電動機是把電能轉換成機械能的一種設備。它是利用通電線圈也就是定子繞組、產生旋轉磁場并作用于轉子如鼠籠式閉合鋁框、形成磁電動力旋轉扭矩。
引起電動機過熱的原因如下:
1、周圍環(huán)境溫度過高,環(huán)境溫度如果超過40℃,便會引起電動機溫度上升。
2、周圍環(huán)境粉塵污染嚴重。在這種環(huán)境中長期運行的電動機吸入大量粉塵,使端部線圈間的間隙,鐵芯通風口堵塞軸承漏油,堵塞更為嚴重、,造成吸入的風量大大減小,導致電動機過熱。
3、所傳動的機械發(fā)生故障有摩擦或卡澀現象、,引起電動機過電流發(fā)熱,甚至造成電動機卡住不轉,使電動機溫度急劇上升,繞組很快被燒毀。
4、冷風和熱風短路。對于離心式風扇,由于端蓋的擋風圈與風扇的間隙過大,低壓風與高壓風短路,減少了進入電動機內部的風量,導致電動機過熱。
5、電源電壓升高。電動機在額定電壓變動 -5 —— +10% 以內運行,可以保持額定出力不變。如果電源電壓超過額定電壓的10%,則會引起鐵芯磁通密度急劇增高,由于鐵損增大導致電動機過熱。
6、電源斷相。如果電源斷相造成電動機單向運行,短時間就會使電動機的繞組急劇發(fā)熱燒毀。
7、電動機的冷卻器發(fā)生故障,或者堵漏風不嚴,熱風直接漏入冷風區(qū),使電動機入口風溫增高,導致電動機過熱。
8、室內排風系統(tǒng)發(fā)生故障,電動機排出的熱風不能很快排散,又立即被電動機吸入,導致電動機過熱。
9、采用軸流式風扇的電動機,如果風扇旋轉方向反了,也會引起電動機過熱。
通常裝設過熱保護裝置來防止電動機過熱,過熱保護裝置一般有以下幾種:
1、用熔體或空氣斷路器作為短路保護裝置,且保護特性曲線與電動機發(fā)熱特性曲線相配合。
2、用熱繼電器作為電動機的過載保護裝置,且保護特性曲線與電動機的發(fā)熱特性曲線相配合。
3、在定子繞組內安裝溫度保護裝置,當電動機接近最高允許溫度時,便自動切斷電路。
4、在電動機的控制回路中裝設斷相保護裝置,當斷相時則切斷電動機的電源。
5、控制線路中安裝低壓保護裝置,當電壓低于額定值時切斷電源。
作電動機運行的三相異步電機。三相異步電動機轉子的轉速低于旋轉磁場的轉速,轉子繞組因與磁場間存在著相對運動而產生電動勢和電流,并與磁場相互作用產生電磁轉矩,實現能量變換。
三相異步電動機有直接起動和降壓起動兩種。
1)直接起動 即在額定電壓下起動。這種方法的起動電流很大,可達到額定電流的4~7倍。根據規(guī)定單臺電動機的起動功率,不宜超過配電變壓器容量的30%。
2)降壓起動 利用起動設備將電壓降低后,再加到電動機上,當電動機轉速升到一定值時,再轉接到額定電壓下運行。這種方法雖可減小起動電流,但電動機的轉矩與電壓的平方成正比,電動機的起動轉矩也因此而減小,所以只適用于籠型電動機空載或輕載起動的場合。一般常用的降壓起動方法有以下幾種:
?。?)星 三角降壓起動:起動時將定子三相繞組作星形連接,以限制起動電流,待轉速接近額定轉速時再換接成三角形,使電動機全壓運行。采用這種起動方法,起動電流較小,起動轉矩也較小,所以一般適用于正常運行為三角形接法的、容量較小的電動機作空載或輕載起動。也可頻繁起動。
?。?)自耦變壓器降壓起動:將自耦變壓器高壓側接電網,低壓側接電動機。起動時,利用自耦變壓器分接頭來降低電動機的電壓,待轉速升到一定值時,自耦變壓器自動切除,電動機與電源相接,在全壓下正常運行。這種起動方法,可選擇自耦變壓器的分接頭位置來調節(jié)電動機的端電壓,而起動轉矩比星 三角降壓起動大。但自耦變壓器投資大,且不允許頻繁起動。它僅適用于星形或三角形連接的、容量較大的電動機。
(3)延邊三角形降壓起動:起動時,定子繞組接成延邊三角形,以減小起動電流,待電動機起動后,再換接成三角形,使電動機在全壓下運行。這種起動方法,可通過調節(jié)定子繞組的抽頭比,來取得不同數值的起動轉矩,從而克服了星 三角降壓起動電壓偏低、起動轉矩較小的缺點。它適用于定子繞組有中間抽頭的電動機,也可作頻繁起動。轉子回路串入電阻起動 起動時,在轉子回路中串入電阻作星形連接,以減小起動電流、增大起動轉矩,使電動機獲得較好的起動性能。這種起動方法,只適用于線繞式異步電動機。
市面上有很多關于維修書籍中認為,通用頻率上限為55Hz。這是因為當電動機轉速需要調到額定轉速以上運行時,定子頻率將增加到高于額定頻率(50Hz)。這時,若仍 按恒轉矩原則控制,則定子電壓將升高超過額定電壓。那么,當調速范圍高于額定轉速時,須保持定子電壓為額定電壓不變。這時,隨著轉速/頻率的上升,磁通將減少,因此在同一定子電流下的轉矩將減小,機械特性變軟,電動機的過載能力大幅度減少。
由此可見,通用電動機頻率上限為55Hz是有前提條件的:
1、定子電壓不能超過額定電壓;
2、電動機在額定功率運行;
3、恒轉矩負載。
上述情況下,理論和試驗證明,若頻率超過55Hz,將使電動機轉矩變小,機械特性變軟,過載能力下降,鐵耗急增,發(fā)熱嚴重。
電動機實際運行狀況表明,通用電動機可以通過變頻調速器進行提速運行。能否變頻提速?能提多少?主要是由電動機拖動的負載來決定的。首先,要弄清負荷率是多少?其次,要搞清楚負載特性,根據負載的具體情況,進行推算。簡單分析如下:
1、事實上,對于380V通用電動機,定子電壓超過額定電壓10%長期運行是可以的,對電動機絕緣及壽命沒有影響。定子電壓提高,轉矩顯著增大,定子電流減少,繞組溫度下降。
2、電動機負荷率通常為50%~60%
一般情況下,工業(yè)用電動機通常在50%~60%額定功率下工作。經推算,電動機輸出功率為70%額定功率,定子電壓提高7%時,定子電流下降 26.4%,此時,即使是恒轉矩控制,采用變頻調速器提高電動機轉速20%,定子電流也不但不會上升,反而會下降。盡管提高頻率后,電動機鐵耗急增,但由 其產生的熱量與定子電流下降而減少的熱量相比甚微。因此,電動機繞組溫度也將明顯下降。
3、負載特性各種各樣
電動機拖動系統(tǒng)是為負載服務的,不同的負載,機械特性不同。電動機在提速后必須滿足負載機械特性的要求。經推算恒轉矩負載不同負荷率(k)時的允許 最高運行頻率(fmax)與負荷率成反比,即fmax=fe/k,其中fe為額定工頻。對恒功率負載,通用電動機的允許最高工作頻率主要受電動機轉子和轉 軸的機械強度限制,筆者認為一般限制在100Hz以內為宜。