电动机在运行中的状况,可以从电流的大小、温升的高低、转动及响声的差异等的特征而表现出来。所以在电动机的运行中,值班工作人员要经常监视运行情况,及时发现问题及时处理,减少不必要的损失。监视内容主要有电流、温升、电压、振动、噪声等。

(一)电流的监视

可以用电流表或钳形电流表测量运行中的电动机电流大小。在正常情况下,按照我国规定的标准环境温度40℃运行,电动机的线电流不应超过铭牌上规定的额定电流,否则电动机定子线圈将过热,降低使用寿命,这是不允许的。

1.环境温度与允许的输出电流大小

如果实际环境温度低于40℃,电动机可以适当地增加负载,即提高线电流,其允许增减的百分数见表3-16。如果实际环境温度高于40℃时,引起电动机散热条件的恶化,则必须降低电动机的负载,从而降低电动机的电流。

表3-16　环境温度与电动机负载增减的百分数

2.三相电流不平衡及造成的原因分析

对较大的电动机还要经常观察运行中电流是否三相平衡或超过允许值。如果三相电流不等,其差值不超过(最大的一相电流减去最小的一相电流对额定电流的百分数)10%是允许的,否则可能是电源电压三相不对称造成的。严重的三相电流不平衡一般是:由一相熔丝熔断造成电动机单相运行所致;绕组匝间有局部短路,而熔丝又烧不断时,形成的三相电流不平衡;三相绕组某一相的一条并联支路或几条并联支路断路,造成三相阻抗不等;在接线时三相定子绕组中一相首末端接错;电动机相间烧毁(熔丝过大)。

3.空载电流偏大

空载电流的大小与设计、导磁材料和制造水平等有关,还与电机的功率和极数有关。一般出厂前或换绕组后,都需要测试空载电流。若电动机空载电流超出正常范围,表明电动机存在问题。可能原因是:把定子绕组出线的Y形连接误接成Δ形连接;定子绕组匝数减少了;定子绕组线规不对;嵌线出现差错;接线错误;定、转子相擦等。

(二)温升的监测

电动机的输出功率和使用寿命均与温升有密切的关系。如果电动机的温升超过了铭牌上规定的允许值,就会加速绕组绝缘的老化,缩短电动机的使用寿命,严重的还可能烧毁电机。一般情况下,在允许温升内一台电机可以使用20年;超过温升8～10℃,寿命缩短一半,超过温升允许值的40%时,寿命只有几十天,若超过125%时,仅能运行几个小时。

1.测试方法

温度测试常用的办法是用温度计测量,或凭经验用手触摸感觉温度高低。

用温度计测量时,最好用锡箔包住温度计盛酒精的底部以增加接触面。将电动机上盖的吊环拧下,温度计塞入吊环孔中,而后用棉絮塞紧孔隙。这种方法测量的温度比绕组最热地方低10℃左右。如电动机采用E级绝缘,当环境温度为40℃时,温度不能超过110℃。温升不能超过(110℃-40℃=70℃)60℃(这里考虑了比最热地方温度低10℃)。

如果是小电机没有吊环时,可以把温度计的底部用锡箔包好后贴放在外壳上,用油灰加以固定即可,这种测量方式误差较大。

另一种较简单的方法是凭经验。

用手触及外壳看电动机是否烫手。注意用手摸之前先用试电笔试一下外壳是否带电,以免发生触电事故。一般而言,手放在电机外壳上没有烫的感觉,说明电机没有过热;若发烫使得手马上抽回来,说明电机已经过热。这时可用水在电机外壳上滴几滴,如水汽化但没有声响,说明电机过热不太严重;如果在汽化(冒热气)的同时还伴随着“咝咝”声响,说明电机严重过热,要立即停止运行。

2.过热原因分析

引起电动机过热的原因是很复杂的,发热的部位也不是单一的。其中包括绕组、铁心、机械等方面。而每一部分过热的原因又是多方面的,下面分别予以介绍。

(1)定子绕组过热。由于绕组本身存在直流电阻,当有电流通过时因产生损耗而发热,且发热量与电流的平方成正比。正常情况只要电流不超过额定值,电动机的绕组是不会过热的;若超过额定值,则发热严重。所以,只要引起电流增加均将导致绕组过热。如电源电压的过高或过低、熔丝熔断、接触不良均会导致电流增加;电动机缺相运行、绕组匝间短路事故、接线错误、定转子相擦等也会引起电流增加;还有设备不配套、负荷过大、机械本身故障照样会引起电流增加,导致电机绕组过热。(www.daowen.com)

(2)铁心过热。电动机的铁心一般是由0.5mm厚的导磁性能较好的且相互绝缘的硅钢片叠成。电机运行时由交变磁通产生铁心损耗而发热。若铁心过热,多数是硅钢片间绝缘受损形成的片间短路和上面提及的绕组过热引起的铁心过热。

(3)机械过热。轴承过热是造成机械摩擦的主要原因。另外还有缺油、油变质、有杂质、轴弯曲、轴承零件磨损、电机端盖或轴承安装不当等。

除上述原因外,还要注意电动机的工作环境和散热条件的好坏。如工作环境温度过高、通风不良、表面积灰、风扇叶片受损或安装不当等也会因影响电机散热而引发过热。

(三)电压的监测

1.三相电压幅值的监测

由于电动机的电磁转矩与电压的平方成正比,所以一般要求电动机的工作电压不应超过额定电压的±5%。例如,对于额定电压为380V的电动机,允许其电压变化的范围是:380-380×5%=361V,380+380×5%=399V,即电压的变化应在361～399V之间。而实际上电源电压的变化幅度是与负载变化有关的。如在农村,农忙时用电量多负载大,电压就低;农闲时用电量少电压就高些。同一天中,电压也是变动的,白天用电多,电压低;晚上用电少,电压就高。如果短时间内电压变化较大,运行起来问题还不算太大,如果长时间电压变化大,就要采取措施(如让电动机减载或间歇运行),否则将损坏电机。

电压的测量可直接用电压表测量运行中电动机的电压大小即可。

2.三相电压平衡的监测

三相电压的不平衡程度按照国家标准规定,在额定功率下,允许相间电压差不大于5%,即

(U-Up)/U×100%＜5%

式中 U——任何一相的相电压,V;

Up——三相平均电压,V;其值为Up=(UU+Uv+Uw)/3。

Uu、Uv、Uw为U、V、W相的电压,引起三相电压不平衡(或不对称),主要是存在较大的单相负载,如电阻炉、干燥箱、电焊机等。另外就是电源发生单相断线,线路接点处接触不良。若注意观察,会发现电动机定、转子绕组电流增大,电动机电磁转矩减小,噪声增加,因此应严禁电动机在三相电压严重不平衡情况下运行。

(四)对电动机振动与噪声的监视

电动机在正常运行时,机身应该平稳,声音应该低且均匀。一旦发现机身振动加大,出现异常声响,说明电动机有了故障。所以振动、噪声,包括气味是电动机的故障信号,要进行监视。

电动机的振动包括电磁振动和机械振动。电磁振动主要是由气隙磁场相互作用引起的振动。另外,还有气隙磁场中含有高次谐波产生的谐波转矩,也使电动机振动。机械振动的原因有:基础固定的不牢固或安装基础不平整;定、转子相擦;轴伸有弯曲或有裂纹;传动装置固定不良,传动接头松动;电动机装配质量差;电动机单相运行或匝间短路等,对电动机的振动都有影响。

电动机产生的噪声可分为三大类:通风噪声、机械振动噪声和电磁噪声。

通风噪声常常是电动机噪声的主要部分,尤其是高速电机(转速在1500r/min以上)、风扇直径大于200mm的电机噪声较大。通风噪声是电动机旋转时,风扇和转子凸出部位使空气产生冲击和摩擦而引起,它随风扇及转子圆周速度的提高而增强。

机械振动噪声主要是由滚动轴承引起的。它是低速中、小型噪声的主要部分,尤其是转速在1500r/min以下、风扇直径较小的电机。电机转子的振动,滚动轴承的损坏或严重缺油,以及轴承质量低劣都会发出噪声。为了减少电机的轴承噪声,除正确选用轴承外,还应保证轴承装配后的正常工作游隙,并保证轴承清洁。

电磁噪声是异步电动机在运行中,由定、转子齿谐波磁通相互作用而产生的定、转子之间径向交变磁拉力引起的定子周期振动而发出的噪声。当定、转子槽配合选择不当、绕组节距选择不对、电动机接线错误、转子槽斜度不够等,电磁噪声均会提高。

此外,在成品电机试验和大修完毕电机做空载试验时,有时也出现不正常声响,如转子端环或转子风叶与定子绕组的绝缘纸之间相摩擦而产生的声音,这主要是相间绝缘纸垫的不正或太大,必须打开电机进行修整。