淺談提高異步電動(dòng)機(jī)的修理能效

郭留英+馬新毅

摘 要：我國(guó)國(guó)內(nèi)的老式異步電動(dòng)機(jī)目前在許多地方和企業(yè)仍在大量使用，而老式電機(jī)如不進(jìn)行改進(jìn)，將面臨淘汰，通過長(zhǎng)期的觀察和修理經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)電機(jī)的內(nèi)在缺陷，找出電機(jī)存在缺陷的原因，進(jìn)行改進(jìn)，以提高老式電機(jī)的效率，并達(dá)到預(yù)期效果，為此提高其能效具有現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：老式異步電動(dòng)機(jī)；修理；能效

中圖分類號(hào)：TM343 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

隨著國(guó)家愈來愈重視低碳經(jīng)濟(jì)，而電動(dòng)機(jī)作為能源消耗主要來源之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，其消耗電量占工業(yè)用電的2/3左右，我國(guó)現(xiàn)鼓勵(lì)高效電機(jī)的推廣使用，進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，而我國(guó)卻存在大量老式電機(jī)，效率低下，如不改進(jìn)，將面臨淘汰。

我公司最近修理一種電機(jī)，該電機(jī)出現(xiàn)鑄鋁轉(zhuǎn)子鋁條融化，定子線圈燒毀，客戶要求對(duì)該電機(jī)進(jìn)行修理，并做適當(dāng)改進(jìn)。通過分析，發(fā)現(xiàn)該電機(jī)的設(shè)計(jì)存在一定的缺陷，屬于低效率電機(jī)。因此我公司針對(duì)此種情況，分析電動(dòng)機(jī)效率低下的原因，并提出相應(yīng)的老式電動(dòng)機(jī)修理改造方案。方案從定子和轉(zhuǎn)子兩方面考慮：

1.定子

考慮此電機(jī)定子鐵芯完好，不對(duì)其定子鐵芯做更改，主要考慮定子銅耗。定子銅耗占其定子損耗的重要部分，因此提出更改其絕緣材料，提高絕緣材料的絕緣等級(jí)，減少絕緣材料的用量，增加導(dǎo)體有效截面積，可有效降低定子銅耗。

2.轉(zhuǎn)子

2.1 結(jié)構(gòu)

籠型異步電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，由于周期性間歇運(yùn)行或頻繁啟動(dòng)，造成轉(zhuǎn)子上電磁應(yīng)力變化，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條過熱，從而導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)子鑄鋁導(dǎo)條斷條故障。將鑄鋁導(dǎo)條改為銅導(dǎo)條，可大大降低轉(zhuǎn)子損耗，與采用高牌號(hào)的硅鋼片相比，具有工藝可控性。

因此，銅條轉(zhuǎn)子技術(shù)將領(lǐng)先于其他先進(jìn)技術(shù)，在提高電機(jī)性能方面起到重要作用。通過計(jì)算，如果直接采用原鑄鋁設(shè)計(jì)方案，僅僅將轉(zhuǎn)子導(dǎo)體材質(zhì)鋁改為銅，由于銅的電阻率僅為鋁的60%，將會(huì)造成導(dǎo)條電阻下降，會(huì)造成效率裕度過高，啟動(dòng)電流超標(biāo)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不合格，成本增加10%左右。鑄鋁轉(zhuǎn)子籠條斷裂后，若電機(jī)直接報(bào)廢，則浪費(fèi)很大，故許多修理單位采用鑄鋁式導(dǎo)條斷條后，先將鑄鋁融化，清理，改為穿銅條式電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)便易行，但缺點(diǎn)是：焊接不穩(wěn)，容易再次斷條。

現(xiàn)簡(jiǎn)單介紹先前的焊接方式，如圖1和圖2所示為老式的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和轉(zhuǎn)子短路。

如圖3所示，原來的轉(zhuǎn)子銅條和短路環(huán)采用透槽插入式，此種焊接方式氣焊時(shí)，預(yù)熱慢，焊接時(shí)間長(zhǎng)，且由于導(dǎo)條密布，不可避免地相互干擾，多次補(bǔ)焊時(shí)，則會(huì)使接頭氧化嚴(yán)重，部分焊料燒結(jié)成“渣”狀。并且，此種端環(huán)與銅條的接頭形式，也決定了焊縫不均，影響焊料的填充。這些都導(dǎo)致了焊接實(shí)際面積減少，熱應(yīng)力集中，強(qiáng)度降低，故容易造成開焊，斷條現(xiàn)象。

為了從根本上解決上述問題，我們對(duì)原有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改變，改變的銅環(huán)和銅條連接方式如圖4所示，將原鑄鋁導(dǎo)條改為插入式銅導(dǎo)條，插入銅導(dǎo)條后，做端部機(jī)加工，并加工合適的短路環(huán)，使短路環(huán)與導(dǎo)條端部做合適配合，并以高溫銀釬焊。此種方法，通過計(jì)算導(dǎo)條截面積比鋁條截面積適當(dāng)減小，既提高了轉(zhuǎn)子電阻，改善了啟動(dòng)性能，又減少了銅的使用量，降低了成本。

導(dǎo)條與端環(huán)的焊接改為立式焊接，改變后的焊接結(jié)構(gòu)，只要將焊料充分填充，然后，整體加熱端環(huán)，讓填充料融化，這樣不但增加了接觸面積，保證受力裕度，減少熱量集中，杜絕了焊接應(yīng)力的產(chǎn)生，而且有利于實(shí)現(xiàn)短路環(huán)與銅條的熔合，使熱量分布更加合理，有利于焊料的布置，杜絕焊料的流失。

該短路環(huán)焊接結(jié)構(gòu)，由于線圈設(shè)計(jì)合理，工藝方法得當(dāng)，在我廠修理鑄鋁式轉(zhuǎn)子改銅條式結(jié)構(gòu)中，已被廣泛采用。實(shí)踐證明，它從根本上解決了原氣焊工藝方法中的諸多問題，提高了功效，減少了銀焊用量，保證了電機(jī)質(zhì)量。使用至今，再無開焊、斷條事故發(fā)生。

2.2 機(jī)械耗

通過此上，電機(jī)損耗明顯降低，電機(jī)所需風(fēng)量相應(yīng)減少，由此風(fēng)扇尺寸可以縮小，機(jī)械耗相應(yīng)降低，在保證軸承壽命的前提下，將原重系列國(guó)產(chǎn)軸承牌號(hào)改為SKF輕窄系列，可有效降低機(jī)械耗。

結(jié)語

通過此種方案的改造，既修復(fù)了斷條的電動(dòng)機(jī)，同時(shí)，極大改善了電機(jī)的效率。我國(guó)存在大量的老式低效率電動(dòng)機(jī)，老式電動(dòng)機(jī)在目前各種復(fù)雜工況條件下不僅極易損壞，而且消耗著大量的能量，造成極大地浪費(fèi)，在國(guó)家大力提倡高效節(jié)能的背景下，深入研究老式電機(jī)修理及提高其效率的工作就顯得極為重要。

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