三相異步電動(dòng)機(jī)發(fā)熱原因與對(duì)策

黃文濤

（湘潭生物機(jī)電學(xué)校 湖南湘潭 411134）

三相異步電動(dòng)機(jī)發(fā)熱原因與對(duì)策

黃文濤

（湘潭生物機(jī)電學(xué)校 湖南湘潭 411134）

三相異步電動(dòng)機(jī)是常用的拖動(dòng)設(shè)備。在電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，常會(huì)因?yàn)楣ぷ鳡顩r異常引起溫升過(guò)高，損壞或損毀電動(dòng)機(jī)。針對(duì)這種情況，文章對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱原因進(jìn)行了分析并提出了相應(yīng)對(duì)策。

三相異步電動(dòng)機(jī)發(fā)熱原因 解決對(duì)策

三相異步電動(dòng)機(jī)發(fā)熱原因是多方面的,也是較復(fù)雜的,一般來(lái)說(shuō)可以分為正常發(fā)熱與異常發(fā)熱兩部分。電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，存在定轉(zhuǎn)子繞組損耗、定轉(zhuǎn)子鐵耗、定轉(zhuǎn)子傳遞損耗、雜散損耗等，電機(jī)正常發(fā)熱曲線(xiàn)見(jiàn)右圖，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，電機(jī)發(fā)熱穩(wěn)定。電機(jī)異常發(fā)熱將減少電機(jī)壽命，甚至損壞電機(jī)，因此一定要注意電機(jī)異常發(fā)熱問(wèn)題。下面分析電機(jī)異常發(fā)熱原因及對(duì)策。 τ

一、發(fā)熱原因分析

1.頻繁啟動(dòng)造成過(guò)電流發(fā)熱。異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流為正常工作電流的5至7倍，如果電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)，就會(huì)使電動(dòng)機(jī)的溫度上升。

2.過(guò)載造成的過(guò)電流發(fā)熱。電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率大于電動(dòng)機(jī)的額定功率，拖動(dòng)的機(jī)械負(fù)載工作不正常，拖動(dòng)的機(jī)械有故障。

3.散熱不暢引起的發(fā)熱。電機(jī)風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，風(fēng)道堵塞，散熱片污垢多，周?chē)h(huán)境溫度高等。

4.絕緣老化引起的發(fā)熱。電機(jī)鐵心疊片層的絕緣層老化，繞組絕緣層老化等引起電機(jī)溫升異常。

5.相電壓（電流）不平衡或不正常引起的發(fā)熱。電動(dòng)機(jī)缺相，兩相（或單相）運(yùn)行，電壓過(guò)高或過(guò)低，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)工作電流加大。線(xiàn)路某處接觸不良或氧化嚴(yán)重也會(huì)引起電流不平衡。

6.電壓波動(dòng)引起的發(fā)熱。電源電壓波動(dòng)也會(huì)引起電動(dòng)機(jī)的不正常發(fā)熱。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩正比于外加電壓的平方,當(dāng)外加電壓降低時(shí),電磁轉(zhuǎn)矩會(huì)急劇減小,如此時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變,則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降(轉(zhuǎn)差增大),電機(jī)電流增大使轉(zhuǎn)矩重新平衡。這樣,由于電流的增大,導(dǎo)致電機(jī)溫度上升。當(dāng)電源電壓升高時(shí),電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通將增大。由于在設(shè)計(jì)制造時(shí)為了保證有較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和性能指標(biāo),磁通密度都選擇在磁化曲線(xiàn)的近飽和區(qū)段,因此電壓過(guò)高時(shí)電動(dòng)機(jī)的磁路會(huì)很飽和,激磁電流急劇增大,電動(dòng)機(jī)發(fā)熱增大。

7.電機(jī)自身原因。修理拆除繞組時(shí)，采用熱拆法不當(dāng)，燒傷鐵芯；重繞后定子繞組浸漆不充分；軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不好，甚至引起轉(zhuǎn)子掃膛或匝間短路；定子繞組故障（相間、匝間短路；定子繞組內(nèi)部連接錯(cuò)誤）；設(shè)計(jì)選擇電機(jī)的功率時(shí)，應(yīng)考慮電機(jī)的發(fā)熱、允許過(guò)載和啟動(dòng)能力三方面因素。設(shè)計(jì)不合理；接線(xiàn)不正確。

8.導(dǎo)致三相異步電動(dòng)機(jī)異常發(fā)熱的原因還有很多,比如短路故障、接地故障、環(huán)境溫度過(guò)高、絕緣油受濕氣的侵襲等都會(huì)威脅電機(jī)的安全運(yùn)行。

二、電機(jī)正常運(yùn)行所能承受的溫度分析

電機(jī)通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生銅耗、鐵耗等，不可避免產(chǎn)生溫升，因此大功率電機(jī)要注意通風(fēng)。電機(jī)中繞組的絕緣材料的耐熱最差，所用絕緣材料都有自身允許的最高溫度，當(dāng)工作過(guò)程中的溫度能夠長(zhǎng)期控制在其允許的范圍之內(nèi)的話(huà)，絕緣材料的壽命最多可達(dá)20年以上；從另一方面來(lái)講，絕緣材料很難一直保持最初的良好性能，會(huì)慢慢變脆，使電機(jī)壽命減短，如果再?lài)?yán)重一些就會(huì)導(dǎo)致絕緣材料碳化、變質(zhì)，甚至不再具有絕緣性能，燒毀電機(jī)。由此可知，溫升不協(xié)調(diào)是導(dǎo)致電機(jī)發(fā)生故障的主要原因。下表列出電機(jī)絕緣等級(jí)對(duì)應(yīng)電機(jī)的極限溫度。電機(jī)溫度與周?chē)h(huán)境溫度之差稱(chēng)為“溫升”。我國(guó)規(guī)定的環(huán)境溫度為：40℃。

絕緣等級(jí)對(duì)應(yīng)溫升表

軸承的使用溫度隨軸承的熱處理工藝而定,常規(guī)熱處理工藝的回火溫度為150℃,軸承的最高使用溫度一般要求在120度范圍內(nèi),如果有特殊的使用要求,可以采用200、250℃或更高的回火溫度，這時(shí)使用溫度可以達(dá)到170、230℃或更高。因此軸承溫度測(cè)溫點(diǎn)與軸承實(shí)際工作溫度的差異，一般保護(hù)溫度低于軸承允許最高運(yùn)行溫度。

三、三相異步電動(dòng)機(jī)溫升高的原因及對(duì)策淺析

1.軸承部位。軸承嚴(yán)重超差或者端蓋內(nèi)孔磨損變形,使機(jī)座、端蓋、轉(zhuǎn)子三者不同軸心,導(dǎo)致發(fā)熱、振動(dòng)、甚至掃膛，極易造成電機(jī)發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)燒毀的情況。對(duì)策：當(dāng)看到軸承有磨損的時(shí)候，要及時(shí)換上新的軸承；軸承室與軸承接觸不好，必要時(shí)作相應(yīng)的刷鍍處理，嚴(yán)重時(shí)作鑲套處理；端蓋變形，更換端蓋；軸承油脂不符合要求,清洗軸承并更換油脂；軸承裝配不當(dāng)，重新裝配。

2.電機(jī)振動(dòng)。機(jī)座沒(méi)固定；轉(zhuǎn)子沒(méi)緊固件發(fā)生不同程度的松動(dòng)；設(shè)計(jì)因素等，振動(dòng)除了會(huì)產(chǎn)生噪聲外，還會(huì)造成額外負(fù)荷導(dǎo)致發(fā)熱。對(duì)策：擰緊緊固件；校靜平衡與動(dòng)平衡；復(fù)查設(shè)計(jì)參數(shù)。

3.電源問(wèn)題。不管是電壓偏高，還是電壓偏低，再或者是三相電壓不對(duì)稱(chēng)，甚至缺相等都能夠?qū)е码娏髟黾樱M(jìn)而使電機(jī)發(fā)熱，最終造成電機(jī)的損壞。對(duì)策：調(diào)整供電變壓器分接頭；若是電機(jī)Y、Δ接法錯(cuò)誤引起，則應(yīng)改正接法；提高電源電壓或換粗供電導(dǎo)線(xiàn)；大約超過(guò)50%電機(jī)燒毀都是因?yàn)殡姍C(jī)缺相運(yùn)行引起的發(fā)熱，查找缺相原因并解決之。

4.線(xiàn)圈問(wèn)題。組短路，匝間短路，相間短路和繞組斷路引起發(fā)熱。對(duì)策：發(fā)生這種情況后必須立即停機(jī)處理。檢查后能否局部修復(fù)，大面積短路或短路難以修復(fù)的重繞修理。采用二次浸漆及真空浸漆工藝。

5.物料、液體和氣體泄露進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，使電機(jī)的絕緣降低，從而使電機(jī)的允許溫升降低。對(duì)策：去除異物，并用500V兆歐表測(cè)量電機(jī)三相繞組對(duì)機(jī)殼的絕緣電阻值，要求電阻值高于0.5MΩ才可使用。

6.非機(jī)械電氣故障引起的發(fā)熱。當(dāng)電機(jī)溫度升高是因?yàn)槟承┓菣C(jī)械電氣故障原因時(shí)，是有可能造成電機(jī)故障的。如環(huán)境溫度高，電機(jī)風(fēng)扇壞掉或風(fēng)道被堵，散熱片污垢多。對(duì)策：這種情況下必須停機(jī)，不然電機(jī)運(yùn)行就會(huì)出現(xiàn)異常，清洗電動(dòng)機(jī)，改善環(huán)境溫度，采用降溫措施；檢查并修復(fù)風(fēng)扇，必要時(shí)強(qiáng)制冷卻保證通風(fēng)或更換風(fēng)葉等。

7.頻繁啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，過(guò)載啟動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流為正常工作電流的5倍～7倍，如果電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)，就會(huì)使電動(dòng)機(jī)的溫度上升。帶負(fù)荷啟動(dòng)往往會(huì)造成啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，電動(dòng)機(jī)溫度高的過(guò)負(fù)荷情況。例如，啟動(dòng)電機(jī)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)、啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。機(jī)械卡堵。由于電動(dòng)機(jī)軸承損壞，轉(zhuǎn)子被卡，或電動(dòng)機(jī)所拖動(dòng)的負(fù)荷被卡等都會(huì)造成電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷。對(duì)策：盡量少頻繁啟動(dòng)；出現(xiàn)卡堵時(shí)，停車(chē)，排除故障。

四、小結(jié)

引起電機(jī)發(fā)熱的原因很多，在實(shí)際使用過(guò)程中，要做到：定期檢查電機(jī)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，防止事故擴(kuò)大；準(zhǔn)確分析故障原因，正確進(jìn)行故障處理。

[1]崔炳哲，《電機(jī)學(xué)》，科學(xué)出版社，2004-4-1

[2]孫克軍，《電動(dòng)機(jī)維修》，化學(xué)工業(yè)出版社，2010-2-1

[3]張華龍，《電機(jī)與電氣控制技術(shù)》，人民郵電出版社

[4]馮曉，《電機(jī)與電器控制》，

[5]孟大偉,《電機(jī)制造工藝學(xué)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2011-3-1