用电设备防火安全

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1、用电设备防火安全 第一节电动机防火 电动机又叫马达，也有把它叫做滚子的。把电功机接上电源，它就能转动起来，借以 拖动各种各样的机器。一切现代化工农业生广及日常生活中，大而至于大型轧钢机、大型 纸浆机、大型水泵、鼓风机、电力机车，小而至于理发用的电剪刀、电吹风以及电钟等， 处处都需要电动机。单机容量大的有上万千瓦，小的仅仅只有几瓦或者若干分之一瓦。 电功机种类繁多，可按各种方法分类，如按外壳防护、安装方式、绝缘等级与容许温 功率大小、电源电压、电源频率、运行特性、结构、用途等各种分类方法。但在若干不同 分类之间都有着错综复杂的内在联系。我国目前是以功率大小作为大类来总划分，而以主 要性能，用途和

2、结构特征、型式等作为补允来适当细分。 由于现实生活中使用最多的是异步电动机，本节我们主要讨论异步电动机的防火。 从广义上说，凡是旋转和其所接的交流电源的频率无严格不变关系的电动机都是异步 电动机。 异步电动机的转子上不接电源，由定子产生的旋转磁场在转子绕组中产生感应电动势 和感应电流，感应电流再与旋转磁场作用产生电磁转矩，施动转子旋转。运行在电动机状 态的异步电动机，其转速必定低于同步转速。绕线式电动机的转子绕组经滑环与外部电阻 器或电抗器连接，用以改变起动特性和调速。绕线式电动机主要用于起动、制动控制频繁 和起动困难的场合，如起重机械和一些冶金机械等。 异步电动机的优点是：由于它没有直流电机

3、整流子那样复杂而笨重的部件，也没有象 交流向步电动机那样需要单设一套直流励磁电源，这就使它具有诸如构造简单、制造方便、 价格便宜、坚固耐用、起动方便、运行可靠、节省有色金属和运行中的维护检修方便等。 并且效率高、重量轻、体积小。因此，迄今为止它已经成为工业的重要动力。 异步电动机的缺点是：调速性差，不能经济地在较广泛的范围内实现无级调速；需从 电网中吸取感性无功电流，以建立其主极磁场，使电网的cos变坏； 过载能力一般比直流 电机和同步电机为低。这些缺点在某些场合下限制了它的应用。 一、异步电动机的火灾危险性及其分析 电动机起火除电动机自身的原因外，还有线路、开关电器和保护元件等方面的问题。

4、(一)电动机的危险温度 电动机的允许温升是与所用绝缘材料的级别相适应的。当环境温度为35时，电动机 的允许温升可参考表7-1 所列： 表 7-1电动机允许升温 1内部短路。由于受潮、绝缘老化、过电压击穿、机械性损伤等原因，电动机绕 组及端子处发生相间、匝间或对地短路时，温度急剧升高，甚至打火放电，可引起电动机 着火。 2接触不良。电动机内部及外部连接不良时，轻则过热，重则打火放电，均可引 起电动机苔火。 3缺相运行。三相电动机缺一相运行时，对于桓值负载，电流将增大为正常值的 3倍。时间过长，则可引起电动机着火。如缺相的三相电动机在堵转状态下接通电源， 由于其堵转转矩为零，电动机不能起动，而这时

5、的电流高达额定电流的67 倍，很容易引 起电动机着火。 4机械性堵转。如因安装不好或有异物进入，电动机被别死或卡死，接通电源后 67 倍的电流很容易引起电动机着火。 5严重过载。 电动机严重过载或长时间过载运行，如将断续工作制的电动机用于 连续工作，则可导致危险温度并引起燃烧。 6散热失效或环境温度过高。例如， 电动机外风扇或外风扇罩拆卸后末予安装或 环境温度超过40，都可能导致电动机温度过高并引起燃饶。 7频繁起动。因为每次起动都将承受堵转电流的冲击所以，频繁起动也可导致 电动机温度过高并引起燃烧。 8铁心短路。铁心短路时，铁心涡流损耗大大增加，使铁心过热，也可能导致电 动机着火。 9电压波

6、动太大。电压过高将使铁心发热增加；电压过低，对于恒值负载，电流 将明显增大，也将使发热增加。二者都可能使电动机产生危险温度，引起燃烧。 (二)单相起动和运行 1.单相起动 三相交流异步电动机在起动前因电源一相未接入定子绕组内，起动时又未察觉而 投入电源。这实际上是把一个三相交流电源的线电压加到二相Y 接(或 A 接)电动机的两个 串连的定子绕组上(Y 接绕组中点不与中线相连，若定子为连接，则根本无法引入中线， 断线情况可详见图71。 图 71 二相异步电动机一相断线 (a)星形连接的异步电动机绕组一相断线(b)三角形连接的异步自动机绕组一相断线 这时，三相电动机变成了单相电动机，根据单相电动机

7、理论，电源在绕组中产生一个 交变脉动磁场。理论上可把该脉动磁场分解成两个大小相等而转速相反的两个旋转磁场。 其中，与电动机转向相同的正向旋转磁场对转子的作用和三相异步电动机一样，它对转子 的转差率为； n n S 0 0 n （ 71） 式中 S 正向旋转磁场对转子的转差率 n0 旋转磁场的转速 n 转子转速 因此，正向旋转磁场必然产生一个正向转动的电磁转矩 M ，它对电动机来说是拖动 转矩，其与 S 的关系为 M S f 。与之相反，反向旋转磁场产生使电动机反转的电 磁转矩 M ，它相对来说是制动转矩。反向旋转磁场对转子的转差率M 与射和该转差 率的关系分别为： n nn n nn S 0

8、0 0 0 （72） n nnn 0 00 )(2 S 2 MS f 式中 S反向旋转磁场对转子的转 差率 M 反转电磁转矩 转矩和转差率的关系可由图72 表 示出来。 由以上分析及图72 知，在电动机 起动前发生缺相或断相，此时 SS 1，合成转矩 MM M0，异 步电动机无起动转矩。因此在此情况下电 动机不能起动。 电源电压无反电势抵消全 部消耗在定子绕组上，会造成很大的电 流。这时机体会振动而发出嗡嗡声，如起 动不了也不断电源， 必然会烧毁电动机绕 组，甚至引起火灾。 图7 3 普通三相异步电动机单项运行时 的转矩转差率曲线 图中：曲线1 MS f 曲线 2 MS f 曲 线3 合 成

9、磁 矩 曲 线 MM M 2单相运行 运行中的三相异步电动机突然发生一相电源线开断，在失去一相电源情况下电机仍继续运 行，而另外两相(指末断电源的两相)就流过了单相电流，这种运行状态称为单相运行(或称缺相 运行 )。 这时电动机的运行与起动前的缺相(缺一相电源线)是有本质不同的。因为这是在电动机运 转情况下变为单相电机的。如图72，理论上若 MM M M f 时，电动机便可以 继续运转。但这时的M 比原来三相运行时的转矩低了许多，电动机出力大为降低，很容易造成 过载。另外，由原来的三相电源供给功率改为一相线电压供电，其线电流将增大许多，电机会 发出嗡嗡声。反向旋转磁场还要产生附加损耗增加电动机

10、发热。若这时不减小负载，定子线电 流必然增加，超过允许值，如长期运行，势必烧毁绕组，甚至引起火灾。 (1)三相电动机单相运行的原因。总的来说有两个方面，一是电源方面，一是设备本身。具体 可分类如下： 1)电源本身缺相：上一级电源缺相，本级电源因镕断器或接触处断路面缺相。 2)熔断器上的熔体压接不良或已被熔断。 3)控制开关有一相发生假接。 4)起动设备触头烧伤损坏、松动、接触不良等造成一相断电。 5)电动机定子绕组连接时有一相末接牢，如图71 中所示即后此类。 6)定子绕组内脱焊、断路。 7)气候恶劣或某种其他意外的偶然因素造成的电源一相断线。 (2)三相异步电动机单相运行的火灾鉴别。在负载不

11、大的情况下，电机一旦发生单相运行，只 要满足上述的 MM f 帆就可以在短期内继续运行，但这样做危害很大，由上面的 分析可知轻则烧毁电动机，重则必引起火灾。 在单相运行中， 有的绕组中电流就增大为 原来的 173 倍(3倍)。再则熔断器的熔体 是按额定电流的2 倍(考虑到躲过电动机的起 动电流 )选取的，在此情况下不会动作(熔体 的作用以保护短路为主)，所以带有负载的电 动机在发生单相运转后，如果不能及时发现， 及时处理，必然会烧毁电机，甚至引起火灾。 单相运转烧毁绕组的情况比较特殊，但若 检查绕组烧毁痕迹， 便可以明显判断是否由于 单相运行所致。 图 73 所示是两极异步电动机采用星形 接线

12、时，发生单相运行时的线路示意图及绕组 固 73 电动机单相运行时绕组 烧毁情况 (星形接线 ) 烧毁情况。其规律总是两份烧毁一份完好，按照2：1 ； 2：1, 顺序排列。多极电动机亦是 如此。 当采用三角形接线时异步电动机发生单相运行绕组烧毁情况则有所不同(图 74 所示 )。 因其中一相过电流，而另外两相则正常，故绕组烧毁的情况为一份烧毁，两份完好， 按 I：2；1： 2, 顺序排列，多极电动机也与此相仿。 实践证明：当电动机单相运行或匝间短路时， 有的绕组阻抗减小，电流增大， 使导线本身发 热。由于糟内本身空间极小，加以定子与转子 间的空气隙也很小，空气不易流通， 对散热不 利，造成热量积

13、聚， 温度急骤上升， 使槽内线 严重烧毁； 而槽口的绕组外露部分，因有较好 的散热条件，则烧毁较轻。如因外来(外部 )火 灾烧毁电机， 则因为槽口绕组部分直接接触火 源，故其烧毁情况比较严重；而槽内导线嵌压 结实，空气中的氧极为有限，外部火焰又不易 图 74 电机单相运行时绕组烧毁的 情况三角形接线时) 窜入，故烧毁情况比较轻微(可抽出导体加以鉴别)。根据上述两种不同情况的对比分析可以得 出两种截然相反的结论。这一特征在火灾原因调查中是极有意义的。 (三 )电源电压波动 1.电源电压升高 电动机旋转磁场的每极磁通量由是由定子电流所产生的，定子电流除了要产生磁场外， 还要提供负载电流分量，只是在

14、不同的运行条件下它们所占定子电流的比例不同。 电动机在空载运行时，无功率输出，定子三相绕组中通过的电流即是空载电流，这时 II 01 。空载电流又是由两部分组成的，一部分是产生旋转磁场的主磁通量，这是 I 0 的主 要部分，称空载激磁电流分量。由于它是建立磁场的，故又称为无功电流分量。另一部分是用 以产生一定的有功功率，去补偿电动机空载运行时的诸如：摩擦，通风 (风耗 )和铁损等， 称为 I 0 的有功分量； 因空载时各种损耗较小，故一般可以忽略不计。这样可以认为 I 0 基本上是无功性 质的。我们希望 I 0 越小越好，否则因功率因数太低，电机运转性能变坏。我们知道，在正常情 况下电机铁芯磁

15、场基本处于饱和状态这时空载电流人 I 0 (o2 一 o5) I e1 数值较大。当 电源电压 U1 增加时，将导致 I 0 增加很多，其占 I e1 的比重就会更大，这是相当危险的。 另一方面当电动机负载运行时，定子电流包含两个分量：励磁空载电流 I 0 和负载分量电流 J1l，则有 I 1 I 0 十 I f1 成立。可见，这两个分量中任何一个增大都会导致定子电流的增加。 当电源电压增大时，必然导致定子电流增加，可能超过额定电流使电机绕组过热。下面介绍一 个电源电压升高的特例。 当异步电动机由Y 形接法错接成形接法后，定子每相绕组所承受的电压为原电压的3 倍，使电动机铁心高度“饱和”， I

16、 0 急剧增加，铁心损耗也大大增加，必将引起铁心过热。起 动电流扩大为原来的3 倍。定子相电流为原来(Y 接时 )的3倍，与激磁分量之和要比电机额定 电流 I e1 大好几倍。如此之大的定子电流将使绕组铜损猛烈地增加，导致绕组严重地过热。由 于铁心和绕组都严重过热，将使电动机被烧毁。 2电源电压降低 众所周知，电动机的电磁转矩与电源电压 2 1U 成正比，即 M 2 1U 。可见电源电压如 有变动，对转矩的影响很大。由图7 5可形象地描绘出这种影响。 当电源电压降低，由于 M 2 1 U ，所以 M 急剧下降，特性曲线发生偏移，转速降 低(S 上升 )，致使定子电流 I 1 增加。这时，可 能因转矩太小起动困难。电机若在轻载运行 时，可能影响不大。 但在重载下， 尤其是满载 运行时，U 1 过低将引起负载电流分量增大的 数值大于激磁电流分量减少的数值。这使定子 电流增大、 功率损耗加大， 时间太长会烧毁电 机。如果电压降低到使 M f M max