运行电机烧毁原因

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运行电机烧毁原因 [复制链接]

大中型如5t级、10t级桥式起重机的大车(即桥身)移动时，一般由两台绕线式异步电动机实行分别拖动，用一台凸轮控制器进行控制，以转子回路中串不对称电阻进行调速。引起拖动电机频繁烧坏的隐性故障分电气和非电气两类，这些故障的存在，一般不会在短时间里影响设备的运行，极难发现。现以10t级起重机为例进行分析：

　　一、隐性电气故障的影响

　　1.凸轮控制器卡位不准，两拖动电机非同步运行
　　大车两拖动电机电源共同由凸轮控制器的一组触点控制，而其启动与调速则分别由两组触点进行控制(见图1)。
　　凸轮控制器的损坏一般是烧坏触点，在其定位棘轮磨损时，未能及时更换维修，会使凸轮控制器操作时出现卡位不准的情况，即控制器经常停留在两挡之间。此时，设备在短时间里也可运行，不会出现其它大的异常情况。但是，这种情况对电动机的寿命影响是非常大的，如果不及时处理，则会导致电动机烧坏。
　　当以上情况出现时，使切除电阻的同一挡位的两触点不能同时闭合。例如，当控制器停留在1挡与2挡之间时，就会出现K12闭合，K22未闭合(正常时两者应同时闭合)。这时M1电动机的转子电阻RM1小于M2电动机的转子电阻。




图1　大车拖动电机主电路简图




图2　转速不同阻值
(不同挡位)时
的机械特性图

　　从机械特性简图(见图2)可以看出M1运行在曲线2，M2运行在曲线1，则M1转速n1大于M2的转速n2，两台电机不能同步运行。
　　这时，两台电动机的运行过程如下：
　　首先，因M1转速快，它要拖动整台起重设备移动，负载大大提高，迫使转速相应地逐渐减慢，直到n1=n2，两台电动机进入同步状态，同时拖动整台设备移动。此时，M1的负荷随之减小，转速又上升，当n1＞n2，M1再次单独拖动整台设备。如此重复进行直到凸轮控制器换挡。由此可见，M1会超负荷单独拖动整台起重设备移动，如果长时间运行，则M1电动机的运行电流因其反复超负荷而超出额定电流，温升过高，最终直到烧毁。
　　2.转子电阻烧坏，转子回路间断性开路运行
　　转子电阻在运行时，因降低转速减少的输出功率全部消耗在电阻的铜耗上，所以，温升较高，容易引起电阻烧坏，如图1所示，电阻Ra1e1段在启动过程中，运行是最长的，其寿命也就更短。现假设电阻从e1处烧断，分析有如下特点：
　　(1)电阻在e1处烧断，大车在启动过程中，加速电阻开关分别从K11开始依次闭合，直到K15闭合，启动完毕。而在K15未闭合之前，从图1可看出，实际上电动机M1转子是开路运行。
　　(2)当K15闭合之后，也就是启动完毕之后，此时电动机M1又运行正常，转子回路通过K13、K14、K15的闭合形成星点，开路现象排除。因此，一般难以发现上述故障。
　　起重设备一般都是实行断续运行制，启动频繁，由于电动机在电阻e1处烧断，从而导致电动机M1很大部分时间开路运行，引起电动机烧坏。
　　其次，在上面的启动过程中，由于M1开路运行，其输出转矩较小，此时，M2电动机必须输出超过其额定值的功率来拖动起重设备移动，即M2过负荷运行，其使用寿命因此受到很大影响。
　　3.转子电阻接线错误影响其拖动质量
　　在检修过程中，由于工作人员不仔细或电阻器的标示牌不清晰等原因，出现较多的接线错误。以e1与c1见图1对接后，在启动过程中，加速电阻开关从K11至K13依次闭合。按原理，当K13闭合后，应该是切除Rc1f1段电阻，而错误接线切除的是Ra1e1段电阻。此时，电动机M1转子中的正序电流与逆序电流之比即不对称系统数超出规定值0.25～0.3的范围。再以电动机转子电路串不对称电阻时的机械特性曲线图分析(见图3)，其中曲线1为不对称系数正常时的机械特性，曲线2为不对称系数超过规定范围的机械特性。从图中可以看出，曲线2出现了不允许存在的凹坑，恶化了电动机的拖动质量，电动机的电磁转矩变化过大，引起转子电流的大幅度波动，从而使电动机的运行寿命缩短。




图3　转子串不对
称电阻时的
机械特性图

　　另一方面，当加速电阻开关K11至K15全部闭合以后，电动机又恢复正常运行状态，产生电动机一切正常的假象，使工作人员不去及时排除故障。

　　二、非电气隐性故障的影响

　　非电气方面的隐性故障一般包括操作和机械两个方面，现分别分析如下：
　　1.小车在大车的一端长时间运行，电机过负荷运行而烧毁




图4　大车受力分析图


一般情况下，在一个连续运行周期里，小车在大车两端的运行时间基本保持平衡。但是在作业过程中，如出现小车在大车一端而大车长时间移动时，对这种现象作一个受力分析，见图4，其中：
　　G表示小车所受的力，设小车身重7.3t，重物10t，则G为170kN；
　　A、B分别为大车两端车轮支撑受力点；
　　L1+L2为桥身跨度为31m；L1为小车在大车一端长时间运行范围，一般小于10m(现以10m计算)；
　　FA、FB分别为A、B两点的约束反力。
　　现忽略桥身重量，根据力学原理可知：
　　FA(L1+L2)=GL2
　　FB(L1+L2)=GL1
　　则FA=170×21/31kN，FB=170×10/31kN
　　由上式可知，这时A端(小车长时间运行端)的约束反力是B端的2.1倍，而且，小车C越靠近A端，则FA呈比例上升。
　　大车拖动电动机主要是克服大车轮与钢轨之间的摩擦力F′A、F′B拖动大车移动，而F′A、F′B与摩擦因数f和其作用点上的法向反力成正比，即
　　F′A=fFA　F′B=fFB
　　F′A/F′B=FA/FB=2.1
　　则A端电动机要克服的摩擦力是B端的2.1倍，即A端电动机负荷是B端电动机2.1倍。所以，当小车在大车一端而大车长时间运行时，则该端的负荷是另一端的几倍。电动机因超额定负荷运行，电机转速下降，转差率增大，转子中感应电势、电流和对应的电磁转矩都随之增大，电动机输出功率也相应提高，最终导致电机发热，温升过高而烧毁。
　　2.机械原因引起的电动机烧坏
　　当大车某一端减速机出现故障如齿轮磨平，或一端大车轮轴承损坏等机械故障，都会使该端电动机空载或轻载运行，而另一端电动机要单独拖动整台起重设备或超负荷运行，这样，同上例，电动机会因过负荷而烧坏。
　　从以上分析中可以看出，这些故障的出现，有一个共同的特点是：