8 电动机的运行.docx
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8电动机的运行
第八章电动机的运行
内容提要:
1）电动机的运行参数
2）运行前的检查及试验
3）开机起动和停机
4）运行中的巡视检查
5）运行中的故障及事故的处理
第一节概述
电动机是一种将电能转换成机械能的旋转设备，它分为直流电动机和交流电动机两大类。
直流电动机将直流电能转换成机械能，它调速性能好、过载能力大、可频繁无级快速起动、制动、反转，广泛应用于需要大范围调速场合及有特殊要求的自动控制系统中。
交流电动机又分同步和异步电动机两类。
同步电动机一般应用于不要求调速和功率较大的机械设备。
异步电动机又称感应电动机，它具有结构简单、制造、使用和维护方便，运行可靠、重量轻、成本低等优点，能满足大多数工农业生产机械的拖动要求，故应用广泛。
异步电动机按转子绕组型式不同，又分为鼠笼式和绕线式两类。
前者结构简单牢固，应用最为广泛；后者在其转子回路中通过集电环和电刷接入外加电阻，可改善起动特性并在必要时可供调节转速。
水电站的厂用机械主要由电动机拖动。
拖动厂用机械的电动机功率应满足拖动在最高出力下工作着的机械；电动机的转矩应足以起动机械达到额定转速，而且在起动时间内电动机绕组不因起动电流过大而超过容许的过热温度，甚至在长期满负荷工作以后起动也不应超过容许的过热温度；重要机械有自起动能力；电动机的构造型式和冷却方式适合于周围介质的温度、湿度。
鼠笼式异步电动机与其它型式的电动机相比，可靠、简单和经济，因此水电站机组发电运行系统的油、气、水系统中广泛使用鼠笼式异步电动机。
本章以介绍低压鼠笼式异步电动机为主。
至于绕线式异步电动机，在水电站里主要用在大坝闸门起闭机及升船机和厂房内检修用的吊车等，本教材不另详述。
第二节电动机投运前的检查和试验
一、电动机的运行方式
电动机运行方式通常有正常运行方式和异常运行方式两大类。
1．电动机的正常运行方式
电动机的各种运行参数均在允许范围内，故电动机可以长期、连续运行的方式为电动机的正常运行方式。
正常运行方式下电动机处在额定运行状态，即电动机运行的各种电气参数均在额定值范围内。
包栝电流电压温度温升等.
2．电动机的异常运行方式
电动机异常运行方式是指在运行中，电动机的某项或某几项参数超过其允许值,如:
电流过载等.此种运行方式会缩短电动机的寿命，而且若不及时处理，终会转化为事故，从而影响安全运行。
二、电动机的允许温度与温升
电动机运行时，电流通过绕组产生功率损耗，转动时磨擦产生机械损耗、再加上电动机的铁芯损耗，从而使电动机各部件温度升高。
电动机的绕组每根导线上均有绝缘材料，它们在高温作用下会加速老化、变脆、开裂、绝缘下降，最终损坏电动机，所以必须对运行中的电动机进行温度与温升的监视检查，以确保安全运行。
温升是指电动机本身的温度与周围环境介质（一般是指周围空气温度）温度的差值。
电动机所使用绝缘材料等级制度不同，允许温度与温升也不同。
温升比温度更能反映电动机的发热量，即更能反映电动机的异常和故障。
电动机各部分的温度，可用电阻法和温度计法进行测量。
因电阻法较麻烦，要在电动机停机后即时进行电阻测量并进行温度换算,一般不太采用；在多数情况下，运行人员在确认外壳可靠接地的情况下,先用手接触外壳判断电动机的温度是否认异常。
如发现异常,运行人员报告并采取对策.
电动机各部分的允许温度是由所使用的绝缘材料等级和测温方法决定的。
绝缘等级一般指定子的绝缘等级，定子绕组的绝缘包括股间、匝间、排间、相间绝缘等，不同绝缘材料作成的电动机各部分的允许温度和温升值具体见表5—1。
表5—1三相异步电动机最高允许温度与温升（环境温度为40℃）
电动机部位
A级绝缘
E级绝缘
B级绝缘
F级绝缘
H级绝缘
T
T
T
T
T
定子绕组
95
55
105
65
110
70
125
85
145
105
转子绕组
95
55
105
65
110
70
125
85
145
105
定子铁芯
100
50
105
65
110
70
125
85
145
105
滑环
100
60
110
70
120
80
130
90
140
100
滑动轴承
80
40
80
40
80
40
80
45
80
40
滚动轴承
95
55
95
55
95
55
95
55
95
55
注：
T——最高允许的温度，℃；——最高允许温升，℃。
（温度计法测量）
三、环境温度对电动机负载的影响
电动机的额定负载能力，即电动机的铭牌功率通常称为出力。
电动机的额定负载是指在周围冷却空气温度为额定值以及电源电压和频率也为额定值时所能达到的负载。
大容量电动机可能配有专门的冷却器和风道系统，一般小容量的电动机靠自然冷却，因此与环境温度紧密联系。
电动机的冷却空气温度的高低，对其各部分的温度有很大的影响，所以在电动机运行中，还要考虑冷却空气温度变化时，负荷应如何相应地调整变化。
一般电动机，其冷却空气的额定温度为35℃，当冷却空气在额定温度时，电动机的出力在频率、电压正常情况下可带满负荷长期运行，当冷却空气温度超过额定温度时，电动机出力应降低，否则会影响电动机使用寿命；当冷却空气温度低于额定温度时，其出力允许升高。
四、电动机的允许运行参数
在电动机运行中，供电母线的电压、频率有时要发生变化，但若变化较大，对电动机的运行将带来十分不利的影响。
因此规定了电压、频率的允许变化范围。
当电源频率F为额定值，电源电压在95%至110%范围内运行，电动机保持其额定出力不变；
当电源电压为额定值时，电源频率在49.5HZ至50.5HZ范围内，电动机额定负载能力不变；
运行中电动机三相电压不平衡不超过额定电压的5%，电动机额定出力不变；
电动机在额定出力运行时，定子各相不平衡电流不得超过额定电流的10%，其最大一相不得超过额定电流。
若电压高于额定值的10%以上时，则会引起铁芯深度饱和，激磁电流剧增，铁损产生的高温会影响电动机的绝缘水平和使用寿命。
另外三相电压不对称引起电流不平衡，可能使个别相过热，所以运行中应设法消除电源电压的不平衡。
五、电动机的绝缘电阻允许值、振动和空气间隙允许值
规程规定，电动机绕组绝缘电阻值不得低于允许值，一般高压电动机用1000V摇表测量每KV电压绝缘电阻值不低于；低压电动机用500V摇表测量绝缘电阻值不低于，或在相同温度、气候条件下电动机绝缘电阻值前后降低不超过至。
在电动机起动和运行中，还要定期对电动机轴承的振动进行检测，其振动不得超过允许值，否则不仅会使电动机机械部分的零件疲劳断裂，而且会增加电动机的发热和磨损从而影响电动机的使用寿命。
电动机振动允许值如表5—2所示。
电动机定转子间的空气间隙是决定电动机正常运行的一个重要因素，气隙过大会导致磁阻增加，功率因数降低；气隙过小会导致铁损增加，还可能发生扫膛即定子铁芯与转子铁芯碰触。
对一般中小型电动机，空气间隙应为0.2～1.0，同时气隙的不平衡度不大于10%。
表5—2电动机振动允许最大值
额定转速（）
3000
1500
1000
750
振动值（）
0.05
0.085
0.10
0.12
滑动轴承电动机顺轴串动（）
2～4
2～4
2～4
2～4
注：
滚动轴承电动机不允许串动。
六、电动机的保护
对400伏的低压电动机一般装有短路保护、失压保护和过载保护。
对高压大容量电动机按规程装有过电流等专用继电保护装置.
短路保护由熔断器完成。
当电动机发生短路时，若不及时切断电源将会使电动机烧毁，甚至引起更大事故。
加装熔断器后，一旦短路熔断器熔断，从而切断电源，保护电动机。
电源电压过低，将使电动机的转速下降，电流增加。
若长时间低压运行，会损坏绝缘烧毁电动机。
为了防止电动机在低压下运行，一般采用磁力起动器的电压线圈在电动机控制回路中起失压保护作用。
回路装有低压空气断路器的电动机,空气断路器有专用电压线圈作失压保护用.
电动机长时间过载会损坏电动机。
因此要装过载保护。
而热继电器即为电动机的过载保护装置。
当电动机过载20%运行时，热继电器应在20min内动作，切断控制回路并通过连锁装置断开电源保护电动机。
低压断路器广泛用于500V及以下低压厂用系统中，其中设有过电流脱扣器，可作为电动机的过负荷保护和短路保护；设有失压脱扣器可作为低电压保护，并附设分励脱扣器以实现远方操作。
低压断路器可以精确地整定其脱扣电流，故其保护特性比熔断器稳定得多，而且操作方便。
七、电动机的铭牌和线端标志
电动机铭牌上记录着该台电动机在额定条件下的技术参数，一般有以下内容：
1．电动工机型号
产品型号是表示产品名称、规格、型式等的代号。
国产电动机产品型号一律
用大写汉语字母和数字组成。
2．额定输出功率
三相异步电动机在额定运行条件下，其转轴上输出的功率，单位为KW或W。
3．额定频率
交流电源每秒钟内按周期变化的次数，我国规定的工频频率为50HZ。
4．额定电压或电压范围
在额定运行状况下，供电电源加在三相异步电动机定子绕组上的端电压。
有两种不同额定电压x和y者，应标成x/y；电压范围是从x至y的，标成x～y,应为线电压值，单位为V。
5．额定电流
三相异步电动机在额定条件下输出额定功率时，其定子绕组上的线电流，单位为安（A）。
6．额定转速
三相异步电动机在额定技术条件下运行的速度，一般异步电动机约低于同步转速2%～5%，单位为转/分钟（r/min）。
7．三相绕组接法
三相异步电动机在额定电压工作时，其定子绕组的接法（有条件时给出接线图）。
8．外壳防护等级（IP代码）。
9．工作制
工作制分为“连续”、“短时”、“断续”三种情况。
“短时”和“断续”运行的三相异步电动机其运行时间均有明确规定，电动机工作到规定时间后就要停止运转，待电动机完全冷却后才能再次起动进行工作。
连续工作制的可不标注。
水电站的低压电动机一般都为连续工作制.
10．绝缘等级
绝缘等级不同，电动机所允许长期使用的最高温度不同。
有的还在铭牌上标注电动机功率因数、噪声级标准限值、电动机总重量、出厂编号和出厂日期等。
另外为便于用户使用，三相异步电动机各相绕组的引出线端的接线头（或标号片）均有明显的标志。
接线板或接线装置上也刻有相应标志，如表5—3所示。
表5—3三相异步电动机绕组的出线端标志
名称
绕组类别
相别
出线端标志
始端
末端
三
相
异
步
电
动
机
定子绕组（各相不连接）
第1相
第2相
第3相
U1
V1
W1
U2
V2
W2
定子绕组
第1相
第2相
第3相
中性点
U1
V1
W1
N
绕线转子绕组
U1
V1
W1
K1
L1
M1
八、电动机投运前的检查和试验
要确保电动机的正常运行，电动机在投运前必须进行检查和试验，合格后方能投入运行。
检查主要项目为：
1）根据水电站设计图纸,对电动机运行回路设备和电动机及所带动的机械负载进行核对检查.
2）确认安装或检修后已经生产主管验收合格.
3）确认或检查各项电气试验合格.
4）检查电动机装配质量，如：
定转子气隙大小等。
查看零部件装配是否正确、各部分的紧固件是否旋紧到位、
5）与负载机械轴的联接是否符合规范要求，如：
同心度、水平等。
6）检查传动装置的配置情况，如联轴器的螺丝、销子是否紧固；皮带松紧是否合适；
7）若是滑动轴承还应检查油箱内是否有油、用油是否清洁、油量是否充足，油环转动是否灵活；
8）通风道无杂物，有冷却器的电动机应检查冷却器不漏水，出入口风门开启良好。
9）确认电动机和电气回路及其所属设
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