电机制造及其维护运行

2024-01-06孙义

防爆电机 2023年5期

关键词：铁心绕组绝缘

孙义

(佳木斯电机股份有限公司,黑龙江佳木斯 154002)

1 电机制造的特点

1.1 类型少

不同电机产品结合不同的电压、速度、保护等级、冷却方式、容量及负载要求等,可细分成诸多不同的规格和类型。同时在经济新常态背景下,人们对电机的性能、质量等参数提出了更为特殊的要求,这就使得电机产品的类型越来越复杂,制造难度不断增大。

1.2 相关因素复杂

对于电机制造而言,必须对电、磁、热与风之间的关系进行有效平衡,这是因为电机部件之间的机械、热效应及电磁的相互作用,一旦单个部件出现缺陷或是问题,往往会对整个电机系统带来很大的影响,导致电机无法正常运行甚至完全损坏。

1.3 制造工艺复杂

电机制造不仅涉及到常规机械制造中的机械加工技术,还涉及到铁心、绕组等零件的特殊技术,对制造人员的技术水平有着较高的要求,且电机制造质量也难以稳定[1]。以定子与转子绕组的嵌入为例,尽管大批量小规格的零件已经了自动包埋过程,然而大部分零件必须由人工操作完成。

1.4 原材料类型丰富多样

电机制造中除了用到一般的金属结构材料,还会用到绝缘材料、导磁材料及导电材料等,材料的类型和规格很多,部分新材料的开发,如:无溶剂浸渍漆与新型绝缘膜等,可能会在极大程度上影响电机结构与制造工艺。

2 电机制造的工艺要点

2.1 机座

在电机中机座制造过程中,操作人员必须严格按照设计图纸的标准与要求,保证各加工部位尺寸公差与粗糙度的合规性,还需将各加工面的形位公差控制在标准范围之内,其中机座加工的关键点在于:两端止口和内圆的同轴度、两端面对止口轴心线的跳度。为避免电机运行过程中发生定子铁心串动或是松动问题,必须保证内圆和铁心之间的紧度适当。针对有底脚的电机,应确保底脚平面和轴心线处于平行状态,且底脚孔与机座中心线保持左右对称。

2.2 端盖

在电机制造过程中,为保证定子和转子之间的空气隙的均匀度,就需要对端盖结构的刚度、止口与轴承室之间的尺寸精度、形位偏差进行严格把控,具体注意以下几点:(1)轴承室的尺寸公差、圆柱度和粗糙度。(2)止口的尺寸公差、圆柱度和粗糙度。(3)端面对止口轴心线的跳度。(4)止口端面至轴承室的深度,通常端盖壁厚必须大于等于5mm,加工余量超过3mm。

2.3 电机转轴

通常而言,电机的主轴建议选择45优质碳素结构钢,其加工流程包括:一是,预备加工,即圆钢调直→毛胚下料→平端面→打中心孔;二是,成形加工,即粗车→半精车→磨外圆→铣键槽等。电机转轴的加工关键在于:(1)铁心档直径。(2)轴承档直径和粗糙度。(3)转子铁心外径尺寸与粗糙度。(4)铁心外圆和转轴同轴度等。为有效避免电机运行期间转子铁心和风叶发生松动或是串动问题,必须保证转轴与铁心、风叶之间的紧度适当。

2.4 定子铁心

定子铁心加工制造的关键在于:铁心压装,即先对一定数量的冲片进行理齐和压紧处理,再将其固定成一个尺寸正确、外形整齐且紧密适当的整体。具体工艺流程包括:(1)铁心重量与叠压系数必须符合相关标准。如果铁心重量不足,会增大磁感应的强度增加,电机的铁耗增加及激磁电流增大,还会降低电机的功率因数与效率。(2)压力均匀,紧密度适宜。在电机运行过程中,铁心将会承受电磁与热力综合作用,如果其过松,那么一定长度内冲片数会减少,造成导磁截面不足,还会产生振动噪音,致使绝缘被损坏;如果铁心被压的过紧,将会降低片间绝缘电阻,导致铁耗剧增;如果压力不均,过紧位置的绝缘很可能被损坏[2]。(3)几何尺寸必须准确。必须严格设计图纸的要求和规定,对铁心总长度、槽形尺寸、径向通风槽的尺寸等进行严格把控。

2.5 转子铸铝

在表面质量方面,转子铸铝的端环、风叶和平衡柱不可出现裂纹,端环表面缩孔的大小和深度小于端环高度的20%;风叶和尖角残缺小于3mm。在尺寸方面,如果转子铁心长度小于160mm,那么允许公差为+2.0mm,如果转子铁心长度大于等于160mm,那么允许公差为+2.5mm。针对端环外圆和铁心外圆,若铁心外径小于100mm,最大偏摆必须小于等于1mm;若小于250mm,最大偏摆必须小于等于2mm;若在250至400mm之间,最大偏摆必须小于等于3mm;若大于400mm,最大偏摆必须小于等于4mm。同时转子槽斜度的偏差应控制在±1.0mm之内。转子外圆表面斜槽线应当处于平直状态,且从槽斜线上看,转子错片应当小于0.5mm。对于转子铸铝内部质量的控制,应当保证没有断条、气孔、裂纹、缩孔等问题。

2.6 绕组

绕组是电机的核心部件,也是非常容易损坏的薄弱环节。基于此,在电机制造过程中,必须严格把控绕组的加工工艺流程,具体包括:(1)线圈制造方面,保证绕线线径和匝数符合设计要求,任何线圈接头严禁超过一处,接头应在端部斜边位置,严格按照相关标准进行包扎;线圈必须排列整齐,无交叉,保证绝缘的完整性,保证多匝线圈匝间和对地绝缘的可靠性与有效性;在嵌线前,应清理干净铁心,修整定子表明与槽内凸出之处;选择质量合格、结构尺寸符合标准的绝缘材料,保证绕组槽绝缘、相间绝缘与层绝缘之间的可靠性;清理槽楔表面的杂质,保证平整光滑, 插入时保证对绕组绝缘无影响,应有适当紧度,且端部不可出现破裂等。(2)绕组浸漆干燥,对于电机绕组绝缘而言,必须做好浸漆干燥处理,先是严格按照相关规范与要求对绕组进行多次浸漆,然后依次进行预烘、浸漆、干燥等操作,注意浸渍漆均匀透明,没有杂质和块状物质,也没有发生变质。漆的粘度满足相关工艺要求;同时经烘干处理的绕组表面漆膜色泽必须保证均匀一致,表面没有裂纹和皱痕等。

3 电机维护运行的方法

3.1 日常巡检

一是,温度检测。电机运行期间会散热,因为其本身配备了散热装置,在电机处于正常运行状态时,其温度会处于动态平衡的状态。而电机的绝缘材料往往会受到温度的影响,如果电机的温度太高,将会加快绝缘材料的老化速度,缩短电机的使用年限。所以在日常巡检过程中,相关人员需要使用专门的测温仪器对电机的温度进行检测,再结合检测结果和电机运行负荷状态来分析电机的温度情况,如果温度异常,则表明电机运行可能存在安全隐患,需要及时找出隐患,查明原因。

二是,电流监视。在电机运行期间,如果电流大小超过相关标准数值,那么表明电机处于超负荷运行状态,存在安全隐患,所以相关人员必须严格监视电机运行时的电流情况,一旦出现电流过大的情况,必须对电机进行及时、严格的检修。

三是,电压监视。为保证电机的安全运行,需要在其电源位置安装一只电压表与转换开关,以发挥防患于未然的作用。如果电机运行是电压过低或是过高,相关人员应及时关闭电源,明确电压异常的主因,尽快排除故障。

四是,异常情况检查。在电机日常巡检过程中,需要对其振动、气味、响声等进行严格检查,明确是否存在尖叫声或是摩擦声,或是存在其他异常声音。通常情况下,电机运行期间无故障问题时,不会出现异味,也不会发出大声响。如果电机出现强烈振动、噪声和异味,就必须关闭电源,找出故障问题。

五是,电机轴承工况进行检查。相关人员可借助测温枪对电机前、后轴承的温度进行检测,确认其温度是否符合标准,通常轴承温度不可高于80℃。在这一过程中,需要对轴承问题进行详细记录,若轴承温度太高,需分析润滑情况如何、是否存在磨损问题等。另外,需检查轴承盖是否存在漏油情况,再确认轴承声音是否存在异常,若不正常,应立即清洗或更换轴承,从而保证轴承的安全性和可靠性。

3.2 电机的加油与试验检查

对于电机运行而言,必须确保内部轴承的高效运转,才能够保证其运行的安全性与稳定性。如果轴承存在故障,那么电机的运行就会出现异常,所以对电机进行加油就显得尤为重要,还需做好电机的试验检查工作。

一是,定期加油。通过定期使用专门的润滑油对电机进行加油,能够有效降低轴承散发的温度。电机的轴承分为滚动轴承与滑动轴承。需要结合电机的大小和具体使用情况,对其进行定期加油。

二是,定期试验和检查。当电机长时间不曾启动时,将会造成电机内部的绝缘体和轴承润滑油油质发生变化。所以应按时对电机进行试验与检查,即对电机的冷却风扇进行严格检测,确认电机的接线盒内接线端子的螺丝是否被损坏,接线板是否存在裂纹等,还需检查电机的绝缘性,确认直流电阻是否处于平衡状态等。

3.3 电机的检修

一是,检修前期准备。在开展电机检修工作前,需要组织所有相关人员进行专业、系统的培训,使之掌握电机检修的的具体工作内容、技术要点及相关注意事项,然后结合电机的实际情况对工作人员进行明确分工,最后规范性的开展检修工作。

二是,电机的解体检修。在解体前,需要先对电机绕组的电源阻值进行测量,并记录相关测量数据信息,再清扫电机,将联轴器、电机转子轴上的零部件等拆除,注意拆除动作必须平稳且速度均匀。在完成解体以后,需要对以下内容进行检查:(1)铁心是否存在松动、锈蚀等情况。(2)线圈是否存在压痕、温度太高等情况。(3)电机的引出线是否完整。(4)转轴是否弯曲,轴颈是否磨损。(5)转子与转轴之间是否紧固、无断条问题等。