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电机常见故障分析之电机过热故障(电机过热故障排除的措施与方法)

发布时间:2022-11-10 17:18
1次

引言

在日常工作中,工程师经常会收到现场技术人员关于电机日常维护的一类问题:“电机温度很高”。当被问及有多热时,答案通常是:“我的手放不上,热死了!”。

虽然每个人的痛阈不同,但我们人体在接触物体时所能忍受的温度范围通常是60~65。所以电机的实际绕组温度应该很高。电机的绕组温度由环境温度和工作温升决定。对于绝缘等级为F的电机,高绕组温度为155。如果电机温度因电机正常运行而升高,这是正常的温升现象。但是除了正常的温升,电机温度也会因为非正常使用而出现真正的异常。确保电机绕组温度在允许范围内是电机可靠运行的重要因素之一。因此,深入了解和分析影响电机绕组温度的各种因素,将会更好地解决异常过热引起的电机故障。这在《电机常见故障分析_电机过热故障》一文中有详细介绍。

01.概述

电机是一种能量转换机构。在能量转换的过程中,不可避免的会产生一些损耗,而这些损耗大部分会变成热量,导致电机温度升高。过高的温度会缩短某些电机部件的寿命,终导致故障。电机在设计时,会综合考虑电机的发热量和散热方式,保证电机正常运行时的温度在一定范围内,从而保证电机主要部件的设计寿命。

但电机在实际运行时,有些情况下温度会过高。绕组和轴承过热是常见的,这也是电机绕组和轴承失效的重要因素。

:左图0c4a7c3f90674be89a34d6f6cd4ae644~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1668578961&x-signature=%2FtCJE1ebcezfdwZjwu763RxWAMU%3D绕组过热故障,右图轴承过热故障

绕组发热是影响绕组绝缘寿命的主要因素。从图3可以看出电机绕组温度与绝缘寿命的关系。温度上升10度,绕组的绝缘寿命大约减半。

同时,过高的温度还会降低金属的强度和硬度,以及润滑脂的特性,加速密封件的老化。

因此,了解电机温升的原因可以帮助我们纠正存在的问题,延长电机绕组和轴承的使用寿命。

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02.电机绕组过热常见原因

电机过载

过载是电机过热故障的常见原因。即过载和过电流会导致绕组的铜损和发热量增加,从而使绕组温度升高。

电机过载通常由以下两个方面引起:

选择不当(小马拉大车)

外部负载变化并超过允许的额定负载。

通常电机设计的佳效率运行点接近额定负载的75%左右,选型时应考虑这一点,使电机的绕组温度相对较低,实际运行时能耗小。

在一些客户的应用中,电机负载率非常高,接近满负荷运行。这样电机绕组的温升就接近上限了。一旦环境温度高或散热条件差,电机绕组和外壳的温度就会很高。

环境及通风不良

环境太高了。

冷却回路堵塞,通风不畅,冷却风量不足(如左图)。

自冷风扇电机调速时,长时间低速大扭矩运行,冷却风量不足(如右图)。

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独立风扇故障停机

在电机安装处或电机通风口处,无法保证冷空气的有效进入和热空气的排出。

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电源电压影响

电源三相电压不平衡会导致更大的电流不平衡,电流的负序分量会使定子损耗增加,所以定子绕组的温升比在平衡电压下运行时要高。

当电源过低时,在提供相同机械功率的情况下,所需电流会增加,从而使电机的温升增加。

谐波电流an

电机绕组设计,如槽填充率低,绕组散热差。

铁芯绝缘损坏,涡流损耗增加,应导致电机温升增加。

03.电机轴承过热

轴承是电机的重要部件。其主要作用是支撑转子,减少转子转动时的摩擦,保证转动精度。过热引起的轴承故障在电机轴承故障中占很大比例。主要原因是:

轴的承载能力异常(如皮带轮或联轴器安装调整不当造成径向力或轴向力过大),破坏润滑,加重磨损,导致轴承过热;(如图:轴承过载导致风扇融化;润滑故障,轴承散架)

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轴承润滑不足和磨损增加导致轴承过热。

轴承润滑过度,散热不好,导致轴承过热。

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轴承被电流腐蚀,润滑脂碳化发黑,润滑性能降低,磨损加剧,轴承温度升高。

轴承外圈或内圈松动,运转套摩擦,温度升高

高速运转超过设计工况,轴承温度升高。

轴承质量问题

04.结论

电机的工作温度越高,预期寿命越短。因此,应尽可能采取各种措施来保证或降低电机的运行温度,以提高电机的寿命和可靠性。

同时,对于大中型或重要的电机,绕组和轴承可以安装温度传感器,监测实际温度,进行预警,保护电机不被过热损坏。

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