中小型異步電動機的安全運行

，

(大連派思投資有限公司，遼寧大連116000)

0 引言

電動機是生產及生活中最常用的電氣設備之一,是機械能與電能相互轉換的電力機械。電動機引發(fā)火災是指電動機因選用、使用過程中由于某些故障或操作管理不當，造成電動機機體過熱或發(fā)生電氣故障而發(fā)生的電弧打火、電火花引燃周圍可燃物造成的火災。它直接影響設備的安全運行，影響人民生命財產安全和生產產品的質量，直接、間接造成巨大損失。預防或消除電動機應用不當而造成的火災，應從電動機的選型，使用與維護等方面采取措施。

1 電動機的選型

1.1 合理選擇功率和型式

1.1.1 應考慮傳動過程中電源電壓、功率的損失和對電動機的實際功率需求，選擇功率適合的電動機；如果容量選擇過小，就會出現(xiàn)“小馬拉大車”的現(xiàn)象，發(fā)生長期過載情況，影響電動機壽命，甚至燒毀引起火災。電壓過低也會產生過載。一旦發(fā)生過載,必然會引起繞組過熱燒毀電機,或引燃周圍可燃物,造成火災。

1.1.2 應根據(jù)使用環(huán)境、運行方式和生產工況等因素，特別是防潮、防腐、防塵、防爆等對電動機的要求，合理選擇電動機的型式。電動機的安裝環(huán)境是有要求的,電動機有防爆型的、防水型的、防塵型的等等。按照不同的應用環(huán)境來安裝不同型號的電動機,并且所有的電動機都應該在溫度不宜過高,通風良好,避免太陽直接照射的環(huán)境下運行。同時還要避免雜物，例如粉塵、油泥、腐蝕性氣體、水汽等進入電動機內部造成電動機故障或引起燃燒。

1.2 合理選擇起動方式

三相異步電動機的起動方式包括直接起動、降壓起動兩種。其中直接起動適用于功率較小的異步電動機；降壓起動包括星-三角形起動、定子串電阻起動、自耦變壓器起動、軟啟動器起動、變頻器起動等，適用于各種功率的電動機。因此，在使用電動機時應根據(jù)電動機的型式、容量、電源等情況選擇合適的啟動方式。電動機的接線方式容易發(fā)生錯誤,如將星形接成三角形,會造成電動機即使空載也會很快發(fā)熱,不用多長時間就會造成電機燒毀;如果將三角形結成星形,電動機滿載時會過熱;一相繞組反接時也會過熱,這些都會引起火災。

2 電動機的正確安裝

電動機應安裝在不燃材料制成的穩(wěn)定機座上，電動機機座的基礎與建筑物或其他設備之間應留出距離不小于1m的通道。電動機與墻壁之間，或成列裝設的電動機一側已有通道時，另一側的凈距離應不小于0.3m。電動機與其他設備的裸露帶電部分的距離不應小于1m。電動機及聯(lián)動機械至開關的通道應保持暢通，急停按鈕應設置在便于操作的地方，以便于緊急事故時的處置。電動機及電源線管均應有牢固的保護接地，電源線靠近電動機一端必須用金屬軟管或塑料套管保護，保護管與電源線之間必須用夾頭扎牢并固定，另一端要與電動機進線盒牢固連接并做固定支點。電動機附近不準堆放可燃物，附近地面不應有油漬、油棉紗等易燃物。

3 電動機的正確使用

3.1 應設置符合要求的保護裝置

不同類型的電動機應采用相適合的保護裝置，例如中小容量、低壓感應電動機的保護裝置應具有短路保護、堵轉保護、過載保護、斷線保護、低壓保護、漏電保護、繞組溫度保護等功能。

3.2 起動符合規(guī)范要求

電動機起動前應按照規(guī)程進行試驗和外觀檢查。所有試驗應符合要求，機械及電動機部分應完好無異狀。電動機的絕緣電阻應符合要求，380V及以下電動機的絕緣電阻不應小于0.5MΩ，6kV高壓絕緣電阻應不小于6MΩ。電動機不允許頻繁起動，冷態(tài)下起動次數(shù)不應超過5次，熱態(tài)下起動次數(shù)不應超過2次，以免因起動電流過大發(fā)熱而燒毀電動機。電動機的溫升一般不超過55℃。

3.3 加強運行監(jiān)視

電動機在運行中應對電流、電壓、溫升、聲音、振動、傳動裝置的狀況等進行嚴格監(jiān)視，當上述參數(shù)超出允許值或出現(xiàn)異常時，應立即停止運行，檢查原因，排除故障。如發(fā)現(xiàn)電動機外殼過熱，電動機電流表指示超過額定電流值，說明電動機已超載，必須迅速查明原因。

3.4 加強電動機的運行維護

電動機在運行中應做好防雨、防潮、防塵和降溫等工作，保持軸承潤滑良好，電動機在旋轉過程中存在著軸承摩擦。軸承最高允許溫度是：滑動軸承不超過80℃，滾動軸承不超過100℃，否則軸承會被摩損。軸承摩損后使轉子定子互相摩擦發(fā)生掃膛。此時，摩擦部位溫度可達1000℃以上，而使定子和轉子的絕緣破壞，造成短路，嚴重時可產生火花電弧。電動機周圍保持環(huán)境整潔。要經常維修保養(yǎng)，引線和接線端子接觸要牢固，不能松動；三相電源要接好，防止缺相運行。電動機接線處各接點如果接觸不良或松動，會導致接觸電阻增大引起接點發(fā)熱，接點越熱氧化越迅速，接觸電阻越大發(fā)熱越嚴重。如此惡性循環(huán)，最后將電源接點燒毀產生火花電弧，損壞周圍導線絕緣，造成短路，同時可將周圍易燃易爆物品引燃引爆。由于金屬物體或其他固體落入電動機內，或在檢修時絕緣受損、繞組受潮，以及遇到過高電壓時將絕緣擊穿等原因，會造成電動機的相間短路或接地。電動機正常運行時，機殼必須裝有良好的接地保護。如無可靠的接地保護，電動機外殼就會帶電，萬一操作人員不慎觸及外殼，會造成觸電傷亡事故。 電動機如果導線絕緣損壞,就會造成匝間短路或相間短路,如果繞組與機殼間絕緣損壞,還會造成對地短路,發(fā)生短路電弧起火。另外,接線盒內的電源線之間,線與接線盒之間也會發(fā)生短路引燃周圍可燃物造成火災。

4 防止電機火災的主要措施

4.1 三相電壓過高或過低都會引起電機過熱。當電壓過高時，電機的繞組電流就增大，使繞組溫升超過容許值而絕緣損壞后就起火；如電壓過低，會使電機的轉速和定子繞組的阻抗都下降而電流增大，因過熱燒烤焦絕緣材料后而起火。三相電壓是否過高或過低，可用萬用表交流電壓檔檢測母線電壓和電機端電壓來判斷。如電網(wǎng)原因，可向供電部門反映，要求調整或利用變壓器的調節(jié)開關進行調節(jié)；如是支路壓降過大，應更換導線面積和縮短電機與母線間的距離；另外，當電壓過低時，還可用交流接觸器、三相式熱繼電器等組合裝置來保護電機；當電壓過高時，只要將三相式熱繼電器調節(jié)到較高的數(shù)值即可。

4.2 若加在電機上的三相電壓不對稱，則運行中的電機多種損耗就增大，會引起電機的額外發(fā)熱。一般要求三相電壓之間的差數(shù)不超過5%，在這樣的條件下，電機還能在額定功率下維持長期運行。三相電壓是否對稱，可用萬用表交流電壓檔和鉗形表分別檢測三相母線的電壓和電流值來判斷。如發(fā)現(xiàn)嚴重不平衡時，可確定是否存在三相母線上過多的裝有單相大功率電熱器和交流電焊機等。為改變這種不正常情況，可重新調整和合理分配三相母線上的裝接容量。用同樣的方法檢測每臺電機上端電壓和負載電流是否平衡，如發(fā)現(xiàn)嚴重不平衡時，先停電檢查定子繞組相間或匝間是否短路，定子繞組是否接地，待找出故障點并修復后，才可通電試車。為保護電機的安全運行，可在三相饋線中采用自動開關(斷路器)、三相式熱繼電器和交流接觸器等組合裝置。

4.3 缺相運行大多是電機的三相電源中有一相斷路或繞組中有一相斷路。如缺相情況發(fā)生在電機運行中，雖尚能繼續(xù)運轉，但電機轉速下降、其他兩相中電流將比正常工作時的電流約增加1.7～1.8倍，容易燒毀繞組，故不許電機長時間的缺相運行。為防止電機缺相運轉而起火，可采取如下措施。

(1)在三相式熱繼電器的輸出端裝接三只小功率指示燈，可判斷運行中電機是電源一相斷電還定子繞組一相斷路。如電源一相斷電，該相的指示燈應不亮或變暗，應先停電檢查三相饋線中有無導線斷裂、熔絲燒斷、交流接觸器或斷路器主觸頭接觸不良和各個接頭松脫等，待找出故障點并修復后，才可通電試車；如指示燈都亮著，可用鉗形表檢查三相電流就能判斷電機的定子繞組是否缺相運行，當確定有一相斷路時，應立即停電并拆開電機繞組的接線端部，找出故障點后并重新連接焊牢，包上絕緣再涂上絕緣漆后，才可裝好試用。

(2)當容量為1.7～20kW電機采用Y形接法時，可在Y形的中性點與接地(零)之間接上約10～40V低壓繼電器，并將該繼電器的常閉觸頭串入交流接觸器線圈回路中，如電源或定子繞組有一相斷路時，即能自動切斷電機電源。

4.4 小馬拉大車是一種機械過載運行，這容易使電機因長期過電流過熱而烤焦絕緣材料，甚至引起火災。當發(fā)現(xiàn)小馬拉大車時，應采取如下防火措施和保護方式。

(1)有銘牌標明的機械，可按銘牌上功率選配電機；無銘牌標明，先設法減輕機械負載，使電機的負載電流不大于額定電流。

(2)無法減輕機械負載，只能選擇較大容量的電機予以適應，但該電機的負載電流不能大于額定電流。

(3)可在電機饋線中配裝三相式熱繼電器、交流接觸器和自動開關(斷路器)等組合裝置，作為電機的過載保護。

4.5 繞組接線有錯誤。一般是外部接線錯誤，或在檢修時繞組的某極相組有一只或幾只線圈嵌反或極相組接錯，都會使電機振動、有異常聲響和轉速過低、三相電流嚴重不平衡及繞組過熱而崩燒。為防止繞組接線有錯誤，在修理或改制電機時應注意：

(1)不要把部分繞組的線圈接反，或不要將三相中一相繞組的始末端接反，或不要把繞組的匝數(shù)繞得太少了。

(2)銘牌標明380V/220V、Y/△聯(lián)接電機，當電源電壓為380V時絕不能接成△形；當電源電壓為220V時，一般都應接成△形，但有時也可按需要接成Y形；如銘牌標明660V/380V電機，用于線電壓為380V的系統(tǒng)中時，一般應接成△形。

(3)在定子繞組接線時，不要把△形錯接成Y形而造成電機崩燒。

(4)采用Y-△起動的電機，在接線時，千萬不要把6根引出線的編號搞錯和接錯。

(5)如要檢查繞組的接線是否正確，可用一塊圓形硅鋼片，中間鉆孔并套在銅條上作為轉子，將硅鋼片沿定子內圓表面中心放置，當定子繞組通入三相30%～50%額定電壓時，無論是極或相或組或一個線圈接線有錯，硅鋼片均不旋轉；如繞組的極或相或組或一個線圈接線正確，硅鋼片均應旋轉。

4.6 轉子繞組端部故障。如電機的轉子部分有局部脫焊、電刷的牌號與尺寸不符、電刷的牌號和尺寸不符、電刷壓力不足或過大、電刷與繞組接觸不良、長時間運行并進入異物等，都會引起有關部分的局部過熱或使滑環(huán)與電刷之間冒出火花。針對轉子繞組端部故障，可用校驗燈或萬用表等檢查繞組一相斷路或脫焊等。

(1)如電刷與滑環(huán)接觸不良，可調整電刷壓力和改善電刷與滑環(huán)接觸面積；

(2)如發(fā)現(xiàn)斷線或局部脫焊，應重新連接焊牢，包上絕緣和涂上絕緣漆后，即可試用；

(3)發(fā)現(xiàn)電刷與滑環(huán)間火花過大，可能是電刷牌號與尺寸不符，更換合適的電刷；

(4)電刷壓力不足或過大，可調整電刷壓力；

(5)電刷在刷握內軋住，可磨小電刷；

(6)滑環(huán)表面有污垢雜物，可用0號砂布磨光，并用干凈的棉紗擦凈；

(7)滑環(huán)不圓或痕跡深重，可用0號砂布打磨或將滑環(huán)車一刀。

4.7 定子或轉子繞組發(fā)生各種短路。如電機繞組發(fā)生相間短路，短路點附近的絕緣被燒焦，因過電流而過熱，引發(fā)繞組燃燒。如定子繞組的線圈絕緣損壞，導體相互接觸后，便形成匝間短路，因匝間短路的線圈中，將流過很大的環(huán)流(是正常電流的2～10倍)，使線圈嚴重發(fā)熱、三相電流不平衡、電機的轉矩降低、產生雜聲等。為防定、轉子繞組發(fā)生各種短路故障，可用如下保護措施。

(1)在電機饋線中裝設合適的DZ5或DZ10型自動開關(斷路器)作為短路保護。

(2)經常用鉗形表檢查電機的負載電流，發(fā)現(xiàn)三相電流嚴重不平衡并且大于額定電流，則可確定繞組有短路故障，應停車檢查。如繞組相間短路，可能是繞組匝間或端部相間的絕緣未墊好，繞組引出線套管或線圈組間的接線套管未套好，繞組絕緣受潮或老化，繞組受到機械損傷，電源電壓過高，電機過熱等原因，可用搖表等尋找故障點；如繞組匝間短路，可能是繞組受潮或絕緣老化，電源電壓太高，線圈端碰傷，繞制線圈時將絕緣擦破，線圈受振動而磨損，線圈組間的接線套管未套好等原因，可用短路偵察器查找繞組短路點；如繞組中極相組短路，可在繞組兩端通入3～6V直流電，用指針法查找短路處；用電橋測量每相或部分繞組電阻，如電阻較小的一相或一個線圈為短路相或短路線圈。判斷繞組是否接地，可用搖表等進行檢測，當判定有接地故障時，應按直接觀察法、檢驗燈法、淘汰法等找出接地點。

(3)按短路故障出現(xiàn)的部位和故障嚴重程度，可作如下處理：如短路點在繞組端部，損傷又不嚴重，一般將絕緣進行加強處理；如端部短路損傷嚴重或短路發(fā)生在槽內，應更換繞組。

4.8 絕緣電阻過低會使運行中電機的繞組絕緣易受損壞和擊穿，引發(fā)各種短路而崩燒。絕緣電阻是否過低，可用搖表檢測判斷。要求電機絕緣電阻應大于0.5MΩ。絕緣電阻過低原因，一般是受潮、積塵、漏油、過載、散熱不良、機械損傷、化學腐蝕造成絕緣老化、損傷等，針對這些采取烘干、清掃、消漏、減輕負載、避免損傷或腐蝕或更換等措施。如仍偏低，應用試驗法找出故障點并進行修理。

5 結語

電動機安全運行，事關生命與財產安全。通過對電動機的準確選型，正確使用，定期監(jiān)測和預防性維護，可以為電動機安全使用提供可靠的保證。