中小型异步电动机的安全运行

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(大连派思投资有限公司，辽宁大连116000)

0 引言

电动机是生产及生活中最常用的电气设备之一,是机械能与电能相互转换的电力机械。电动机引发火灾是指电动机因选用、使用过程中由于某些故障或操作管理不当，造成电动机机体过热或发生电气故障而发生的电弧打火、电火花引燃周围可燃物造成的火灾。它直接影响设备的安全运行，影响人民生命财产安全和生产产品的质量，直接、间接造成巨大损失。预防或消除电动机应用不当而造成的火灾，应从电动机的选型，使用与维护等方面采取措施。

1 电动机的选型

1.1 合理选择功率和型式

1.1.1 应考虑传动过程中电源电压、功率的损失和对电动机的实际功率需求，选择功率适合的电动机；如果容量选择过小，就会出现“小马拉大车”的现象，发生长期过载情况，影响电动机寿命，甚至烧毁引起火灾。电压过低也会产生过载。一旦发生过载,必然会引起绕组过热烧毁电机,或引燃周围可燃物,造成火灾。

1.1.2 应根据使用环境、运行方式和生产工况等因素，特别是防潮、防腐、防尘、防爆等对电动机的要求，合理选择电动机的型式。电动机的安装环境是有要求的,电动机有防爆型的、防水型的、防尘型的等等。按照不同的应用环境来安装不同型号的电动机,并且所有的电动机都应该在温度不宜过高,通风良好,避免太阳直接照射的环境下运行。同时还要避免杂物，例如粉尘、油泥、腐蚀性气体、水汽等进入电动机内部造成电动机故障或引起燃烧。

1.2 合理选择起动方式

三相异步电动机的起动方式包括直接起动、降压起动两种。其中直接起动适用于功率较小的异步电动机；降压起动包括星-三角形起动、定子串电阻起动、自耦变压器起动、软启动器起动、变频器起动等，适用于各种功率的电动机。因此，在使用电动机时应根据电动机的型式、容量、电源等情况选择合适的启动方式。电动机的接线方式容易发生错误,如将星形接成三角形,会造成电动机即使空载也会很快发热,不用多长时间就会造成电机烧毁;如果将三角形结成星形,电动机满载时会过热;一相绕组反接时也会过热,这些都会引起火灾。

2 电动机的正确安装

电动机应安装在不燃材料制成的稳定机座上，电动机机座的基础与建筑物或其他设备之间应留出距离不小于1m的通道。电动机与墙壁之间，或成列装设的电动机一侧已有通道时，另一侧的净距离应不小于0.3m。电动机与其他设备的裸露带电部分的距离不应小于1m。电动机及联动机械至开关的通道应保持畅通，急停按钮应设置在便于操作的地方，以便于紧急事故时的处置。电动机及电源线管均应有牢固的保护接地，电源线靠近电动机一端必须用金属软管或塑料套管保护，保护管与电源线之间必须用夹头扎牢并固定，另一端要与电动机进线盒牢固连接并做固定支点。电动机附近不准堆放可燃物，附近地面不应有油渍、油棉纱等易燃物。

3 电动机的正确使用

3.1 应设置符合要求的保护装置

不同类型的电动机应采用相适合的保护装置，例如中小容量、低压感应电动机的保护装置应具有短路保护、堵转保护、过载保护、断线保护、低压保护、漏电保护、绕组温度保护等功能。

3.2 起动符合规范要求

电动机起动前应按照规程进行试验和外观检查。所有试验应符合要求，机械及电动机部分应完好无异状。电动机的绝缘电阻应符合要求，380V及以下电动机的绝缘电阻不应小于0.5MΩ，6kV高压绝缘电阻应不小于6MΩ。电动机不允许频繁起动，冷态下起动次数不应超过5次，热态下起动次数不应超过2次，以免因起动电流过大发热而烧毁电动机。电动机的温升一般不超过55℃。

3.3 加强运行监视

电动机在运行中应对电流、电压、温升、声音、振动、传动装置的状况等进行严格监视，当上述参数超出允许值或出现异常时，应立即停止运行，检查原因，排除故障。如发现电动机外壳过热，电动机电流表指示超过额定电流值，说明电动机已超载，必须迅速查明原因。

3.4 加强电动机的运行维护

电动机在运行中应做好防雨、防潮、防尘和降温等工作，保持轴承润滑良好，电动机在旋转过程中存在着轴承摩擦。轴承最高允许温度是：滑动轴承不超过80℃，滚动轴承不超过100℃，否则轴承会被摩损。轴承摩损后使转子定子互相摩擦发生扫膛。此时，摩擦部位温度可达1000℃以上，而使定子和转子的绝缘破坏，造成短路，严重时可产生火花电弧。电动机周围保持环境整洁。要经常维修保养，引线和接线端子接触要牢固，不能松动；三相电源要接好，防止缺相运行。电动机接线处各接点如果接触不良或松动，会导致接触电阻增大引起接点发热，接点越热氧化越迅速，接触电阻越大发热越严重。如此恶性循环，最后将电源接点烧毁产生火花电弧，损坏周围导线绝缘，造成短路，同时可将周围易燃易爆物品引燃引爆。由于金属物体或其他固体落入电动机内，或在检修时绝缘受损、绕组受潮，以及遇到过高电压时将绝缘击穿等原因，会造成电动机的相间短路或接地。电动机正常运行时，机壳必须装有良好的接地保护。如无可靠的接地保护，电动机外壳就会带电，万一操作人员不慎触及外壳，会造成触电伤亡事故。 电动机如果导线绝缘损坏,就会造成匝间短路或相间短路,如果绕组与机壳间绝缘损坏,还会造成对地短路,发生短路电弧起火。另外,接线盒内的电源线之间,线与接线盒之间也会发生短路引燃周围可燃物造成火灾。

4 防止电机火灾的主要措施

4.1 三相电压过高或过低都会引起电机过热。当电压过高时，电机的绕组电流就增大，使绕组温升超过容许值而绝缘损坏后就起火；如电压过低，会使电机的转速和定子绕组的阻抗都下降而电流增大，因过热烧烤焦绝缘材料后而起火。三相电压是否过高或过低，可用万用表交流电压档检测母线电压和电机端电压来判断。如电网原因，可向供电部门反映，要求调整或利用变压器的调节开关进行调节；如是支路压降过大，应更换导线面积和缩短电机与母线间的距离；另外，当电压过低时，还可用交流接触器、三相式热继电器等组合装置来保护电机；当电压过高时，只要将三相式热继电器调节到较高的数值即可。

4.2 若加在电机上的三相电压不对称，则运行中的电机多种损耗就增大，会引起电机的额外发热。一般要求三相电压之间的差数不超过5%，在这样的条件下，电机还能在额定功率下维持长期运行。三相电压是否对称，可用万用表交流电压档和钳形表分别检测三相母线的电压和电流值来判断。如发现严重不平衡时，可确定是否存在三相母线上过多的装有单相大功率电热器和交流电焊机等。为改变这种不正常情况，可重新调整和合理分配三相母线上的装接容量。用同样的方法检测每台电机上端电压和负载电流是否平衡，如发现严重不平衡时，先停电检查定子绕组相间或匝间是否短路，定子绕组是否接地，待找出故障点并修复后，才可通电试车。为保护电机的安全运行，可在三相馈线中采用自动开关(断路器)、三相式热继电器和交流接触器等组合装置。

4.3 缺相运行大多是电机的三相电源中有一相断路或绕组中有一相断路。如缺相情况发生在电机运行中，虽尚能继续运转，但电机转速下降、其他两相中电流将比正常工作时的电流约增加1.7～1.8倍，容易烧毁绕组，故不许电机长时间的缺相运行。为防止电机缺相运转而起火，可采取如下措施。

(1)在三相式热继电器的输出端装接三只小功率指示灯，可判断运行中电机是电源一相断电还定子绕组一相断路。如电源一相断电，该相的指示灯应不亮或变暗，应先停电检查三相馈线中有无导线断裂、熔丝烧断、交流接触器或断路器主触头接触不良和各个接头松脱等，待找出故障点并修复后，才可通电试车；如指示灯都亮着，可用钳形表检查三相电流就能判断电机的定子绕组是否缺相运行，当确定有一相断路时，应立即停电并拆开电机绕组的接线端部，找出故障点后并重新连接焊牢，包上绝缘再涂上绝缘漆后，才可装好试用。

(2)当容量为1.7～20kW电机采用Y形接法时，可在Y形的中性点与接地(零)之间接上约10～40V低压继电器，并将该继电器的常闭触头串入交流接触器线圈回路中，如电源或定子绕组有一相断路时，即能自动切断电机电源。

4.4 小马拉大车是一种机械过载运行，这容易使电机因长期过电流过热而烤焦绝缘材料，甚至引起火灾。当发现小马拉大车时，应采取如下防火措施和保护方式。

(1)有铭牌标明的机械，可按铭牌上功率选配电机；无铭牌标明，先设法减轻机械负载，使电机的负载电流不大于额定电流。

(2)无法减轻机械负载，只能选择较大容量的电机予以适应，但该电机的负载电流不能大于额定电流。

(3)可在电机馈线中配装三相式热继电器、交流接触器和自动开关(断路器)等组合装置，作为电机的过载保护。

4.5 绕组接线有错误。一般是外部接线错误，或在检修时绕组的某极相组有一只或几只线圈嵌反或极相组接错，都会使电机振动、有异常声响和转速过低、三相电流严重不平衡及绕组过热而崩烧。为防止绕组接线有错误，在修理或改制电机时应注意：

(1)不要把部分绕组的线圈接反，或不要将三相中一相绕组的始末端接反，或不要把绕组的匝数绕得太少了。

(2)铭牌标明380V/220V、Y/△联接电机，当电源电压为380V时绝不能接成△形；当电源电压为220V时，一般都应接成△形，但有时也可按需要接成Y形；如铭牌标明660V/380V电机，用于线电压为380V的系统中时，一般应接成△形。

(3)在定子绕组接线时，不要把△形错接成Y形而造成电机崩烧。

(4)采用Y-△起动的电机，在接线时，千万不要把6根引出线的编号搞错和接错。

(5)如要检查绕组的接线是否正确，可用一块圆形硅钢片，中间钻孔并套在铜条上作为转子，将硅钢片沿定子内圆表面中心放置，当定子绕组通入三相30%～50%额定电压时，无论是极或相或组或一个线圈接线有错，硅钢片均不旋转；如绕组的极或相或组或一个线圈接线正确，硅钢片均应旋转。

4.6 转子绕组端部故障。如电机的转子部分有局部脱焊、电刷的牌号与尺寸不符、电刷的牌号和尺寸不符、电刷压力不足或过大、电刷与绕组接触不良、长时间运行并进入异物等，都会引起有关部分的局部过热或使滑环与电刷之间冒出火花。针对转子绕组端部故障，可用校验灯或万用表等检查绕组一相断路或脱焊等。

(1)如电刷与滑环接触不良，可调整电刷压力和改善电刷与滑环接触面积；

(2)如发现断线或局部脱焊，应重新连接焊牢，包上绝缘和涂上绝缘漆后，即可试用；

(3)发现电刷与滑环间火花过大，可能是电刷牌号与尺寸不符，更换合适的电刷；

(4)电刷压力不足或过大，可调整电刷压力；

(5)电刷在刷握内轧住，可磨小电刷；

(6)滑环表面有污垢杂物，可用0号砂布磨光，并用干净的棉纱擦净；

(7)滑环不圆或痕迹深重，可用0号砂布打磨或将滑环车一刀。

4.7 定子或转子绕组发生各种短路。如电机绕组发生相间短路，短路点附近的绝缘被烧焦，因过电流而过热，引发绕组燃烧。如定子绕组的线圈绝缘损坏，导体相互接触后，便形成匝间短路，因匝间短路的线圈中，将流过很大的环流(是正常电流的2～10倍)，使线圈严重发热、三相电流不平衡、电机的转矩降低、产生杂声等。为防定、转子绕组发生各种短路故障，可用如下保护措施。

(1)在电机馈线中装设合适的DZ5或DZ10型自动开关(断路器)作为短路保护。

(2)经常用钳形表检查电机的负载电流，发现三相电流严重不平衡并且大于额定电流，则可确定绕组有短路故障，应停车检查。如绕组相间短路，可能是绕组匝间或端部相间的绝缘未垫好，绕组引出线套管或线圈组间的接线套管未套好，绕组绝缘受潮或老化，绕组受到机械损伤，电源电压过高，电机过热等原因，可用摇表等寻找故障点；如绕组匝间短路，可能是绕组受潮或绝缘老化，电源电压太高，线圈端碰伤，绕制线圈时将绝缘擦破，线圈受振动而磨损，线圈组间的接线套管未套好等原因，可用短路侦察器查找绕组短路点；如绕组中极相组短路，可在绕组两端通入3～6V直流电，用指针法查找短路处；用电桥测量每相或部分绕组电阻，如电阻较小的一相或一个线圈为短路相或短路线圈。判断绕组是否接地，可用摇表等进行检测，当判定有接地故障时，应按直接观察法、检验灯法、淘汰法等找出接地点。

(3)按短路故障出现的部位和故障严重程度，可作如下处理：如短路点在绕组端部，损伤又不严重，一般将绝缘进行加强处理；如端部短路损伤严重或短路发生在槽内，应更换绕组。

4.8 绝缘电阻过低会使运行中电机的绕组绝缘易受损坏和击穿，引发各种短路而崩烧。绝缘电阻是否过低，可用摇表检测判断。要求电机绝缘电阻应大于0.5MΩ。绝缘电阻过低原因，一般是受潮、积尘、漏油、过载、散热不良、机械损伤、化学腐蚀造成绝缘老化、损伤等，针对这些采取烘干、清扫、消漏、减轻负载、避免损伤或腐蚀或更换等措施。如仍偏低，应用试验法找出故障点并进行修理。

5 结语

电动机安全运行，事关生命与财产安全。通过对电动机的准确选型，正确使用，定期监测和预防性维护，可以为电动机安全使用提供可靠的保证。