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1、高压电机知识交流培训,2018-7-12,马德望海螺设备保全处,目 录,电机的一般技术数据,异步电动机知识介绍,电机的常见故障及处理方法,典型高压电机故障案例分析,高压电机简介,一、高压电机简介,什么是高压电机,高压电机是指在工频50Hz，额定电压在1000V以上电动机。常使用的是6000V和10000V电压，由于国外的电网不同，也有3300V和6600V的电压等级。高压电机产生是由于电机功率与电压和电流的乘积成正比，因此低压电机功率增大到一定程度(如300KW/380V)电流受到导线的允许承受能力的限制就难以做大，或成本过高。需要通过提高电压实现大功率输出。 高压电机优点是功率大，承受冲击能
2、力强；缺点是惯性大，启动和制动都困难。,高压电机应用,高压电动机广泛运用在水力、电力、冶金、石化、煤炭、水泥制品等厂矿，作大、中型机械设备的驱动动力。 各种电动机中应用最广的是交流异步电动机（又称感应电动机 ）。它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固，但功率因数较低，调速也较困难；20世纪70年代以后，随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用。 大容量低转速的动力机常用同步电动机。同步电动机不但功率因数高，而且其转速与负载大小无关，只决定于电网频率，工作较稳定。 在要求宽范围调速的场合多用直流电动机，但它有换向器，结构复杂，价格昂贵，维护困难，不
3、适于恶劣环境。 电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。,高压电机的分类,高压电动机分类方法有很多种： 从容量上分为小型、中型、大型和特大型四种 从绝缘等级分为A、E、B、F、H级电动机 从结构及用途上分为通用型高压电动机及特殊结构与用途高压电动机,高压电机控制装置,根据实际而定方式: 电机容量
4、大小与电源容量且1000KW以下的可直接启动,这时的冲击电流是额定值的3-6倍。 为了防止冲击电流过大,对于大电机必须考虑减少启动电流的启动方式:有串电抗启动,变频启动,液力偶合器启动等多种方式.有复杂有简单,价钱差异很大。由于电压高,电流冲击大,电机制造必须满足过电压的要求,绝缘等级要求较高。,高压电机保护装置,电动机差动保护装置主要用在大型高压电动机、发电厂、化工厂等地方。如果发生严重故障导致电机烧毁，将严重影响生产的正常进行，造成巨大的经济损失，因此必须对其提供完善的保护。现有电动机综合保护装置主要针对中小型电动机，为其提供电流速断、热过载反时限过流、两段式定时限负序、零序电流、转子停滞
5、、启动时间过长、频繁启动等保护功能。而对于2000KW以上特大容量电动机，则无法满足其内部故障时对保护灵敏度与速动性的要求，因而研制此装置并配合综合保护装置，为高压电动机提供更可靠更灵敏的保护措施。本装置设计成三相式纵差，因为2000KW以上特大容量的电动机所在的3KV6KV10KV电网可能是变压器中性点经高电阻接地的电网，三相式纵差保护不但能作为电动机定子绕组及引出线相间短路的主保护，而且可作为单相接地故障的主保护，作用于瞬时跳闸。,二、电机的一般技术数据,电机的一般技术数据,三化：标准化、系统化、通用化 它牵连着工厂和用户的利益。也是产品水平的重要标志之一，我国采用的是IEC国际标准。 标
6、准化：所设计的产品应符合各类有关标准 国标GB 行业标准三产QJB 系列化：即为使属于同一系列的产品在结构性能上保持共性，功率，尺寸有规律地递增以方便制造时的材料准备，工艺装备以及在试验，检测，生产管理及质量保证上通盘考虑，因此设计的产品应尽量纳入靠近其列特别是本厂正在生产的产品。 通用化：即产品之间在零部件，外购件及材料上要最大限度通用，有些标准件、易损件、同行业厂家之间也要通用，以方便维修。,电机产品型号部分内容及标识规定,Y-异步电动机 T-同步电动机 TF-同步发电机 Z-直流电动机 ZF-直流发电机 QF-汽轮发电机 SF-水轮发电机 Q-潜水电机 本次培训重点对异步电动机相关知识进
7、行交流,我国生产的高压电动机系列产品已系列化、规格化，其中Y(JS)、YR(JR)是基本系列电动机，其它为派生系列,三相异步电动机铭牌与技术数据,铭牌永久性固定在电机的机座上，不得拆除。在铭牌栏目中的右上方有个出品号，该出品编号是每一台电机唯一使用的标识记号，是识别电机的唯一信息。,1. 型号 Y（YR） 900 - 6,鼠笼型异步电动机,中心高,绕线型异步电动机,注意：型号YK表示“三相高速笼形异步电动机”，YKK表示“空-空冷却方式三相笼形异步电动机”,W,V,U,Y 接法,接法,2.常见电动机接法,3. 额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.,线 电 压,U1,W2,V1,V2,U
8、2,W1,线 电 压,U,V,W,例：10000/6000 Y/是指：线电压为10000V时采用Y接法； 当线电压为6000V时采用接法。,5. 额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。,U,V,W,4. 额定功率： 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率 （ ），不等于从电源吸收的功率（ ）。两者的 关系为：,其中,大中型异步动电机 效率 =9096%,额定负载时一般为0.7 0.9， 空载时功率因数很低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。,注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马”拉“小车”的现象。,5. 功率因数(cos1)：,P2,PN,cos1,（1）连续 连续工作状
9、态是指电动机带额定负载运行时，运行时间很长，电动机的温升可以达到稳态温升的工作方式,用S1表示。,6定额,定额是指三相电动机的运转状态，即允许连续使用的时间，分为连续、短时、周期断续三种,（2）短时 短时工作状态是指电动机带额定负载运行时，运行时间很短，使电动机的温升达不到稳态温升；停机时间很长，使电动机的温升可以降到零的工作方式。 （3）周期断续 周期断续工作状态是指电动机带额定负载运行时，运行时间很短，使电动机的温升达不到稳态温升；停止时间也很短，使电动机的温升降不到零，工作周期小于10min的工作方式。,绝缘等级是指三相电动机所采用的绝缘材料的耐热能力，它表明三相电动机允许的最高工作温度
10、。,7绝缘等级,常将电机的绝缘系统按极限温度分为若干耐热等级：A,E,B,F,H 。它们分别代表绝缘材料的最高温度为：105，120，130，155，180。 上面铭牌中的绝缘等级为F级，表示其最高工作温度为155 。,绕组和轴承的温升和温度限值： 电阻法 RTD法 绕组B级温升限值 80K （R法） 90K （RTD）,电机温升,Y有直接关系,电机总损耗,冷却效果,防护等级表示三相电动机外壳的防护等级，其中IP是防护等级标志符号，其后面的两位数字分别表示电机防固体和防水能力。数字越大，防护能力越强，如IP44中第一位数字“4”表示电机能防止直径或厚度大于1毫米的固体进入电机内壳。第二位数字“
11、4”表示能承受任何方向的溅水。,8防护等级,防护等级（常用）,第一位数字表示 2 防护大于12mm固体 3 防护大于2.5mm固体 4 防护大于1mm固体 5 防尘电机,第二位数字表示 2防滴（垂直15） 3防淋水（60 ） 4 防溅水 5 防喷水,IP55IP54IP44IP23,9 冷却方式（IC）,冷却方式是根据冷却回路布置和冷却介质运动的 推动方法来分类,异步电机通常采用以下冷却方式： IC01 自然通风 IC06 强迫通风 IC411/416 筋外冷/强迫 TEFC/TEBC IC81W 空水冷 TEAWC IC86W 空水冷 冷却器外带独立鼓风机 IC611 空空冷 TEAAC I
12、C616 空空冷 外风路带独立鼓风机 IC666 空空冷 内、外风路均带独立鼓风机,10 安装型式（IM）,卧式异步电机 最常见的结构安装 型式是IMB3,立式异步电机最常见 的结构安装型式是 IMV1,11.保证值,效率： -0.1（1-） 功率因数：-（1-cos）/6 (0.020.07) 起动电流：+20% 起动转矩：-15% 最大转矩：-10% 设计值-实测值（实验值）-保证值,三、异步电动机知识介绍,1、异步电动机分类,按定子绕组相数分 单相、两相、三相异步电动机 按转子结构分 绕线型、鼠笼型异步电动机 鼠笼型异步电动机又可分为： 单鼠笼、双鼠笼、深槽异步电动机,2、异步电动机用途
13、,（1）异步电机的用途 用于拖动各种生产机械，功率范围从几十瓦数千 千瓦，应用范围非常广泛。 工业：机床、风机、泵、压缩机、矿山机械、轻工机械等； 农业：水泵、脱粒机、粉碎机、加工机械等； 民用：电风扇、洗衣机、电冰箱、空调等。 （2）异步电动机的特点 优点 结构简单、容易制造、成本较低、坚固耐用、 运行可靠（鼠笼型）； 运行效率较高，具有适用的工作特性。 缺点 功率因数总小于1（从电网吸收感性无功功率）； 调速性能不如直流电动机。,3、三相异步电动机基本工作原理,4、异步电动机结构,绕线型绕组的联结方式,转子绕线型绕组通常采用Y联结,三相异步电动机的定子与转子之间的空气隙，一般仅为1.2mm
14、5mm。 气隙太大，电动机运行时的功率因数降低。 气隙太小，使装配困难，运行不可靠，高次谐波磁场增强，从而使附加损耗增加以及使启动性能变差。,定转子铁心与内风扇组成内风路，把电机内部热量带给冷却器钢管外圆 风罩与外风扇共同组成外风路，将热量从冷却器钢管内圆带走。,三相异步电动机风路图解,定子铁心 由0.5mm表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，由于硅钢片较薄而且片与片之间是绝缘的，可减少铁心涡流损耗。,（a）定子铁心 （b）定子冲片 定子铁心及冲片示意图,50W350 50W400 50W470,异步电动机主要构件,定子绕组 线圈由绝缘铜导线绕制。,3M43-F云母导线,“N”，“弓”形,带绕组定
15、子铁心VPI浸漆,三相异步电动机转子铁心,中性点出线盒,主出线盒,5、电机轴承结构,电机轴承结构的选择和设计对整台电机非常 重要。 .主要有滚动和滑动轴承两种 .滑动轴承一般用在（大型）电机高速场合 分为自润滑和强迫油循环（带稀油站） .滚动轴承在 （内径+外径）*n/250万时不适 合用脂润滑 .润滑失效；加油（脂）周期,6、应用于电动机的一些仪表,（停机）加热器 作用 防潮 单相/三相 功率 PT100 单支/双支 两线/三线/四线制 双金属表盘式温度计,7、三相异步电机的起动,大电流使电网电压降低 影响其他负载,频繁起动时造成热量积累 电机过热,影响：,电机起动和运行 机械特性,当 s 为以上两段的中间数值时，机械特性从直线段逐渐过渡到双曲线段，如图所示。,sm,异步电机的机械特性,三种起动过程的电流比较,图 异步电动机的起动过程与电流冲击,一级降压起动,软起动器,直接起动,异步电动机机械特性,n0,TL,UsN,0.7UsN,A,B,C,F,D,E,0.5UsN,风机类负载特性,恒转矩负载特性,图5-4 异步电动机不同电压下的机械特性,8、水电阻在高压电机启动时的作用,一般而言，高压电机如果直起，启动电流是额定电流的68倍，这样如果系统容量太小，也可能会将系统电压拖低20甚至
