繞線式電動機改為鼠籠式電動機的實用案例

王小闖

摘 要：考慮到寧波富德能源有限公司的實際情況，本文通過對繞線式電動機和鼠籠式電動機的組成結構、工作原理進行詳細分析，結合公司實際運行情況，提出了繞線式電動機改造成鼠籠式電動機的改造方案，以期為電氣管理人員提供一定幫助。

關鍵詞：繞線式電動機;鼠籠式電動機;改造;調試

中圖分類號：TM301.2 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）34-0072-03

Practical Case of Changing Wire-wound Motor to Squirrel-cage Motor

WANG Xiaochuang

（Electrical Center of Ningbo Fude Energy Co.， Ltd.，Zhejiang Ningbo 315200）

Abstract： In consideration of the Ningbo Fude Energy Co.， Ltd.， this paper analyzed the composition structure and working principle of wound motor and squirrel cage motor in detail， and put forward the transformation scheme of wound motor to squirrel cage motor in combination with the actual operation of the company， in order to provide some help for the electrical management personnel.

Keywords： wound motor;squirrel cage motor;transformation;debugging

寧波富德能源有限公司動力站鍋爐送、引風機（共12臺），設計調速采用高壓內反饋斬波調速裝置，與之配套的高壓電機內為反饋繞線式電機。內反饋繞線式電機在正常運行中，轉子碳刷易磨損，應定期維護，清理積碳;同時，對現(xiàn)場環(huán)境要求較高。由于該公司現(xiàn)場環(huán)境潮濕、煙道密封不嚴（煙氣中含有二氧化硫），電機集電環(huán)、恒力簧腐蝕特別快，從而造成集電環(huán)相間短路燒壞集電環(huán)及其附件。鍋爐在運行中，送、引風機又不能單獨停車進行維護，根據(jù)實際情況，制訂改造方案，為公司實現(xiàn)利益最大化。

1 繞線式電動機的工作原理與安全要求

1.1 繞線式電動機的工作原理

三相異步電動機由定子和轉子兩個基本部分組成。定子是電動機的固定部分，用于產(chǎn)生旋轉磁場，主要由定子鐵芯、定子繞組和基座等部件組成。轉子是電動機的轉動部分，由轉子鐵芯、轉子繞組和轉軸等部件組成，其作用是在旋轉磁場作用下獲得轉動力矩。轉子按其結構的不同分為鼠籠式轉子和繞線式轉子[1，2]。

繞線式異步電動機的轉子繞組同定子繞組一樣，是三相的，其連接成星型。每相繞組的始端連接在三個銅制的滑環(huán)上，滑環(huán)固定在轉軸上。環(huán)與環(huán)、環(huán)與轉軸之間都是互相絕緣的。在環(huán)上用彈簧壓著碳質電刷。繞線式異步電動機轉子結構如圖1所示。

啟動電阻和調速電阻借助于電刷同滑環(huán)和轉子繞組連接，如圖2所示。

鼠籠式電動機的轉子繞組不是由絕緣導線繞制而成，而是鋁條或銅條與短路環(huán)焊接而成或鍛造而成。鼠籠式電動機的轉子繞組因其形狀像鼠籠而得名，其結構是嵌入線槽中銅條為導體，銅條的兩端用短路環(huán)焊接起來。中小型鼠籠式電動機采用較便宜的鋁替代銅，將轉子導體、短路環(huán)和風扇等鑄成一體，成為鑄鋁鼠籠式轉子。鼠籠式轉子如圖3所示。

1.2 安全要求

①繞線式電機可根據(jù)啟動條件，選擇啟動電阻器或頻敏變阻器啟動，啟動電阻器或頻敏變阻器的型號和參數(shù)應與轉子電流、電壓及電阻匹配。

②為了避免電機運行時滑環(huán)打火，繞線式電機安裝前需要除掉電滑環(huán)（集電環(huán)）上的塑料薄膜保護層，并檢查滑環(huán)上的碳刷裝置及滑環(huán)和碳刷上的導電線是否短路和松動，同時將導電環(huán)上的防銹油清除干凈，檢查碳刷在環(huán)面上的壓力，應為150～250g/cm2，檢查碳刷在環(huán)面上的接觸面積，應大于75%以上。

③繞線式電機在重新啟動前應吹干凈集電環(huán)上碳刷灰，避免電機在啟動時，因啟動電流大而拉弧燒傷絕緣管及集電環(huán)。

④碳刷為易磨易損件，磨損后應及時更換同牌號和同樣尺寸的新碳刷，新碳刷裝好后檢查新碳刷在環(huán)面上的壓力及其在環(huán)面上的接觸面積，應符合②的要求。

2 繞線式電動機和鼠籠式電動機的區(qū)別

2.1 結構

繞線式電動機的結構復雜、轉子繞組有滑環(huán);鼠籠式電動機的結構簡單、轉子繞組無滑環(huán)。

2.2 機械性能

繞線式電動機高速不結固;鼠籠式電動機結固。

2.3 安全性

繞線式電動機在運行過程中，電機碳刷接觸面會產(chǎn)生火花，有火災、爆炸的危險;鼠籠式電動機無碳刷運行過程中較安全。

2.4 機械特性

繞線式電動機機械軟特性，可小范圍調速;鼠籠式電動機機械硬特性，即恒速。

2.5 啟動性能

繞線式電動機轉子回路中串入外加電阻，降低了啟動電流和轉速，增加了啟動轉矩;鼠籠式電動機直接啟動時啟動電流大，轉矩小，功率因數(shù)較低，頻繁啟動時，還容易造成鼠籠斷條。

2.6 應用

繞線式電動機結構復雜、價格高，控制電機運行相對復雜一些，其應用相對要少一些，一般用在載重負荷中，如起重機等;鼠籠式電動機結構簡單、價格低，控制電機運行相對簡單，所以得到廣泛應用。

3 長沙電機廠YRKKNT系列電動機的改造方案

目前，寧波富德能源有限公司主要采用長沙電機廠有限責任公司的YRKKNT系列繞線式異步電動機，其外觀如圖4所示。

3.1 電動機轉子改造方案

電動機轉子尾部滑環(huán)、刷架、刷盒、碳刷全部拆除，轉子繞組三相引出線在轉子內部短接并固定。改造前的電動機轉子尾部如圖5所示，改造后的電動機轉子尾部如圖6所示。

3.2 電動機控制回路改造方案（1#送風機為例）

電動機原控制回路是通過內反饋斬波調速裝置來實現(xiàn)啟停和控制調速的，具體如圖7所示。

現(xiàn)將原電動機改造為普通的鼠籠式電動機以后，就

需要對電動機控制回路進行改造，具體改造如下：①分別拆除電纜編號為1SFJ101（高壓柜至斬波調速裝置）、1SFJ105（斬波調速裝置至操作柱）、1SFJ106（斬波調速裝置至DCS機柜）、1SFJ107（斬波調速裝置至DCS機柜）的控制電纜。②取消DCS機柜轉調速、轉全速、裝置備好、全速運行、調速運行、裝置故障DO和DI點;取消DCS機柜轉速控制信號、轉速顯示信號AO和AI點。③重新敷設一根編號為1SFJ110（高壓柜至DCS機柜）7×2.5的控制電纜;原DCS機柜1SFJ106/50、75、76三根控制線拆除并依次更換為1SFJ110/45、3、33來實現(xiàn)風機的啟停;其他DCS機柜1SFJ106/74、77、78三根控制線也一并拆除。④恢復電動機現(xiàn)場操作柱1SFJ103/3、3’、45三根控制線。

改造后的電動機控制回路如圖8所示。

3.3 電動機改造后調試運行

3.3.1 電動機啟動前的檢查。①按接線盒內規(guī)定的相序U1、V1、W1接線，電機一般按順時針轉動（面對軸伸端看），互換任意兩個端子則可使電機反向轉動。②檢查瓷瓶是否松動，瓷瓶中的導電螺桿與金屬物的爬電距離是否足夠等。③接線完備后，應清除接線盒內殘余物，擰緊所有端子的螺栓、螺母，同時電機應接上接地線。④電機殼體必須妥善而牢固地接地。⑤測量電機的絕緣電阻是否合格。⑥仔細檢查開關柜，以免開關出現(xiàn)誤操作。

3.3.2 電動機啟動后的檢查。①轉動正常，無異音。②振動與串動不超過規(guī)定值。③潤滑油溫，軸承溫度正常。④電動機出入口風溫及本體溫度正常。

4 結論

寧波富德能源有限公司12臺繞線式電動機自2013年年底改造以來，運行良好，滿足了動力站鍋爐生產(chǎn)的需要，延長了鍋爐安全運行的周期，為公司節(jié)約了成本，贏得了好評。本文通過對繞線式電動機和鼠籠式電動機的組成結構、工作原理進行詳細分析，結合公司實際運行情況，提出了繞線式電動機改造成鼠籠式電動機的改造方案，希望對電氣管理人員有一定幫助。

參考文獻：

[1]中國電氣工程大典：第9卷.電機工程[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]維修電工.石油化工職業(yè)技能培訓教材[M].北京：中國石化出版社，2008.