張紹濱

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司動(dòng)能供應(yīng)公司，黑龍江哈爾濱150036）

1 前言

在沖壓機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)加工中，鍛壓設(shè)備需要用壓縮空氣。5 L－4 0型空氣壓縮機(jī)是生產(chǎn)壓縮空氣設(shè)備的常用設(shè)備。在生產(chǎn)設(shè)備類別劃分中，空氣壓縮機(jī)屬于動(dòng)力設(shè)備。筆者多年來(lái)一直從事工廠的電力設(shè)備及動(dòng)能專供設(shè)備的維修工作。在多年的工作中，偶爾會(huì)遇到一些值得總結(jié)的特殊的技術(shù)問(wèn)題，今以一則高壓同步電動(dòng)機(jī)的故障現(xiàn)象、分析判斷、修復(fù)的過(guò)程為例加以總結(jié)。愿本文對(duì)同行的工作有一定的參考價(jià)值。

2 故障的現(xiàn)象

5 L－4 0型空氣壓縮配套的動(dòng)力機(jī)械為TK250-14/1 430I型同步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為定子額定電壓6 000V，定子額定電流2 5A，轉(zhuǎn)子額定激磁電壓44V，轉(zhuǎn)子激磁電流75A。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸與空氣壓縮機(jī)主機(jī)為直接連接方式，同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式為全壓直接啟動(dòng)。該設(shè)備自安裝投入使用以來(lái)一直工作正常，但不久后出現(xiàn)了奇怪的現(xiàn)象，啟動(dòng)時(shí)有類似轉(zhuǎn)子機(jī)械掃膛“打火”現(xiàn)象。

“打火”現(xiàn)象發(fā)生的具體過(guò)程是：當(dāng)定子加上額定高壓時(shí)啟動(dòng)的瞬間，轉(zhuǎn)子與定子之間有大約50mm長(zhǎng)的火花，火花持續(xù)時(shí)間大約2秒鐘。隨著啟動(dòng)過(guò)程的進(jìn)一步延續(xù)，火花消失。啟動(dòng)完成后，電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間觀察，無(wú)任何打火現(xiàn)象，定子，轉(zhuǎn)子回路和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路的指示儀表指示數(shù)值均為正常，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行正常。

3 故障檢查過(guò)程

在故障檢查時(shí)，首先對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械部分進(jìn)行檢查。先用塞尺檢查轉(zhuǎn)子和定子的間隙，未發(fā)現(xiàn)異常；其次，檢查電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子鐵心，并未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子之間有機(jī)械“掃膛”的痕跡，排除機(jī)械“掃膛”故障的可能性；再對(duì)轉(zhuǎn)子線圈進(jìn)行檢查，所有線圈外觀完好，未發(fā)現(xiàn)有擊穿或燒傷的痕跡。這樣的線圈內(nèi)局部短路或者電動(dòng)機(jī)外殼擊穿“打火”的可能性也被排除。經(jīng)反復(fù)分析，最后將故障的部位初步確定在同步電動(dòng)的轉(zhuǎn)子上。對(duì)轉(zhuǎn)子的檢查從兩個(gè)方面進(jìn)行，一方面使用塞尺對(duì)轉(zhuǎn)子短路環(huán)各個(gè)連接部分進(jìn)行直觀檢查，檢查其連接是否良好；另一方面是通過(guò)雙臂電橋?qū)﹄妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子短路環(huán)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量其直流電阻，通過(guò)測(cè)得的數(shù)值來(lái)分析判斷各短路環(huán)上各個(gè)連接處的連接是否良好。

具體的辦法如下：

（1）用0.03mm的塞尺對(duì)同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子短路板連接處進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)有個(gè)別短路板連接處有間隙。同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)短路板間隙處有油污，這說(shuō)明短路板連接不良。

（2）用雙臂電橋（筆者在處理故障時(shí)用的電橋型號(hào)是：QJ44型）按圖1所示分別接到L1、L2處測(cè)量直流電阻，其電壓值為3.7×10－5Ω，再將電橋接到L3、L4處,測(cè)量直流電阻,其電阻值為6×10－5Ω。對(duì)于L1-L2、L3－L4兩對(duì)測(cè)量點(diǎn)的確定，選擇原則上的幾何對(duì)稱。由于轉(zhuǎn)子上各幾何對(duì)稱點(diǎn)之間的導(dǎo)條數(shù)量和短路板接點(diǎn)相同，如果各短路板接處接觸正常（良好），則任何兩對(duì)幾何上對(duì)稱的點(diǎn)上的直流電阻基本上相同，最大相差也應(yīng)小于5%。而上述故障電動(dòng)機(jī)的L1－L2處、L3－L4處的直流電阻相差非常大。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，就有可能存在著很大的問(wèn)題，即接點(diǎn)處接觸不良引起的“打火”現(xiàn)象。為什么接觸不良會(huì)“打火”，這就要從電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程的原理來(lái)論述。

4 同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)原理

TK250-14/1430同步電動(dòng)機(jī)是一種異步啟動(dòng)、同步運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，同步電動(dòng)機(jī)從定子通入額定的三相交流電至準(zhǔn)同步狀態(tài)轉(zhuǎn)子線圈通入勵(lì)磁電流同步運(yùn)行前，可以把它視為一臺(tái)異步鼠籠電動(dòng)機(jī)。因?yàn)橥诫妱?dòng)機(jī)是在啟動(dòng)過(guò)程中“打火”,所以分析引起“打火”的原因時(shí)，就應(yīng)該運(yùn)用異步鼠籠電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的原理來(lái)對(duì)其進(jìn)行分析、判斷。當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電啟動(dòng)的瞬時(shí)，電動(dòng)機(jī)“鼠籠”導(dǎo)條在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，其內(nèi)部感應(yīng)出交流電，在轉(zhuǎn)子開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬間，導(dǎo)條和短路板上的電流和頻率最大，隨著時(shí)間的推移，轉(zhuǎn)速的不斷增加，電流和頻率逐漸減小，當(dāng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)入準(zhǔn)同步狀態(tài)時(shí)，控制系統(tǒng)將激磁投入，電動(dòng)機(jī)立即同步運(yùn)行狀態(tài)。這時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和短路板的電流和頻率為零。至此，同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程完成。

5 “打火”故障分析

根據(jù)同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的原理，結(jié)合同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子短路板之間的連接狀況，對(duì)同步電動(dòng)機(jī)“打火”的時(shí)間進(jìn)行綜合分析?！按蚧稹钡脑蚓褪钱?dāng)同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的瞬間，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及短路板之間存在著一個(gè)較大的電動(dòng)勢(shì)和電流，如這時(shí)導(dǎo)條之間或短路板之間接觸不良，就會(huì)在接觸不良處產(chǎn)生火花，也就是前面所說(shuō)的有“打火”現(xiàn)象。本文中所提到的在啟動(dòng)瞬間“打火”是因?yàn)榇藭r(shí)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的電動(dòng)勢(shì)最大，“打火”現(xiàn)象非常明顯，容易被人直接觀察到，隨著轉(zhuǎn)速的增加和電動(dòng)勢(shì)和電流的逐步減少，“打火”現(xiàn)象也越來(lái)越不明顯，無(wú)法觀察。

5 L-40型空氣壓縮機(jī)屬于往復(fù)式空氣壓縮設(shè)備，壓縮機(jī)工作時(shí)機(jī)械振動(dòng)較大，而機(jī)械振動(dòng)易引起緊固螺絲松動(dòng)。對(duì)于一臺(tái)運(yùn)行多年的拖動(dòng)往復(fù)式空氣壓縮機(jī)的同步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，電機(jī)上的螺栓出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象是有可能的。

另外，這里還有說(shuō)明一點(diǎn)，本文中分析故障時(shí)所有的電橋的型號(hào)為QJ44，這種電橋?yàn)槔闲吞?hào)的電橋。目前，能測(cè)量直流電阻的電橋型號(hào)很多。在處理故障時(shí)，也可以使用更好的測(cè)量?jī)x器和設(shè)備。

6 故障的處理過(guò)程

分析清楚同步電動(dòng)啟動(dòng)的原理和引起“打火”的原因后，就可以有目標(biāo)地采取相應(yīng)措施。

（1）將短路板之間的連接堅(jiān)固螺栓全部打開(kāi)；

（2）用細(xì)砂布打磨連接處，清除污垢直至表面處理干凈；

（3）將短路板重新按原來(lái)的安裝；

（4）將重新處理過(guò)的轉(zhuǎn)子按圖1的方式，用雙臂電橋進(jìn)行測(cè)量，檢查直流電阻的對(duì)稱性，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)處理后的同步電動(dòng)機(jī)各對(duì)稱部分的電阻為2×10-5Ω；

（5）最后重新開(kāi)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，“打火”現(xiàn)象消失，同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

7 結(jié)束語(yǔ)

（1）同步電動(dòng)機(jī)的“打火”原因不一定都是同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和定子之間的“掃膛”，以及由轉(zhuǎn)子或定子線圈對(duì)機(jī)體本身放電所引起的，特別是對(duì)于運(yùn)行多年的此類同步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，短路板接觸不良引起“打火”的可能性是存在的。此類故障要引起足夠的重視。

（2）在安裝同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，要用雙臂電橋面對(duì)轉(zhuǎn)子短路板進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果整理記錄在設(shè)備管理檔案中。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)有相類似的故障時(shí)可重新對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行測(cè)量，并將新測(cè)量的結(jié)果與原始測(cè)量記錄進(jìn)行比較，這樣有利于及時(shí)判斷出故障。