电机基本知识及故障诊断.docx
《电机基本知识及故障诊断.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机基本知识及故障诊断.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电机基本知识及故障诊断
电机基本知识及故障诊断
南阳防爆集团有限公司
赵泰忠
二00四年五月
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。
1、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。
2、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。
3、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）
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）。
4、工作制（S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
5、防护型式：
IPXX
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，以及防止固体防异物进入电机。
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；
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
6、电机安装结构型式；IMXX
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、IMV6
7、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：
电机绝缘耐热等级及温度限值
耐热等级
A
E
B
F
H
C
最热点温度
105
120
130
155
180
＞180
8、异步电动机额定数据
a）相数
b）额定频率（Hz）
c）额定功率kW
d）额定电压V
e）额定电流A
f）额定功率因数
g）额定转速r/min
9、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）。
10、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
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。
1.7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。
2、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:
I：
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℃
TI
450450
T2
300300
T3
200200
T4
135135
T5
100100
T6
8585
2、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
≥0.9
>0.8
IIB
0.50.45≤MICR≤0.8
IIC
≤0.5
<0.45
3、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
3.9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
Ο
Ο
Δ
Ο
Ο
Ο
Ο
绕线型
感应电机
Δ
Δ
Ο
Ο
Ο
Ⅹ
同步电机
Ο
Ο
Ⅹ
Ο
Ο
Ο
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。
3.11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
1、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
d）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。
1.4.5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常见机械故障原因分析
2.1振动；
原因分析:
a.转子不平衡；b.风扇不平衡；c.轴弯曲；
d.机壳强度、刚性差；e.气隙不均；f.铁芯变形，松动；
g.轴承磨损，游隙超差；h.定子绕组断路，短路，接地；
i.基础强度，刚度不够；j.联轴器装配不良；
k.齿轮接手松动；l.地脚螺栓松动；
2.2轴承过热
原因分析：
a.油脂过多或过少；b.油质污染，有杂质；
c.轴承内外环配合过紧；e.油封过紧；
f.轴承内外盖同轴度超差；g.轴承本身故障；
h.对接同轴度超差；I.轴承选型不当；
j.轴承磨损，游隙超差；
k.滑动轴承甩油环旋转不灵活，供油不良；
2.3轴承与轴抱死
原因分析：
a.轴承质量差；b.轴承装配质量差；
c.轴承室、内外盖、甩油环、曲路环等零部件形位公差超差；
d.温度报警失灵；e.安装、维护保养有问题；
2.4转子窜动
原因分析：
a.电磁力，定转子铁芯菱形，定转子装配位置未对齐；
b.内风路不对称；c.轴承轴向游隙超标；
d.零部件轴向尺寸链工艺控制有误；
e.联轴器装配不良；f..拖动机工艺参数变化。
3、电机故障诊断与处理
低压部分中小型电机故障诊断
故障现象
故障判别与处理
电机接入电源不转
1、电源故障：
开关故障，熔断器烧断，接线间断路等；
2、绕组故障：
相间短路接线错误，断路等；
3、轴承故障：
定转子扫膛卡住；
4、过流继电器整定值过小；
5、控制柜接线错误；
6、电机负载过大或被拖动机械卡住。
电机产生过热
1、电源质量：
三相是否平衡，电压波动值是否不大于±10%，否则将产生三相不平衡电流，引起电机损耗增加，导致电机发热；
2、电机过载：
负载过大或电机扫膛均会引起三相电流超过额定值而使电机发热；
3、缺相运转，查找解决之；
4、绕组故障：
匝间短路等；
5、冷却风路堵塞，灰尘过多亦会造成电机过热。
定子绕组过热
1、电机过载或转子扫膛，或电机容量选择不当；
2、三相电压不平衡或电压低于额定值；
3、绕组接线错误；
4、风路不畅，集灰太多等；
5、绕组接地或短路。
转子过热
1、转子断条或端环开裂；
2、风路不畅；
3、绕组焊接不良或匝间短路。
绕组直流电阻不合格
1、焊接不良；
2、电磁线截面不合格；
3、线圈大小不合格；
4、引线长度截面积不符合要求。
电机扫膛
1、轴承故障，转子下沉；
2、转轴弯曲；
3、定、转子铁心偏心，椭圆，或局部变形凸出；
4、主机对电机有冲击振动；
5、电机与主机连接不同轴；
6、电机有电磁振动、负载突变造成气隙不均；
7、铁心热变形不一致；
8、结构刚度不够，在磁拉力作用下造成气隙不均。
滚动轴承过热
1、装配工艺不当造成滚道表面受伤变形，运转磨擦发热；
2、轴承与轴、轴承与轴承室配合过紧或过松。
尤其是过紧会使轴承发热膨胀，游隙减小，增加磨擦产生过热；
3、另部件加工精度不够。
如：
机座两端止口不同轴，端盖止口与轴承室不同轴，加工椭圆等均可导致轴承过热；
4、轴承本身质量差，间隙过大，滚道不干净，有锈蚀，滚动体不圆等；
5、润滑不良，润滑过多或过少，油脂脏污等；
6、与主机联接不同轴，主机轴向窜动大等均会造成电机轴承发热
轴承异声：
1、轴承“咝咝”声并含有与转速无关的不规则金属声；
2、滚柱碰击声
低速或停机前发出的“喀通”声；
3、滚擦声
“沙沙声”与载荷无关；
4、伤痕声
“咕噜”“咕噜”声其周期与转速成正比；
5、杂质声
声小而无规律，与转速无关，有时会产生“咕噜”声。
1、润滑脂过少，补充润滑脂；
2、不是故障；
3、补充润滑脂；
4、滚珠或滚柱有伤痕。
若轴承体有过热，更换之。
轴承内外圈可能破裂，及时更换轴承。
5、轴承滚道侵入杂质，当听到“咕噜”声时，应清洗轴承，防止杂质浸入。
电磁声
1、起动不良：
发出“嗡嗡声”频率为电源频率2倍或1倍；
2、电机不能起动，“嗡嗡叫”；
3、电机起动转距减少，有时无法起动，并发出“嗡嗡”吼声，振动大；
4、电机起动时“嗡嗡”吼叫，振动大；
5、“哒哒”声。
1、气隙不均匀；
2、定子可能断线。
停机检查，查电机端电压是否平衡；
3、可能定子有一相头尾接错；
4、定、转子绕组短路，或发生两点接地；
5、可能铁心松动产生中频齿谐波声；
其它异声
联轴器或皮带轮与键发生的“哒哒”声
联轴器、皮带轮与轴配合过松。
高压部分大型电机故障诊断
故障现象
故障判别处理
电机振动
1、外观检查：
首先查安装情况。
地脚螺栓是否松动，是否有三点触地现象。
其次检查三相电源是否平衡，若有问题及时停机并与有关部门联系解决之。
2、单机试验，外观检查振动仍然存在，应脱开联轴器，单独试验电机，若电机不振动，则说明振动是由主机或边轴器的安装引起的。
若单试电机仍存在振动，说明电机本身存在缺陷。
这时可用瞬时停电法来区分是电气原因还是机械原因，或者是两者混合引起的，停电瞬间，电机振动立即消失或减轻，则说明是电气原因为主，否则机械原因可能性大；
3、电气原因检查：
首先测试定子三相绕组是否平衡，有无开焊；定子是否接地，匝间短路；转子是否有断笼缺陷。
4、机械原因检查：
机械振动与噪声首先检查测量定转子气隙是否均匀；清洗轴承检查游隙；检查铁心变形和配合松动情况。
必要时检查转子铁心并作动平衡试验；
5、连接部位的检查：
若上述检查均无问题，则电机振动原因是由连接部位造成的，这时要检查基础水平倾斜度和强度；检查与主机安装的同轴度；检查联轴器本身是否平衡，连接间隙是否均匀，正确等，一般要求联轴器下部间隙比上部间隙大一些。
电机电磁噪声
切断电源，噪声消失，首先检查调整电源电压使其平衡；检查是否单相运行；检查气隙，查找定子变形情况及转子弯曲情况。
处理振动。
查找绕组断路，短路和接地情况，采取相应措施修理之。
故障现象
故障判别处理
电机机械噪声
切断电源，噪声不消失：
1、检查轴承有无异常；
尖叫声---清洗轴承，换润滑脂，防尘；
蜂鸣声---调整波形垫，检查轴承保持架配合情况和装配情况；
滚道损伤---更换轴承
2、转子不平衡引起的振动，噪声，平衡转子；
3、转子与轴配合松动或热态松动，引起沉重的“咚咚”声，频率与转速相同。
配尺寸更换转轴；
4、检查整机刚性，提高刚性，调整紧固部分，改善共振、共鸣条件，加固管路，降低通风噪声。
滑动轴承配合精度
滑动轴承与轴径的径向间隙设计值一般为轴径名义尺寸的0.8~1.9‰之间，轴承与轴肩的轴向窜动间隙一般为轴径名义尺寸的2%（单侧）。
滑动轴承漏油
此类故障多发生在强制润滑的滑动轴承装置上，一种原因是油压过高，可通过调整油压、流量消除故障，另一种原因是内风扇在轴承内侧区域形成负压把油吸入，可检查平衡孔、平衡管路是否畅通，浮动油封是否完好。
升级会员 