1、三相异步电动机的保护研究设计论文毕 业 设 计(论文)(说 明 书)题 目: 三相异步电动机的保护设计姓 名: 刘智杰 学 号: 20092003978 平顶山工业职业技术学院2011 年 * 月 * 日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 (论文) 任 务 书姓名刘智杰专业班级 电气自动化 4 班 任 务 下 达 日 期 2011 年 9 月 25 日设计(论文)开始日期 2011 年 10 月 10 日设计(论文)完成日期 2011 年月 日设计(论文)题目:三相异步电动机的保护设计 A?编制设计 B?设计专题(毕业论文)指 导 教 师马 超 系(部) 主 任韩 莉 2011 年月 日平顶
2、山工业职业技术学院毕业设计(论文)答辩委员会记录自动化与信息工程 系 电气自动化专业,学生刘智杰于 2011 年 * 月 * 日进行了毕业设计(论文)答辩。设计题目:专题(论文)题目:指导老师:答辩委员会根据学生提交的毕业设计(论文)材料,根据学生答辩情况,经答辩委员会讨论评定,给予学生毕业设计(论文)成绩为。答辩委员会人,出席 人答辩委员会主任(签字): 答辩委员会副主任(签字):答辩委员会委员:, , , , , 平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)评语第 页共 页学生姓名: 刘智杰 专业 电气自动化 年级 09 级毕业设计(论文)题目: 三相异步电动机的保护设计 评 阅 人:指导教师:
3、 (签字)年月日成 绩:系(科)主任: (签字)年月日毕业设计(论文)及答辩评语:摘要近几十年来,随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展,中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是乡镇企业及家用电器的迅速,更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用,它的使用、保养和维护工作也越来越重要。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行保护。三相异步电动机应用非常广泛,无论是在工厂内、商业楼内甚至居民楼内都能见到它们的身影,假如没有三相异步电动机工厂将无法运转、商场将无法正常营业。通常所见的电动机在商场主要应用形式供暖系统、空
4、调器、排风风机、排烟风机、消防系统、供水系统。但在使用中电动机又会出现各种各样的问题,比如因负载超过电机的额定工作量、因散热条件问题及电机本身的原因引起的温度过高、因机械原因过工作失误造成的缺相,为保证电动机的正常工作及工厂、商场的正常运营我们必须尽可能减少电动机出现故障。电动机的故障分两部分:一部分是机械原因。例如轴承和风机的磨损或损坏。另一部分是电磁故障。电磁故障原因有电动机的过载、断相、过电压、欠电压和短路都能使电动机受损和毁坏。 电流互感器,它是采用电流的所有保护的电流回路都要接自电流互感器,例如,过电流保护,电流速断,功率方向,零序电流,负序电流,差动,低周电流闭锁(自动装置)等等。
5、同样的,电压互感器,它是采用集电压的的所有保护的电压回路都要接自电压互感器,例如,过电压保护,低压保护(低压保护是当电源电压低于设定值时,保护电路就动作,并发出报警信号),备自投(自动装置),功率方向,同期,低周(自动装置),阻抗,零序电压,负序电压,等等。关键词:三相异步电动机 电机保护 工作原理 运行维护第 1 章 绪论1.1 选题背景我国的电动机保护装置大约经历了全面仿苏、自行设计、更新换代、智能化发展等几个阶段。值得一提的是由于近年来微处理器技术的发展,给电动机保护向智能化、多功能化方向发展提供了硬件平台,使得电机保护进入了一个飞速发展的阶段。我国对电动机保护的研究已有半个世纪之久,各
6、类保护装置也层出不穷。最早的熔断器能简单的视线短路保护,但由于熔断器的熔体在制造工艺、时效和安装上存在随机“缺陷”,加上熔断器熔断后又会造成电动机断相运行,起保护能力相当有限。热继电器能实现电动机因果在而引起的过流保护,具有结构简单、使用方便以及较好的反时限保护特性。在工矿企业的电气传动生产设备中,1.2 三相异步电动机保护设计在国民经济中的意义电机是与电能的生产、传输和使用有着密切关系的电磁机构。电动机是一种电能到机械能的能量转换设备,是动力设备中的主力军。由于三相异步电动机具有结构简单、价格低廉、机械特性较好、运行维护方便等优点。在日常生活和工业生产等国民经济中获得了非常广泛的应用。如家电
7、、机械加工、冶金、煤炭、石油、化工及交通运输等离不开电机。我国电动总装机容量约占全部用电设备总容量的 75%以上,而耗电量约占总发电量的 70%以上。然而电动机的故障率也居各种电气设备之首。日本电气协会 PM 研究会对供电1000kw 以上的 652 个工厂中的异步电动机、特殊电动机、变压器及其它等 14 种电气设备故障率进行了调查分析,结果表明故障率最高者为电动机,高达 38.1%。在电动机实际使用过程中,恶劣的运行环境以及超技术条件运行,是导致电动机各类故障的主要原因。电机故障或损坏带来的直接和间接损失是相当巨大的。另外,由于电机的故障、损坏所造成的其它事故以及导致工厂停产所造成的间接损失
8、则更为巨大。由此可见,在国民经济中,电动机不但是为数众多、应用面广的动力设备。而且又是最为薄弱的环节。做好电动机保护的设计对国民经济有着重要的意义。.1.3 三相异步电动机的现状 目前,电动机的用电量平均占世界各国总用电量的 40%以上,占工业用电量的 60%以上。一些国家和地区的用电量占工业用电总量的比例如表 1 所示。据美国、欧盟等统计,电动机用电量约占总电量的 42%-50%,三相异步电动机的用电量站电动机总用电量的 90%左右;37KW 及以下电动机占电动机总装机数95%以上、占电动机总用电量的 50%左右表 1 一些国家/组织电动机用电量占工业用电量比重国家/组织名称 电动机占工业用
9、电量比较欧盟 69%美国 80%(占全国用电量的70%)日本 61%法国 67%俄罗斯 60%第二章三相异步电动机的保护要求2.1.电动机运行中的保护要求对运行中的电动机应经常检查它的外壳由无裂纹,螺钉是否脱落或松动,电动机有无异响或震动等。监视时,要特别注意电动机有无冒烟和异味出现,若闻到焦糊味或看到冒烟。必须立即停止检查处理。对轴承部位,要注意它的温度和声音。温度升高,响声异常则可能是轴承缺油或磨损。用联轴器传动的电动机,如果中心校正不好,会在运行中发出响声,并伴随着发生电动机振动和联轴器螺栓胶垫的迅速磨损。这时应重新校正中心线。若带传动的电动机,应注意带不应过松而导致打滑,也不能过紧而使
10、电动机轴承过热。三相电流和输入功率是否正常,三相电压、电流是否平衡,有无波动现象。有无其他方面的不良因素。在发生以下故障时,应立即停机处理:1.人身触电事故。2.电动机冒烟。3.电动机剧烈振动。4.电动机轴承发热严重。5.电动机转速迅速下降,温度迅速升高。2.2.三相异步电动机启动前的准备 对于安装或久为运行的电动机,在通电使用之前必须先做下列检查,以验证电动机能否通电运行。1.安装检查了解电动机名牌所规定的事项;电动机是否适应安装条件、周围环境和保护形式;要求电动机配置灵活、螺栓拧紧。轴承运行无阻、联轴器中心无偏移等;检查配线尺寸是否正确,接线柱是否有松动现象,有无接触不良的地方;检查接线是
11、否正确,机壳是否接地良好。2.绝缘电阻检查要求用兆欧表检查电动机的绝缘电阻,包括三相相间绝缘电阻和三相绕组对地绝缘电阻,测得的冷态绝缘电阻一般不小于 10 兆欧。3.电源检查检查电源开关,熔断器的容量、规格与继电器是否配套;一般当电源电压波动超出额定值+10%或-5%时,应改善电源条件后投入运行。4.启动、保护措施检查检查传动带的张紧力,是否偏大或偏小;同时检查安装是否正确,有无偏心。用手或工具转动电动机的转轴是否转动灵活,添加的润滑油量和材质是否正确;集电环表面和电刷表面是否脏污,检查电刷的压力、电刷在刷握内活动情况以及电刷短路装置的动作是否正常;检查电动机的启动方法,确定电动机的旋转方向。
12、要求启动设备接线正确(全压启动的中小型异步电动机除外),电动机所配熔丝的规格合适,外壳接地良好。以上各项检查无误后,方可合闸启动。2.3.启动时应注意的事项1.合闸前必须经过启动前所要求的检查内容。特别要检查电动机和拖动机械附近是否有异物。2.合闸后,若电动机不转,应迅速、果断地拉闸,以免烧坏电动机。3.电动机启动后,应注意观察,若有异常情况,应立即停转。待查明故障并排除后,才能重新合闸启动。4.启动电机后,如发现转动慢或声音异常,要切断电源后再检查,不排除故障,不可再合闸启动。5.笼型转子电动机采用全压启动时,短时间内连续启动的次数不宜过于频繁。对功率较大的电动机要随时注意电动机的温升。6.
13、启动电机后要注意启动操作顺序,如果是手动操作的演示控制设备,更要注意启动过程是否正常。7.绕线转子异步电动机启动前,应注意检查启动电阻是否接入。接通电源后,随着电动机转速的上升而逐渐切除启动电阻。8.几台电动机由同一台变压器供电时,不能同时启动,应从大到小逐渐启动。以免线路上启动电流过大,电压降太多,使周围电气设备工作受到影响。24.电动机启动后要检查哪些内容1.检查电动机旋转方向是否正确。2.在启动加速过程中,电动机有无振动或异常声响。3.启动电流是否正常,电压降大小是否影响周围电气设备的正常工作。4.启动时间是否正常。5.负载电流是否正常,三相电压电流是否平衡。6.启动装置是否正确。7.冷
14、却系统和控制及系统动作是否正常。2.4.三相异步电动机的常见故障及解决方法1.通电后电动机不能转动,但无异响,也无异味和冒烟。 (1)故障原因电源未通(至少两相未通);熔丝熔断(至少两相熔断);过流继电器调得过小;控制设备接线错误。 (2)故障排除检查电源回路开关,熔丝、接线盒处是否有断点,修复;检查熔丝型号、熔断原因,换新熔丝;调节继电器整定值与电动机配合;改正接线。 2.通电后电动机不转,然后熔丝烧断 (1)故障原因缺一相电源,或定干线圈一相反接;定子绕组相间短路;定子绕组接地;定子绕组接线错误;熔丝截面过小;电源线短路或接地。 (2)故障排除检查刀闸是否有一相未合好,可电源回路有一相断线
15、;消除反接故障;查出短路点,予以修复;消除接地;查出误接,予以更正;更换熔丝;消除接地点。 3.通电后电动机不转有嗡嗡声 (1)故障原因定、转子绕组有断路(一相断线)或电源一相失电;绕组引出线始末端接错或绕组内部接反;电源回路接点松动,接触电阻大;电动机负载过大或转子卡住;电源电压过低;小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬;轴承卡住。 (2)故障排除查明断点予以修复;检查绕组极性;判断绕组末端是否正确;紧固松动的接线螺丝,用万用表判断各接头是否假接,予以修复;减载或查出并消除机械故障,检查是还把规定的面接法误接为 Y;是否由于电源导线过细使压降过大,予以纠正,重新装配使之灵活;更换合格油脂;修复
16、轴承。 4.电动机起动困难,额定负载时,电动机转速低于额定转速较多 (1)故障原因电源电压过低;面接法电机误接为 Y;笼型转子开焊或断裂;定转子局部线圈错接、接反;修复电机绕组时增加匝数过多;电机过载。 (2)故障排除测量电源电压,设法改善;纠正接法;检查开焊和断点并修复;查出误接处,予以改正;恢复正确匝数;减载。5.电动机空载电流不平衡,三相相差大 (1)故障原因重绕时,定子三相绕组匝数不相等;绕组首尾端接错;电源电压不平衡;绕组存在匝间短路、线圈反接等故障。 (2)故障排除重新绕制定子绕组;检查并纠正;测量电源电压,设法消除不平衡;峭除绕组故障。 6.电动机空载,过负载时,电流表指针不稳,摆动 (1)故障原因笼型转子导条开焊或断条;绕线型转子故障(一相断路)或电刷、集电环短路装置接触不良。 (2)故障排除查出断条予以修复或更换转子;检查绕转子回路并加以修复。 7.电动机空载电流平衡,但数值大 (1)故障原因修复时,定子绕组匝数减少过多;电源电压过高;Y 接电动机误接为 ;电机装配中,转子装反,使定子铁芯未对齐,有
