工业通用电动机的电气控制与保护技术

工业通用电动机的电气控制与保护技术

王超,耿建国,何小东,郑彪,舒小波 

中冶宝钢技术服务有限公司 上海201999

摘要：近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是企业及家用电器的迅速发展，更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行维护。

关键词： 机电一体化   技术现状   运行维护

引言

机电一体化发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科，随着相关技术的不断发展，其内容将不断更新。在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等的发展，电机技术向着自动化、智能化方向发展。

1. 电动机技术发展及现状
   　　电机是利用电磁感应原理工作的机械。随着生产的发展而发展的，反过来，电机的发展又促进了社会生产力的不断提高。虽然电机的基本结构变化不大，但是电机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高。控制电机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应等诸多优点。
   　　电动机作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械，也是最主要的用电设备，各种电动机消耗的电能占全国总发电量的60%～70%。
   　　2.电动机工作原理
   　　目前较常用的主要是交流电动机，它可分为两种：一种是三相异步电动机。另一种是单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。

一台三相笼型异步电动机。在定子铁心里嵌放着对称的三相绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2。转子槽内放有导条，导条两端用短路环短接起来，形成一个笼型的闭合绕组。定子三相绕组可接成星形，也可以接成三角形。
　　由旋转磁场理论分析可知，如果定子对称三相绕组被施以对称的三相电压，就有对称的三相电流流过，并且会在电机的气隙中形成一个旋转的磁场，这个磁场的转速n1称为同步转速，它与电网的频率f1及电机的磁极对数p的关系为n1=60f1/p ，由于转子是静止的，转子与旋转磁场之间有相对运动，转子导体因切割定子磁场而产生感应电动势，因转子绕组自身闭合，转子绕组内便有电流流通。

3. 电动机的运行维护
   3.1电动机启动前的准备
   　　为了保证电动机正常安全地启动，一般启动前应作好下述准备：

①检查电源是否有电，电压是否正常，若电源电压过高或过低，都不宜启动。 启动器是否正常，如零部件有无损坏，使用是否灵活，触头接触是否良好，接线是否正确、牢固等。
②熔丝规格大小是否合适，安装是否牢固，有无熔断或损伤。电动机接线板上接头有无松动或氧化。
③检查传动装置，如皮带轻紧是否合适，连接是否牢固，联轴器的螺丝、销子是否紧固等。查看传动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动是否灵活。
④检查电动机及启动电器外壳是否接地，接地线有无断路，接地螺丝是否松动、脱落等。
⑤检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。对正常运行中的绕线式电动机，应经常观察电动机滑环有无偏心摆动现象；观察滑环的火花是否发生异常现象，滑环上碳刷是否要更换。
3.2启动时应注意的问题
①接通电源后，如果电动机不转，应立即切断电源，绝不能迟疑等待，更不能带电检查电动机发故障，否则将会烧毁电动机和发生危险。
②启动时应注意观察电动机、传动装置、负载机械的工作情况，以及线路上的电流表和电压表的指示，若有异常现象，应立即断电检查，待故障排除后，载行启动。
③利用手动补偿器或手动星三角启动器启动电动机时，特别要注意操作顺序。一定要先将手柄推到启动位置，待电动机转速稳定后再拉到运转位置，防止误操作造成设备和人身事故。

④启动时，若电动机的旋转方向反了，应立即切断电源，将三相电源线中的任意两相互换一下位置，即可改变电动机转向。
3.3电动机运行中的监视

电动机在运行时，值班工作人员可以通过仪表和感觉器官监视其运行情况，以便及早发现问题，减少或避免故障的发生。
3.3.1监视电动机的温度
  　电动机正常运行时会发热，使电动机温度升高，但不应超出允许的限度。如果电动机负载过大，使用环境温度过高，通风不畅或运行中发生故障，就会使其温度超出允许限度，导致绕组过热烧毁。判断电动机是否过热，可以用以下方法：
①凭手的感觉：如果以手接触外壳，没有烫手的感觉，说明电动机温度正常；如果手放上去烫得马上缩回来，说明电动机已经过热。
②在电动机外壳上滴2～3滴水，如果只冒热气没有声音，则说明电动机没有过热，如果水滴急剧汽化同时伴有“咝咝”声，说明电动机已经过热。
③判别电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。
④发现电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排除故障后再行使用。

3.3.2监视电动机的电流
　　一般容量较大的电动机应装设电流表，随时对其电流进行监视。若电流大小或三相电流不平衡超过了允许值，应立即停车检查。

3.3.3监视电动机的电压
　　电动机的电源电压过高、过低或三相电压不平衡，特别是三相电源缺相，都会带来不良后果。
3.3.4注意电动机的振动、响声和气味
　　电动机正常运行时，应平稳、轻快、无异常气味和响声。若发生剧烈振动，噪音和焦臭气味，应停车进行检查修理。

3.3.5注意传动装置的检查
　　 电动机运行时要随时注意查看皮带轮或联轴器有无松动，传动皮带是否有过紧、过松的现象等。
3.3.6注意轴承的工作情
　　电动机运行中应注意轴承声响和发热情况。若轴承声音不正常或过热，应检查润滑情况是否良好和有无磨损。
　　3.3.7注意交流电动机的滑环或直流电动机的换向器火花
　　电动机运行中，电刷与换向器或滑环之间难免出现火花。如果所发生的火花大于某一规定限度，尤其是出现放电性的红色电弧火花时，将产生破坏作用，必须及时加以纠正。
4.电动机的定期检查和保养
　　为了保证电动机正常工作，除了按操作规程正确使用，运行过程中注意监视和维护外还应进行定期检查和保养。主要检查和保养项目如下：
①及时清除电动机机座外部的灰尘、油泥，如使用环境灰尘较多，最好每天清扫一次。经常检查接线板螺丝是否松动或烧伤。
②定期测量电动机的绝缘电阻，若使用环境比较潮湿更应经常测量。定期用煤油清洗轴承并更换新油（一般半年更换一次），换油时不应上满，一般占油腔的1/2～1/3，否则，容易发热或甩出。
③定期检查启动设备，看触头和接线有无烧伤，氧化，接触是否良好等。
④绝缘情况的检查。绝缘材料的绝缘能力因干燥程度不同而异，所以保持电动机绕组的干燥是非常重要的。所以电动机在使用中，应经常检查绝缘电阻。

⑤除了按上述几项内容对电动机定期维护外，运行一年后要大修一次。大修的目的在于，对电动机进行一次彻底、全面的检查、维护，增补电动机缺少、磨损的元件，彻底清除电动机内外的灰尘、污物，检查绝缘情况，清洗轴承并检查其磨损情况。 
    4.结束语
　　从节约能源，保护环境出发，高效率电动机是目前国际发展的趋势。因此，推广高效率电动机是非常有必要的。本文着重从电动机的技术发展及现状、工作原理、运行维护进行了初略的探讨和分析，希望能给正在或即将从事电动机工作的人士一些帮助。
5.参考文献
[1]张运波刘淑荣《工厂电气控制技术》高等教育出版社2014
[2]许晓峰《电机及拖动》高等教育出版社2015
[3]李洋孙晋范翠香《电动机使用与维修》人民邮电出版社

1