三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇與維護(hù)

王天祥

（小石壩公安消防部隊(duì)昆明指揮學(xué)校訓(xùn)練部，云南昆明 650208）

隨著我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，電機(jī)作為將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動(dòng)力裝置，越來(lái)越多地被應(yīng)用到各個(gè)場(chǎng)合。需求的多樣化使得電機(jī)的種類(lèi)越來(lái)越多，如異步電動(dòng)機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、同步電機(jī)等。特別是三相異步電動(dòng)機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、效率高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用的空間更大［1］。因此，本文將對(duì)三相異步電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中如何選擇以及日常維護(hù)進(jìn)行闡述。

1 三相異步電機(jī)的種類(lèi)和特點(diǎn)

三相異步電機(jī)的種類(lèi)和特點(diǎn)如表1。

2 三相異步電機(jī)的選擇

2.1 一般電機(jī)選擇

一般電機(jī)選擇需考慮方面:

(1)載荷的性質(zhì)和工作形式。不同載荷和工作形式對(duì)電機(jī)的要求也不一樣，如載荷的轉(zhuǎn)矩、工作速度范圍、啟動(dòng)頻繁程度、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求選擇電機(jī)的功率、過(guò)載能力、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等參數(shù)。

(2)工作環(huán)境。如異步電機(jī)的工作溫度濕度、灰塵雨水以及腐蝕和易燃易爆程度等因素，考慮選擇帶有必要的保護(hù)方式的電機(jī)結(jié)構(gòu)型式。

(3)根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)調(diào)速的要求選擇。

表1 三相異步電機(jī)的種類(lèi)和特點(diǎn)

2.2 三相異步電機(jī)的選擇

三相異步電機(jī)選擇需綜合考慮以下方面:

(1)根據(jù)機(jī)械設(shè)備的載荷性質(zhì)初選電機(jī)類(lèi)型

常見(jiàn)的載荷類(lèi)型有恒定功率、恒定轉(zhuǎn)矩、周期性負(fù)載、是否需要調(diào)速(調(diào)速精度等級(jí))等負(fù)載性質(zhì)，如表2所示為常見(jiàn)的負(fù)載類(lèi)型和選用的電機(jī)類(lèi)型。

(2)電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算校核

根據(jù)機(jī)械設(shè)備的負(fù)載特性初選電機(jī)類(lèi)型，然后根據(jù)設(shè)備的負(fù)載功率初選電動(dòng)機(jī)功率，再通過(guò)校核初選電機(jī)功率的電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力和啟動(dòng)能力以及發(fā)熱。

表2 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選擇

電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校驗(yàn)一般是通過(guò)平均損耗法進(jìn)行計(jì)算的，主要看電動(dòng)機(jī)在一個(gè)工作周期內(nèi)的平均總損耗引起的電動(dòng)機(jī)溫升進(jìn)行的發(fā)熱校核，相比等效算法，在頻繁啟動(dòng)或制動(dòng)情況下，采用該算法是比較準(zhǔn)確的。

對(duì)于負(fù)載連續(xù)恒定的，或有短時(shí)間斷周期的一般選擇電機(jī)額定功率比負(fù)載功率大10%，盡量使電機(jī)的負(fù)荷率接近最高綜合效率;功率選擇過(guò)小，很難保證電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的正常工作，并且容易燒毀設(shè)備;當(dāng)然從經(jīng)濟(jì)性角度來(lái)考慮，功率也不能選大，太大電動(dòng)機(jī)不能滿負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)不高［3］。但是不管采用哪種方法初選電動(dòng)機(jī)的功率，都應(yīng)該滿足工作負(fù)載所需的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和最大負(fù)載。

(3)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇

在滿足傳動(dòng)要求的前提下，電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速應(yīng)和生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速相吻合，盡量減少傳動(dòng)環(huán)節(jié)，提高傳動(dòng)效率。在功率相同的情況下，轉(zhuǎn)速越低的電動(dòng)機(jī)體積越大，成本也會(huì)增高，而效率較低;高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流大，轉(zhuǎn)矩卻小，就需布置減速設(shè)備來(lái)減速增矩。

(4)電動(dòng)機(jī)防護(hù)形式的選擇

電動(dòng)機(jī)的選擇還應(yīng)該根據(jù)環(huán)境的特性進(jìn)行選擇，如在干燥及清潔的環(huán)境中，可以不考慮灰塵、鐵屑等雜質(zhì)的影響，因此可以選擇散熱較好的開(kāi)放式電動(dòng)機(jī)，且價(jià)格較為便宜;對(duì)經(jīng)常有雨水淋濺或外界雜質(zhì)落入的工況，可采用防護(hù)式電動(dòng)機(jī)。對(duì)于潮濕、多塵及易受風(fēng)侵蝕環(huán)境，可以選用自扇冷式、他扇冷式的封閉式電動(dòng)機(jī);當(dāng)工作的環(huán)境有爆炸危險(xiǎn)的(如瓦斯礦或油池附近)，應(yīng)選擇防爆式電動(dòng)機(jī)。

3 電機(jī)的維護(hù)與常見(jiàn)故障解決

3.1 定期檢修與保養(yǎng)

為了減少和避免三相異步電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作發(fā)生突然損壞事故，三相異步電動(dòng)機(jī)需要保養(yǎng)和檢修。電動(dòng)機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)應(yīng)經(jīng)常觀測(cè)啟動(dòng)、運(yùn)行情況，觀測(cè)電流、噪聲、振動(dòng)狀態(tài)(監(jiān)控用油量或軸承側(cè)振元件來(lái)檢查軸承運(yùn)行情況)是否正常，排風(fēng)是否正常，如不正常應(yīng)立即停車(chē)檢查;電動(dòng)機(jī)需定期停機(jī)檢修，將電動(dòng)機(jī)進(jìn)行解體，對(duì)各零件先進(jìn)行清理，再檢查它們的表觀是否有異常。然后對(duì)關(guān)鍵部位的尺寸進(jìn)行測(cè)量，對(duì)電機(jī)繞組作電氣檢查。具體有以下幾個(gè)方面:

(1)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、保護(hù)設(shè)備檢查。包括檢查起動(dòng)設(shè)備的接線是否正確;電動(dòng)機(jī)熔斷絲型號(hào)是否合適;如果接觸器觸點(diǎn)被污染會(huì)使接觸電阻增大，導(dǎo)致發(fā)熱燒毀觸點(diǎn)，造成缺相［4］。

(2)機(jī)械部件檢查。首先電動(dòng)機(jī)的外殼和端蓋是否有破壞裂縫，針對(duì)裂縫應(yīng)進(jìn)行換新或焊接。檢查轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)是否能靈活、均勻，如卡滯需要檢查是否有異物，或者軸承是否損壞，轉(zhuǎn)子兩側(cè)間的平均軸向游隙值是否與參考值偏差較大，若偏差大則應(yīng)檢查轉(zhuǎn)軸的彎曲程度，裝配工藝是否符合規(guī)范;檢查定、轉(zhuǎn)子的表面外觀情況，尤其焊縫處有無(wú)異常情況;電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲大可能是電動(dòng)機(jī)軸承破壞，若損壞嚴(yán)重將會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子被卡死甚至電動(dòng)機(jī)繞組被燒壞［5］。

(3)電氣電路檢查。三相直流電阻的不平衡度應(yīng)該在2%以?xún)?nèi)，三相異步電動(dòng)機(jī)繞組的絕緣電阻至少在100 Ω以上。如低于5 Ω時(shí)要檢查絕緣是否受潮，或因?yàn)槔@組絕緣不好而接地等。

電機(jī)重裝完成后不能立即開(kāi)機(jī)使用，要首先對(duì)電動(dòng)機(jī)的直流電阻和絕緣電阻等進(jìn)行檢查，然后做耐壓實(shí)驗(yàn)，最后通過(guò)試運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，觀察其電流、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)等是否有異常情況，再確認(rèn)正確重裝后方可使用。

3.2 常見(jiàn)的電機(jī)故障及排除方法

(1)通電后如果電動(dòng)機(jī)無(wú)異響且無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，也沒(méi)有異味和冒煙，應(yīng)檢查電源回路開(kāi)關(guān)、熔絲、接線盒處是否有斷點(diǎn)，并對(duì)斷點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)。

(2)通電后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)且熔絲燒斷，則可能是缺一相電源或子繞組相間短路、定子繞組接地、定子繞組接線錯(cuò)誤等原因。首先可能是刀閘有一相電源沒(méi)有閉合好，利用耐壓機(jī)、匝間試驗(yàn)儀、電橋等逐一排除故障點(diǎn)。

(3)電動(dòng)機(jī)空載電流不平衡，一般發(fā)生在定子的三相繞組匝數(shù)不同、檢查繞組首尾端接線是否正確、繞組是否存在線圈法相接反、存在匝間短路等故障。

(4)電動(dòng)機(jī)空載電流平衡，但數(shù)值大?？赡苁切迯?fù)時(shí)定子繞組匝數(shù)減少過(guò)多，或電機(jī)裝配中轉(zhuǎn)子裝反，使定子鐵芯未對(duì)齊，有效長(zhǎng)度減短。或者是在對(duì)舊繞組拆卸時(shí)裝拆方法不當(dāng)，導(dǎo)致鐵芯燒損。當(dāng)然對(duì)上面所說(shuō)的可能發(fā)生的問(wèn)題需要逐一排查進(jìn)行修復(fù)，若是發(fā)現(xiàn)匝數(shù)減少的問(wèn)題，則需要重新纏繞定子繞組獲得正確的匝數(shù);若是裝配錯(cuò)誤和鐵芯燒損則重新裝配，檢修或更換鐵芯等來(lái)解決。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)目前常見(jiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)和特點(diǎn)進(jìn)行了描述，并對(duì)實(shí)際工作和生產(chǎn)中如何選擇三相異步電動(dòng)機(jī)作了介紹，對(duì)電機(jī)的日常維護(hù)、常見(jiàn)故障的分析和排除進(jìn)行了闡述，為三相異步電機(jī)的正確選擇提供參考。

［1］李春峰，王 巖，于微波.三相異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)工作特性的研究［C］.20103rd International Conference on Power-ElectronicsandIntelligent Transportation System，2013.

［2］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第5版)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［3］郝 強(qiáng).電動(dòng)機(jī)的選擇及故障維修［J］，電氣時(shí)代.2010，10:68-69.

［4］王聯(lián)奎.三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)的選擇與使用［J］.農(nóng)機(jī)使用與維護(hù)，2007，2:24-24.

［5］劉玉福.三相異步電動(dòng)機(jī)的檢修與維護(hù)［J］.寧夏電力，2005，(1):62-64.