电机基本知识及故障诊断

1电机基本知识及故障诊断南阳防爆集团有限公司赵泰忠二009009009009年三月第二次修订2电机基本知识及故障诊断一、电机基本知识电机是电动机和发电机的统称，通常分为直流电机和交流电机两大类，交流电机分为异步电机与同步电机两类。1111、同步电机转子转速与旋转磁场的转速相同的一种交流电机，它具有可逆性。可作发电机运行，也可作电动机运行，还可作补偿机运行。2222、异步电动机异步电动机是一种基于电与磁相互依存又相互作用而达到能量转换目的的机械。它的定子、转子在电路上是彼此独立的，但又是通过电磁感应而相互联系的，其转子转速永远低于旋转磁场的转速，即存在有转差率，故称为异步电动机。工作原理：电机定子通入三相交流电时即可产生旋转磁场，假设旋转磁场为顺时针转动，静止的笼形转子切割磁力线产生感应电流，通电导体在磁场中受力，且此转矩与磁场旋转方向一致，所以转子便顺着旋转磁场方向转动起来。3333、电机产品型号编制方法产品型号由产品代号、规格代号、特殊环境代号和补充代号等四个部分组成，示例：YB2-200L-2WF1特殊环境代号（户外防中等腐蚀）规格代号（中心高-铁心长度-极数/大型电机用功率-极数/铁心外径表示）产品代号（隔爆型三相异步电动机）3我公司低压电机（1140V及以下）主要产品代号有：Y、YDDC、YA、YB2、YXn、YAXn、YBXn、YW、YBF、YBK2、YBS、YBJ、YBI、YBSP、YZ、YZR等；高压电机（3000V及以上）主要产品代号有：Y、YKK、YKS、Y2、YA、YB、YB2、YAKK、YAKS、YBF、YR、YRKK、YRKS、TAW、YFKS、QFW等。常用特殊环境代号有：W（户外型）、WF1（户外防中等腐蚀型）、WF2（户外防强腐蚀型）、F1（户内防中等腐蚀型）、F2（户内防强腐蚀型）、TH（湿热带型）、WTH（户外湿热带型）、TA（干热带型）、T（干、湿热合型）、H（船或海用）、G（高原用）。4444、工作制（SSSS类）S1—连续工作制S2—短时工作制S3--断续周期工作制S4—包括起动的断续工作制S5—包括电制动的断续工作制S6—连续周期工作制S7—包括电制动的连续周期工作制S8—包括变速负载的连续周期工作制S9—负载和转速非周期变化工作制5555、防护型式：IPXXIPXXIPXXIPXX第一位数字表示：防止人体触及或接近壳内带电部分及壳内转动部件，以及防止固体异物进入电机。第二位数字表示：防止由于电机进水而引起的有害影响。第一位数字、第二位数字含义见下表；4第一位表征数字含义0无防护电机1防止φ50mm固体进入壳内2防止φ12mm固体进入壳内3防止φ2.5mm固体进入壳内4防止φ1mm固体进入壳内5防尘电机第二位数字表示：防止由于电机进水而引起的有害影响。含义见下表；第二位表征数字含义0无防护电机1垂直滴水无有害影响2电机从各方向倾斜15度，垂直滴水无有害影响3与垂直线成60度角范围内淋水应无有害影响4承受任何方向溅水应无有害影响5承受任何方向喷水应无有害影响6666、电机安装结构型式；IMIMIMIMXXXXXXXX常用安装型式代号：卧式安装——IMB3、IMB5、IMB35立式安装轴伸向下——IMV1、IMV15、IMV5立式安装轴伸向上——IMV3、IMV36、IMV67777、绝缘等级电机绝缘结构是指用不同的绝缘材料、不同的组合方式和不同的制造工艺制成的电机绝缘部分的结构型式。电机绝缘耐热等级及温度限值见下表：5电机绝缘耐热等级及温度限值耐热等级AEBFHC最热点温度105120130155180＞1808888、异步电动机额定数据a)相数：三相b)额定频率（Hz）：50Hz、60Hzc)额定功率Kw：d)额定电压V：380V、660V、380/660V、1140V、660/1140V3KV、6KV、10KVe)额定电流Af)额定功率因数（cosΦ）g)额定转速r/min9999、异步电机主要技术指标a)效率η：电动机输出机械功率与输入电功率之比，通常用百分比表示。b)功率因数COSφ：电动机输入有效功率与视在功率之比。c)堵转电流IA：电动机在额定电压、额定频率和转子堵住时从供电回路输入的稳态电流有效值。d)堵转转矩TK：电动机在额定电压、额定频率和转子堵住时所产生转矩的最小测得值。e)最大转矩TMAX：电动机在额定电压、额定频率和运行温度下，转速不发生突降时所产生的最大转矩。f)噪声：电动机在空载稳态运行时A计权声功率级dB（A）最大值。g)振动：电动机在空载稳态运行时振动速度有效值（mm/s）。610、电机选型要点:a)负载类型b)机械转矩—转矩特性c)机械的工作制类型d)机械的起动频度e)负载的转矩惯量大小:电机转矩惯量比主机转矩惯量大15%最经济。f)是否需要调速g)机械的起动和制动方式h)机械是否需要反转i)电机使用场所二、防爆电机1、防爆名词术语(摘自GB2900.35-1998)1.1防爆电气设备：在规定条件下，不会引起周围爆炸性环境点燃的电气设备。1.2爆炸性混合物：在爆炸上下限-之间的可燃性气体、蒸气、薄雾、粉尘或纤维与空气的混合物。1.3最高表面温度：电气设备在规定范围内最不利运行条件下工作时，可能引起周围爆炸性环境点燃的电气设备任何部件或电气设备任何表面所达到的最高温度。1.4温度组别:爆炸性环境用电气设备按其最高表面温度划分的组别。1.5引燃温度：可燃物质从气体或蒸气形态与空气形成的混合物，在规定条件下被热表面引燃的最低温度。1.6闪点：在某一标准条件下使液体释放出一定量的蒸气而能形成可点燃的蒸气、空气混合物的液体最低温度。71.7最小点燃电流：在规定条件下在规定的火花试验装置中，能点燃混合物的最小电流。1.8爆炸上限:空气中可燃性气体，蒸气或薄雾的浓度，高于该浓度就不能形成爆炸性气体环境。1.9爆炸下限:空气中可燃性气体，蒸气或雾的浓度，低于该浓度就不能形成爆炸性气体环境。1.10爆炸危险区域：爆炸性气体环境大量出现或预期可能大量出现，以致要求对电气设备的结构、安装和使用采取专门措施的区域。1.11极限温度：电气设备或其部件所容许的最高温度。它由下列因素确定：a)爆炸性气体混合物被点燃的危险温度b)结构材料的热稳定性。注：考虑极限温度时，应取其较低温度。1.12tE时间：在最高环境温度下，达到额定运行稳定温度后的交流绕组，从开始通过起动电流IA时计起直至上升到极限温度所需的时间。1.13正压型电气设备：具有正压外壳的电气设备。正压外壳:保持内部气体的压力高于周围爆炸性环境的压力，阻止外部混合物进入外壳。1.14粉尘防爆电气设备：按规定条件设计制造使用时不会引起周围粉尘爆炸性混合物爆炸的电气设备。2222、防爆型式、级别、类别和温度组别2.1防爆电机的型式主要有：隔爆型（d）、增安型（e）、无火花型（w）、正压型（n）和粉尘防爆型（A、B两种型式）等。2.2爆炸性气体环境用防爆电机分类:8I：煤矿用防爆电机II:工厂用防爆电机；爆炸性粉尘环境用防爆电机。按其外壳分为：尘密外壳和防尘外壳两类。2.3I类防爆电机不分温度组别，其允许的最高表面温度为150℃（表面可能堆积粉尘时）或450℃（采取措施防止堆积粉尘时）II类防爆电机按其允许最高表面温度分T1—T6六个温度组别，如下表：组别引燃温度℃设备允许最高表面温度℃TI450t450T2300t≤450300T3200t≤300200T4135t≤200135T5100t≤135100T685t≤100852、级别：因I类防爆电机是煤矿井下使用的，而煤矿井下的爆炸性气体主要是甲烷，所以I类设备不分级。II类电气设备按其适用于爆炸性气体混合物最大试验间隙或最小点燃电流分为A、B、C三级。如下表：级别最大试验安全间隙(MESG)(min)最小点燃电流比（MICR）IIA≥0.90.8IIB0.5MESG0.90.45≤MICR≤0.8IIC≤0.50.4593333、防爆电机选型原则3.1首先要查明应用场所是气体爆炸还是粉尘爆炸危险场所。3.2气体爆炸危险场所，根据危险程度分区来选择防爆电机。3.3根据场所中所含引燃温度最低的爆炸性混合物的温度组别来选择对应温度组别的防爆电机。3.4隔爆型防爆电机使用场所可以是I类，也可以是II类；增安型、正压型、无火花型电机只能用于II类场所。3.5隔爆型电机应根据场所中最危险爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙的级别来选择不低于此级别的电机。3.6选用增安型、正压型防爆电机时，应配备相应的保护装置，否则不能保证防爆安全性。3.7选用防爆电机必须是经国家质量主管部门授权的防爆电气产品质量检验机构检验，并颁发有防爆合格证的产品。3.8I类危险场所选用的防爆电机使用场所煤气、沼气突出矿井和沼气喷出区域沼气矿井井底车场总进风道或主要进风道翻罐笼硐室采区进风道总回风道、主要回风道工作面及工作面进回风道低沼气矿井高沼气矿井选用防爆电机矿用隔爆型矿用一般型矿用防爆型矿用隔爆型103.9气体爆炸、粉尘爆炸危险场所用防爆电机选型表：1区2区隔爆型d正压型p增安型e隔爆型d正压型p增安型e无火花型n鼠笼型感应电机ΟΟΔΟΟΟΟ绕线型感应电机ΔΔΟΟΟⅩ同步电机ΟΟⅩΟΟΟ表中符号：Ο为适用；Δ为慎用；Ⅹ为不适用3.10II类危险场所的分级如下表：II类危险场所的等级场所特征0区在正常情况下，爆炸性气体混合物连续地、短时频繁地出现或长时间存在的场所1区在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所2区在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，仅在不正常情况下偶尔短时间出现的场所。113.11粉尘危险场所分级如下表粉尘危险场所的等级场所特征20区在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部21区在正常运行过程中可能出现的粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入20区的场所。22区在异常情况下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。三、电机安装调试及维护1111、安装1.1安装前要注意以下几点:a)按照电机使用说明书，编制操作规程。b)核对电机基础c)核对电机及其配套的其它电气设备的选型是否符合设计要求。d)检查设备有无”防爆合格证”及防爆标志1.2安装电机时要注意以下几点：a)借助联轴节进行二次校平b)接电前将接线盒清理干净c)检查接线盒中接线柱爬电距离，电气间隙是否符合要求12d)电缆进线口的密封，卡紧及电机内、外接地线按规定接牢。e)地脚螺栓必须锁紧1.3电机的调试a)空载不对接试机两小时，温升，振动不超标b)加载运行1—6小时，考核电机性能是否达标c)检查有无局部过热d)检查振动、噪声值有无异常e)检查保护报警装置是否正常工作f)对增安型电机测试满压满载起动时间。1.4电机的维护1.4.1电机自出厂至安装投产时间为3个月,可加注适量润滑脂(油),直接投入使用;若为3——6个月，须更换润滑脂（油）；若存放时间超过6个月，则必须对轴承进行拆检，清洗，重新加注润滑脂（油），方可投入使用。1.4.2运行中要密切监视电机轴承、定子温度变化情况，防止过热，造成事故。1.4.3运行中要经常检查油（脂）污染变质情况。1.4.4对稀油润滑电机，检查润滑系统及油位，检查甩油环旋转是否正常，不圆度是否超标。（见下表）甩油环不圆度允差甩油环内径140~200200~280280~400400~500500~600不圆度允差0.500.600.700.800.901.4.5对空水冷却电机，要检查水冷却器是否漏水，水压是否正常，水质是否清洁。2常见故障诊断2.1电机烧毁13a.定子匝间短路损坏。多发生在新安装投产的电机上，属制造质量问题。若使用一年以上或存放两年以上电机发生匝间短路故障，除制造质量原因外，另与电源质量、负载大小、存放受潮等因素有关。b.电机过载损坏，线圈变色。一般为电机选型不当，长期过载运