電機基本知識與常見故障分析講義

2021-03-04 09:40:40 字數 4961 閱讀 6222

一概述1 電機的分類

a:按電源分:直流電機;交流電機(包括交流變頻電機)、交直流兩用電機。其中:

直流電機可分為:並激電機、串激電機和復激電機。

交流電機又分為非同步電機(鼠籠型、繞線型)、同步電機兩種。

交直流兩用電機主要用在特種電機上,如手電鑽。

b:用途分:發電機和電動機。

其中電動機又可分為:通用電機、專用電機、特種電機。

特種電機的品種繁多。如各種伺服電機、自整角電機、交流換向器電機等。

2 工作制

電機的工作制是電機負載情況的說明。包括啟動、執行時間、電制動、停機及其持續時間的特點(正反轉)和順序等。分為五類:

a)連續工作制s1:

電機在滿足給定的工況下,可連續長期工作。

b)短時工作制s2:

電機在額定負載下按給定時間執行後即停機。在該給定時間內,電機應該達到穩定的溫公升。在電機冷卻到2k的溫公升以下,才可再次啟動執行。

短時工資制的標準定額有:10、30、60、90min。

c)週期工作制(s3~s8):

在製造廠規定的各種條件下,電機可以按指定週期執行。其工作週期應為10min。其負載持續率fc=n/t。

幾種標準的fc為:15%、25%、40%和60%。以負載的變動情況,可分為s3~s8的六種情況。

s3工作制是不計電機的啟、制動損耗;s4工作制計及啟動損耗; 5 s工作制計及啟、制動損耗;s6工作制是電機在兩次負載執行的間隙時,電機不停機,而是空載執行;s7工作制是計及電機啟、制動損耗的連續週期工作制;s8工作制是負載、轉速週期變化的連續週期工作制。

d)非週期工作制s9

非週期工作制(s9)是計及啟、制動損耗的非週期工作制。該工作制包括經常性過載,其負荷值可遠遠超過基準負載。

e)離散恆定負載工作制s10

包括少於4種離散性負載,每一種負載的執行時間,足以讓電機達到穩定溫公升值。

3電機安裝型式等相關規定

a 電機的中心高

電機中心高(h),是使用電機的重要尺寸。是電機互換時的重要資料之一。在標準中規定了乙個系列數,用於通用的標準系列電機。

132;160;180;200;225;315;355;400;500;630;710;800;900等。

我公司熱軋廠的r電機h=900;f電機h=760,屬專用電機。

b電機的安裝型式

電機的安裝型式由gb997-81規定(iec34-1)。其中包括兩個準則。準則ⅰ用字母b(臥式安裝-水平13種)和v(立式安裝-18種)兩種型式,準則ⅱ用im表示。常用的有:

b3(im1001):水平,底腳安裝;

b5(im3001):水平,端蓋凸緣安裝;

v1(im3011):立式,端蓋凸緣安裝(imv1)(↓);

v3(im3031):立式,端蓋凸緣安裝(imv3)(↑)。

im7311 兩座式軸承,底板,無端蓋,高底腳安裝(大型電機)。

c 防護等級

在《gb4942.1電機外殼防護分級》中,規定了電機外殼的防護等級。用「ip+後面兩位數字」代表。第一位代表防護人、物的等級;第二位代表防水等級。

第一位:1防50mm(如手);2防12mm(如手指);3防2.5mm(小物件等);4防1mm(小銅線、雜物等);5防塵(防塵,但不能完全防止塵埃進入電機,但進入的粉塵量不能影響電機的正常執行)。

第二位:1防滴(垂直);2防150滴(以垂線向下左右各150);

3防淋(600以內);4防濺;5防噴水。8是潛水電機。

常用:ip54;ip55。

d 冷卻方式

gb1993-80對電機的冷卻方式規定是:用ic 代表電機的冷卻方式。

ic+字母+x x 字母a代表空氣;h代表氫;w代表水;第一位數字代表冷卻迴路方式;第二位代表介質驅動方式:如ica36:由風機帶動的管道通風冷卻方式。

有時「a」也被省略。如ic36、ic31等。

現也用kk、ks代表。如ykk(相當於ic61);yks(ic81w)等。

e 引線

定子繞組的引線標號: a-x;b-y;c-z。u1-u2;v1-v2。w1-w2。

轉子:繞線非同步機(yr)轉子:k、l、m;同步機勵磁:f1、f2。

4 電機的絕緣與溫公升

電機絕緣的執行壽命,決定電機的壽命。因此,電機絕緣是電機的最重要部分。

絕緣材料具有介電的效能,因此絕緣材料又稱為電介質。

電介質分為固體、液體(變壓器油)和氣體(sf6、真空)。電機用的都是固體絕緣。以下都指固體絕緣。

絕緣的老化:熱老化、電老化、機械老化和自然老化(環境因素)。

a)延緩自然老化的措施:做好防塵、防潮防水、防腐蝕性氣體;

b)延緩機械老化的措施:按操作規程啟停電機,避免不必要的電流和轉矩的衝擊。

c)延緩電老化的措施:在修理電機時,注意電機的絕緣處理工藝,盡量採用vpi工藝;工作中要保護好電機的工作環境(無粉塵、水、油等的汙染),採取措施降低操作過電壓。

d)延緩熱老化的措施

電機絕緣的壽命,就是電機的執行壽命。現在已由20年、30年提高到了50年。絕緣材料的熱老化,是絕緣材料老化的重要原因之一。為此規定了絕緣材料的耐熱等級:

絕緣的耐熱等級:e-120℃;b-130℃;f-155℃;h-180℃。

在其工作溫度以上,每公升高8℃,其壽命就縮短一半。因此檢測和控制電機繞組溫公升是點檢的重要工作之一。

溫度的檢測。均採用溫度計、pt-100熱敏電阻及電阻法檢測。

溫度計(點溫計)測的是表面溫度;pt-100測的是乙個點的溫度,電阻法(如同步機的勵磁繞組)測的是平均溫度。所以標準不一樣。

表面溫度只是乙個參考,但要注意其相對值的變化。點的溫度要低於平均溫度,通常小於5℃。如電機定子的溫公升為85k;轉子為90k。

措施之一,通常是f級絕緣,b級(130℃)執行,以便為其過載執行留有一定的裕度。

二電機的結構簡介

1 非同步電動機

a)分類:

鼠籠型(常用y、yz)(有**)、繞線型(常用:yr、yzr)。

b)結構:

轉子結構概況:

軸和鐵心,在鐵心上布置了分布繞組。

籠型:鐵心上布置了短路繞組。還有深槽、雙籠繞組。

繞線型:鐵心上布置了三相繞組。繞組的頭,通過引線連在軸上安置的三個滑環上。y接的尾做成短路環。

定子的結構概況:

在電機定子的最外面是外殼,它主要是保護電機的定子。對於小型電機,還是電機散熱的途徑。中大型電機,外殼還是風路的一部分。

在外殼內是定子鐵芯。鐵心由0.5mm厚無取向電工鋼片疊壓而城。

內圓衝有放置線圈的槽,槽內布置了三相分布繞組,用以產生旋轉磁場。線圈的測溫電阻在空間1200分布,用以測量鐵心和線圈的溫度。通常每相2支,共6支一用一備。

端蓋與軸承:

中小型電機的端蓋,通過軸承使定子外殼與轉子相連。藉以支撐轉子的執行。 對繞線式非同步電機,在端蓋上還設有電刷系統。大型電機的端蓋僅是風路的一部分。

軸承多採用滾動軸承,中型電機也有採用端蓋式滑動軸承的。大型電機,往往採用座式滑動軸承。

滾動、滑動兩種型式的軸承,各有各自的潤滑方式。

滾動軸承結構與應用

電機主要用三種滾動軸承:滾珠軸承、滾柱軸承和止推軸承。在軸承外套的外圓附近設有pt100測溫電阻。

在同內徑的情況下,滾珠軸承的徑向承載能力,要小於滾柱軸承。滾珠軸承有軸向定位功能。即軸向無竄動。

而滾柱軸承則無軸向限位功能,其軸向的竄動量應在內徑的2%以內。如果電機有一端用了滾珠軸承,電機就沒有軸向竄動了。但可以容納轉子因溫度變化而產生的長度變化。

也有的電機,在無負荷側用滾柱軸承,在負荷側用滾珠軸承加滾柱軸承,即用了兩個軸承。立式安裝的電機採用止推軸承(傘式、懸式)。

軸承的壽命

因軸承的內、外套和滾動體,承受週期性載荷,因此就會造成疲勞,並產生疲勞剝落。因此其壽命,主要是指其疲勞壽命。

由於軸承的疲勞壽命分散性很大,同一牌號、同一批次的產品,其壽命可能會相差數十倍。但它又有一定的分布規律。通常,以其10% 出現疲勞損壞時,為其「疲勞壽命」。

其壽命以小時計,所以通常寫為l10h。軸承的一般壽命都在22×~32×小時。

影響軸承壽命的另乙個因素是磨損。受疲勞和磨損的共同作用,加快了它的剝落。滾珠軸承磨損後,加大了徑向間隙。

允許的最大徑向間隙為:3d‰,d:滾珠軸承的內徑(≥75mm),最大應<0.

3mm。

軸承壽命的分散性也來自其工作條件。主要是受潤滑的好壞、執行速度、溫度等所左右。

軸承出現故障的時間一般出現在80%壽命的時候以後。首先是雜訊增加,隨之是溫度、振動也相繼上公升。所以雜訊的監測就很重要了。

軸承的執行

軸承的壽命和雜訊與它的潤滑好壞有關。滾動軸承採用潤滑脂來潤滑。在n≤3000r/min時,可採用2#鋰基脂或二硫化鉬。

潤滑脂的充填量:

n<1500r/min時,充填到間隙的2/3;

n≥1500r/min時,充填到間隙的1/2。

加潤滑脂的週期,與其線速度、執行時間及溫度有關。以d=80mm,n=1000r/min ,70℃時,長期執行下,滾柱在一年以內,球軸承在半年以內。轉速高時間短些。

溫度每高15℃,週期減半。加入的量為:

g=b.d/k g。

式中:b:軸承的寬度,mm;d:軸承的外徑,mm。

k:係數,100~200。工況不好取小值,轉速高、工況好的取大值。

一般採用少量勤加的辦法。通常700~2000小時加一次潤滑脂,轉速高、溫度高的,時間短一些,否則可長一些。

加入新潤滑脂後,軸承的執行溫度會有所上公升,執行一段時間後,多餘油脂流出後,溫度就會恢復正常。

滾動軸承的執行溫度,通常要小於100℃,在此範圍內,各企業都有自己的規定。通常70℃報警,75℃跳閘。在高溫環境下執行的電機,其軸承的執行溫度,可以適當提高到90℃(不能高於95℃)。

因為我們知道高溫不是軸承本身的原因造成的。

滾動軸承點檢、維護重點

①首先要監測軸承的雜訊(用聽診棒);如果確認因軸承故障而產生了雜訊,就應該做更換的準備了。②記錄執行溫度的變化。同時記錄環境溫度。

如果確認是因軸承的問題而使其執行溫度提高了,應盡快更換了。③記錄三維振動(包括電機前後軸承和負載的軸承);④保持潤滑脂的加註週期;⑤經常檢查排除的廢潤滑脂中,有沒有閃亮的金屬碎片。從這點考慮,採用鋰基脂潤滑會容易分辨些。

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