùn)行檢查斷路點(diǎn)并加以修復(fù)d、風(fēng)葉碰機(jī)殼檢查并消除故障
(4)、電動機(jī)帶負(fù)載時轉(zhuǎn)速過低原因及處理方法:a、電源電壓過低檢查電源電壓b、負(fù)載過大核對負(fù)載c、籠形轉(zhuǎn)子繞組斷條更換轉(zhuǎn)子
d、繞線轉(zhuǎn)子線組一相接觸不良或斷開檢查電刷壓力,電刷與滑環(huán)接觸情況及轉(zhuǎn)子繞組
(5)、電動機(jī)外殼帶電原因及處理方法:
a、接地不良或接地電阻太大按規(guī)定接好地線,排除接地不良故障
b、繞組受潮進(jìn)行烘干處理
c、絕緣損壞,引線碰殼浸漆修補(bǔ)絕緣,重接引線。
2)、電動機(jī)運(yùn)行或故障時,可通過看、聽、聞、摸四種方法來及時預(yù)防和排除故障,保證電動機(jī)的安全運(yùn)行。
(1)、看:觀察電動機(jī)運(yùn)行過程中有無異常,其主要表現(xiàn)為以下幾種情況。
a、定子繞組短路時,可能會看到電動機(jī)冒煙。
b、電動機(jī)嚴(yán)重過載或缺相運(yùn)行時,轉(zhuǎn)速會變慢且有較沉重的"嗡嗡"聲。
c、電動機(jī)正常運(yùn)行,但突然停止時,會看到接線松脫處冒火花;保險絲熔斷或某部件被卡住等現(xiàn)象。
d、若電動機(jī)劇烈振動,則可能是傳動裝置被卡住或電動機(jī)固定不良、底腳螺栓松動等。
e、若電動機(jī)內(nèi)接觸點(diǎn)和連接處有變色、燒痕和煙跡等,則說明可能有局部過熱、導(dǎo)體連接處接觸不良或繞組燒毀等。
(2)、聽:電動機(jī)正常運(yùn)行時應(yīng)發(fā)出均勻且較輕的"嗡嗡"聲,無雜音和特別的聲音。若發(fā)出噪聲太大,包括電磁噪聲、軸承雜音、通風(fēng)噪
聲、機(jī)械摩擦聲等,均可能是故障先兆或故障現(xiàn)象。
對于電磁噪聲,如果電動機(jī)發(fā)出忽高忽低且沉重的聲音,則原因可能有以下幾種。
a、定子與轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻,此時聲音忽高忽低且高低音間隔時間不變,這是軸承磨損從而使定子與轉(zhuǎn)子不同心所致。
b、三相電流不平衡。這是三相繞組存在誤接地、短路或接觸不良等原因,若聲音很沉悶則說明電動機(jī)嚴(yán)重過載或缺相運(yùn)行。
c、鐵芯松動。電動機(jī)在運(yùn)行中因振動而使鐵芯固定螺栓松動造成鐵芯硅鋼片松動,發(fā)出噪聲。
對于軸承雜音,應(yīng)在電動機(jī)運(yùn)行中經(jīng)常監(jiān)聽。監(jiān)聽方法是:將螺絲刀一端頂住軸承安裝部位,另一端貼近耳朵,便可聽到軸承運(yùn)轉(zhuǎn)聲。若軸承運(yùn)轉(zhuǎn)正常,其聲音為連續(xù)而細(xì)小的"沙沙"聲,不會有忽高忽低的變化及金屬摩擦聲。若出現(xiàn)以下幾種聲音則為不正,F(xiàn)象。a、軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時有"吱吱"聲,這是金屬摩擦聲,一般為軸承缺油所致,應(yīng)拆開軸承加注適量潤滑脂。
b、若出現(xiàn)"唧哩"聲,這是滾珠轉(zhuǎn)動時發(fā)出的聲音,一般為潤滑脂干涸或缺油引起,可加注適量油脂。
c、若出現(xiàn)"喀喀"聲或"嘎吱"聲,則為軸承內(nèi)滾珠不規(guī)則運(yùn)動而產(chǎn)生的聲音,這是軸承內(nèi)滾珠損壞或電動機(jī)長期不用,潤滑脂干涸所致。若傳動機(jī)構(gòu)和被傳動機(jī)構(gòu)發(fā)出連續(xù)而非忽高忽低的聲音,可分以下幾種情況處理。
a、周期性"啪啪"聲,為皮帶接頭不平滑引起。
b、周期性"咚咚"聲,為聯(lián)軸器或皮帶輪與軸間松動以及鍵或鍵槽磨損引起。
c、不均勻的碰撞聲,為風(fēng)葉碰撞風(fēng)扇罩引起。
(3)、聞:通過聞電動機(jī)的氣味也能判斷及預(yù)防故障。若發(fā)現(xiàn)有特殊的油漆味,說明電動機(jī)內(nèi)部溫度過高;若發(fā)現(xiàn)有很重的糊味或焦臭味,則可能是絕緣層被擊穿或繞組已燒毀。
(4)、摸:摸電動機(jī)一些部位的溫度也可判斷故障原因。為確保安全,用手摸時應(yīng)用手背去碰觸電動機(jī)外殼、軸承周圍部分,若發(fā)現(xiàn)溫度異常,其原因可能有以下幾種。
a、通風(fēng)不良。如風(fēng)扇脫落、通風(fēng)道堵塞等。b、過載。致使電流過大而使定子繞組過熱。c、定子繞組匝間短路或三相電流不平衡。d、頻繁啟動或制動。
e、若軸承周圍溫度過高,則可能是軸承損壞或缺油所致。2、認(rèn)真做好維護(hù)保養(yǎng)工作,建立先進(jìn)的管理方式。
根據(jù)國際公認(rèn)比較先進(jìn)的“TPM管理”:利用包括操作者在內(nèi)的生產(chǎn)維護(hù)保全活動,對電動機(jī)軸承定時加油,螺絲緊固,清灰等。發(fā)現(xiàn)異常及時可以得到處理。
3、應(yīng)用保護(hù)功能電器對電動機(jī)可靠保護(hù)
電機(jī)保護(hù)就是給電機(jī)全面的保護(hù),即在電機(jī)出現(xiàn)過載、缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心、軸向竄動徑向跳動時,予以報警或保護(hù);為電動機(jī)提供保護(hù)的裝置是電機(jī)保護(hù)器,包括熱繼電器、電子式保護(hù)器和智能型保護(hù)器,目前大型和重要電機(jī)一般采用智能性保護(hù)裝置。
(1)、微型電動機(jī)的線圈通常是由很細(xì)的銅絲繞成,耐電流的能力較差。當(dāng)電機(jī)負(fù)載較大或電機(jī)卡住時,流過線圈的電流會快速增加,同時電機(jī)溫度急劇升高,銅絲繞阻極易被燒毀。如果能夠在電動機(jī)線圈中串接高分子PTC熱敏電阻,則會在電機(jī)過載時提供及時的保護(hù)功能,避免電機(jī)被燒毀。熱敏電阻通常被至于線圈的附近,這樣熱敏電阻更易于感受溫度,使保護(hù)更加迅速有效。用于初級保護(hù)的熱敏電阻通常選用耐壓等級較高的KT250型熱敏電阻,用于次級保護(hù)的熱敏電阻通常選用耐壓等級較低的KT60-B、KT30-B、KT16-B及片狀電機(jī)。瑞典的科尼公司設(shè)計制造的鏈?zhǔn)狡鹬貦C(jī)的電動機(jī)里面就串接了PTC熱敏電阻,實際證明可以有效保護(hù)電動機(jī)因過載溫度過高而燒毀,使電動機(jī)壽命延長。
(2)、進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來,由于微機(jī)通訊技術(shù)和網(wǎng)路技術(shù)的發(fā)展國外一些公司又提出了兼有監(jiān)控、保護(hù)功能的智能化保護(hù)器。它能與中央控制系統(tǒng)進(jìn)行雙向通訊,形成監(jiān)控、保護(hù)與信息網(wǎng)絡(luò);也能監(jiān)視電動機(jī)各種運(yùn)行參數(shù),不但能測量當(dāng)前數(shù)據(jù),并能對過去的運(yùn)行參數(shù)及故障情況做出統(tǒng)計,幫助操作人員做出預(yù)測以減少線路和設(shè)備的
停機(jī)和維修時間。大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性。目前國外大中型智能保護(hù)裝置已經(jīng)比較成熟,廣泛的應(yīng)用與我國的工業(yè)生產(chǎn)。
只要我們在日常的工作生產(chǎn)中使用先進(jìn)的管理方法,維修方法。加強(qiáng)對于電氣設(shè)備的維修及保養(yǎng),運(yùn)用成熟先進(jìn)技術(shù),預(yù)防電動機(jī)故障。這樣不僅可以提高企業(yè)機(jī)電設(shè)備的使用效率,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益,而且可以提高我們自身素質(zhì)和實際能力及水平。
注釋:安維勝:《現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備》,北京:電子工業(yè)版社,201*年,第25頁
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