3.2　高压电动机

3-50　高、低压电动机是如何区分的？何种情况下应使用高压电动机？

　　高、低压电动机是按其额定电压的高低来区分的。当电压超过500V时，称之为高压。因此，电动机的额定电压为低压时就是低压电动机，电动机的额定电压为高压时就是高压电动机。

常用低压为三相380V及单相220V，而在大、中型企业中，由于设备的容量较大，除了低压外通常还要使用到6kV或10kV的高压。当电压一定时，电动机的功率越大则其电流越大。所以，当电动机的功率较大时（一般超过200kW以上），就要考虑使用高压电动机。这样做的目的一是为了减少制造成本，二是为了使用的方便。如一台600kW、2极的异步电动机，如做成380V的使用电压，其额定工作电流达到1043A。该电动机在制造时其定子绕组铜棒，由于通过的电流较大，焊接要求很高，制造工艺复杂，因而成本较高，比相同容量的高压电动机造价几乎翻一倍。且使用时由于电流大，供电电缆导线截面积很大而且长度不能太长，对接线的要求较高，所以使用很不方便。但是，当电动机改成6000V的使用电压时，其工作电流仅70A左右，无论是制造还是使用，都带来很大的方便。

3-51　高压电动机的型号字母代表什么含义？

常用的高压电动机型号如下。

JK——一种较老式的交流异步电动机，是开启式空气冷却电动机；

Y₂——较新型号，是一种全封闭自扇冷式异步电动机；

YB、YB₂——全封闭自扇冷式防爆异步电动机；

YKK——全封闭式，电动机内部空气循环与外部换热器进行换热冷却，外部换热器用空气来冷却的异步电动机；

YKS——全封闭式，电动机内部空气循环与外部换热器进行换热冷却，外部换热器用水来冷却的异步电动机；

YR——全封闭自扇冷绕线转子式异步电动机；

YRKK——全封闭式，电动机内部空气循环与外部换热器进行换热冷却，外部换热器用空气来冷却的绕线转子异步电动机；

紧跟型号后面的数据对老式的JK系列电动机是指功率，现在的电动机都是指中心高，再后面是电动机的极数，电动机的型号主要由这些重要参数组成。

3-52　同步电动机与异步电动机在结构上有何区别？

同步电动机由于其转子的转速与定子磁场的旋转速度一致而称为同步电动机，为此同步电动机的转子上需要与定子极数相同的磁极，磁极上安装转子励磁绕组，高转速时使用隐极式转子，低转速的使用凸极式转子。需要专用直流电源来为励磁绕组励磁，外部直流电源可通过滑环引入转子绕组，如用同轴励磁发电机作电源又分直流励磁发电机和交流励磁发电机，直流励磁发电机仍需用滑环引入转子绕组，而交流励磁发电机可以做成转子输出电源并经过安装于转子上的旋转整流硅和投入装置将直流电直接送入转子绕组（简称无刷励磁）。同步电动机在转子铁芯表面安装有阻尼铜条，两端用短路环短路，类似于异步电动机的转子笼，是为了电动机启动和运行时保障转子转动平稳的。阻尼铜条有一定的阻值要求，这是为了提高启动时的转矩，但也不能太大，否则同步电动机牵入同步的转矩会变小，造成牵入同步的困难。

异步电动机由于其转子的转速与定子不同而得名，其转子的转速比定子磁场的旋转速度要慢。异步电动机的定子结构与同步电动机的完全一样，异步电动机的转子磁场由转子铁芯上的笼条因转子转速慢于定子磁场而被其切割产生感生电流而得，因而并不需要专用的转子励磁电源，所以其转子结构很简单，只要一根根铜或铝条插入转子铁芯中，在铁芯两端用短路环将这些导电条短路即可。因转子导体的形状类似笼，因此这种异步电动机也叫笼式异步电动机。另外，为了调速或改变启动特性，异步电动机的转子绕组也有线圈式的，并将其三相用滑环引出，这种异步电动机称为绕线式异步电动机。转子绕组中可通过滑环串入电阻或频敏变阻器来实现调速或提高启动转矩。

异步电动机转子旋转磁场的转速是由感应电流产生的旋转磁场速度加上转子本身的转速，由于它始终能与定子磁场的转速保持同步，因此无论转子在什么转速都能产生转矩，所以异步电动机不需要专门的启动装置，也不会像同步电动机一样出现失步的情况。

异步电动机与同步电动机的通风散热及附件等基本相同。由于笼式异步电动机结构简单，维护方便，所以应用最为广泛。同步电动机由于转速恒定，效率及功率因数高，在某些大型及转速要求较高的场合得到较多使用。

3-53　高压电动机的端部为什么要用端环固定？

高压电动机的绕组都是成型线圈，在每个线圈排列整齐的电磁线外是主绝缘，线圈的端部是悬空的，且每个线圈之间有一定的间隙。电动机在工作时，线圈导体中有电流通过，由于端部导体基本上是平行的，所以这些导体之间就会产生电磁力。由于线圈中通入的是交流电，电磁力的大小也会改变。同一极相组之间的电流方向相同，它们之间产生吸引力；相邻极相组之间的电流方向有时会相反，它们之间产生排斥力。这些引力与斥力因为大小在改变，使得端部产生振动。极数少的电动机端部较长，产生的力比较大，造成的振动影响就大。另外在电动机启动的时候，电流是额定电流的6倍左右，产生的力也是正常运行时的6倍左右，对端部的影响更大。

电动机的端部线圈由于受力的影响而振动会引起损坏，因此必须对端部线圈进行固定。常用的固定措施就是在线圈的背面圆周用端部护环固定，如图3-20所示。每只线圈的端部背面都与端环间绑扎牢固，端部线圈的内圆周用绦玻绳进行固定。端环通常使用支架固定在定子铁芯两端的压铁上。经过固定的电动机的端部线圈可以长期承受电动力的影响而不致损坏。

3-54　高压电动机有哪些常用的冷却方式？各有什么特点？

电动机在使用过程中由于各种损耗的存在，使温度不断升高，如不能很好地对其进行冷却，会影响电动机的使用寿命。高压电动机的功率一般都较大，其损耗功率的绝对值也就大，为了正常使用，冷却尤其重要。

对于开启式电动机，一般采用环境空气直接进入电动机内部进行冷却，冷空气将电动机热量直接带走并排出到周围的环境中。空气在电动机内部的行走路线主要有三种。一种是轴向，冷空气从电动机一端进入，从另外一端排出。因只要一端装风扇，所以能装较大直径的风扇，冷却效果比较好，铁芯结构较紧凑。缺点是通风损耗较大，沿电动机轴向的温度分布不均匀，一般用于容量较小的电动机。另一种是径向，冷空气从两端进入，从铁芯的径向通风道排出。其缺点是因两端均要装风扇，故风扇的外径只能小于转子的外径，限制了风扇的能力，且需要有径向通风槽，使电动机尺寸略大。优点是由于使用轴流风扇，通风效率较高，散热面积较大，沿电动机轴向的温度较均匀。还有一种是轴向与径向复合通风，它是结合轴向与径向二者通风的优点而设计的，具有较好的通风冷却效果，且温度较均匀，但结构较复杂。

对于封闭式电动机，在机壳内空气的流动与开启式类似。封闭式电动机与开启式电动机冷却方式的最大差异之处在于封闭式电动机冷却时需要将机壳内的热空气与外界的冷介质换热，最常用的介质是空气，其次是水。当用空气作冷却介质时，通常用与电动机同轴的外风扇来产生风压驱动外界空气；如用水冷，则需专用水泵来驱动循环冷媒水在冷却水箱中循环对机壳内的热空气进行冷却。通常1000kW以下的电动机使用风冷，而1000kW以上的电动机大多采用水冷式的冷却方式。

3-55　高压电动机的定子线圈在修后或更换后应做哪些试验？

为了确保高压电动机在修理后可靠使用，应对其定子线圈做必要的试验。试验主要分为导体的直流电阻和线圈的绝缘强度两个方面。

对于线圈只做清理的正常中修，一般是做预防性试验，测量线圈的直流电阻和耐压试验。使用直流双臂电桥测量线圈导体的直流电阻，三相之间的偏差不应大于2%；线圈绝缘做工频交流耐压试验，耐压值为1.5倍额定电压，时间1min。如线圈绝缘在试验中发现不正常现象时，则应进一步对其做介质损试验。

如果修理中对线圈绝缘进行过局部处理，可参照预防性试验来做。如果局部更换线圈，更换的部分在与原线圈连接前要单独做试验，耐压值2.5倍额定电压，与旧线圈连接后再做试验与预防性试验相同。

如果定子线圈进行了整体更换，则线圈绝缘的工频交流耐压值为2.5倍额定电压，时间1min。线圈导体直流电阻使用双臂直流电桥测量，三相能分开时，尽量分开来做。

3-56　高压电动机在安装时定、转子间隙有何要求？

高压电动机的功率较大，气隙也比较大。电动机在安装时，尽量做到气隙均匀。如果气隙不均匀，不仅会造成单边磁拉力，而且会引起电流的波形畸变。当气隙偏差太多时可能引起定、转子摩擦，使电动机无法正常运行。

一般高压电动机的气隙不均匀度是指气隙的实测数值与均匀气隙差的绝对值占平均值的百分数，一般规定此差别不应超过10%。测量时一般测上、下、左、右四处，如电动机的实际制造时的均匀气隙不知道时，可用所测四点的气隙值求算术平均数代替。测量时一定要用定子与转子的铁芯表面来测量，不能让塞尺掉进定子或转子铁芯的槽中，尽量在平整处测量。如铁芯较长时要测量两端的气隙，并且都要符合规定的要求。图3-21是一台型号为YK1600-2/990的高压异步电动机在修理前的实测定、转子气隙值。从图3-21中数据可以计算出，此电动机的均匀气隙值（即用实测值的平均值求得）为3.95mm。最大绝对误差为

ε=4.8-3.95=0.85mm

相对误差为

（0.85÷3.95）×100%=21.5%

这已经远远超过最大误差允许值，因此必须要对定、转子气隙进行调整。调整后的气隙值如图3-22所示。

此时电动机定、转子气隙的绝对误差为

ε=4.2-3.95=0.25mm

相对误差为

（0.25÷3.95）×100%=6.3%

这个误差已在合格范围内，可以进行安装。在安装过程中，条件允许的时候应尽量使气隙的误差达到最小。如果电动机定子铁芯变形（对直径较大的电动机，容易造成电动机上、下间的直径变大），可分别按左右及上下的气隙值来做调整。

3-57　同步电动机有几种启动方式？是如何工作的？

同步电动机的启动主要分同步启动和异步启动两类。

同步启动法由发电机组供电或变频器供电，这二者都是先用辅助电源从低频开始将同步电动机由低速拉至额定转速，然后再切换成电网电源供电，同步电动机进入正常工作状态。另一种同步启动法是用外动力将同步电动机驱动至额定转速，然后再合上电源，让同步电动机进入正常工作状态。此法类似于同步发电机的启动。同步启动法比较平稳，对电网的冲击小，但启动技术较复杂，需要一套电源机组或变频器或驱动装置。同步启动法适用于大容量高速同步电动机，尤其在负载转矩及GD²均很大时。

一般除了高速大功率的以外，同步电动机大多采用异步启动。异步启动时定子绕组可直接接通额定电压，也可以降低电压来启动。降低电压时可以降低启动电流，但启动转矩也会降低，应综合考虑这一点。在条件许可时，并应优先考虑全压启动。

异步启动的启动转矩由转子阻尼铜条的感应电流或无阻尼环的实心磁极的涡流产生。异步启动时，为了避免励磁绕组在开路的情况下感应的高电压击穿其绝缘，必须将励磁绕组分段开路或短接起来。但短接的励磁绕组中会流过较大的感应电流，这个电流与定子三相旋转磁场相互作用而产生的转矩，使得电动机的合成转矩在一半同步转速附近变小，出现最小转矩，即所谓单轴转矩效应。所以，启动时励磁绕组回路中应串联一个启动电阻器，再予以短接，电阻器的电阻值约为励磁绕组的5～10倍，以限制感应电流，而提高最小转矩和牵入转矩。在无阻尼环的实心磁极同步电动机中，转子在电路方面很不对称，单轴转矩效应较为严重。对此，可将启动电阻值增加到励磁绕组电阻的10～20倍，但应注意励磁绕组端头的电压是否过高。当电动机达到亚同步转速（即约为95%同步转速）时，切除启动电阻而通入适当的励磁电流，转子磁极随即建立起不变的极性，此时转子将在同步转速附近作周期性振荡，经过几个衰减振荡之后被牵入同步，完成启动过程。

选用什么样的同步电动机启动方式，需从电网容量、电动机的特性以及负载机械的特性三方面来综合考虑，选择适当的启动方法。

3-58　同步电动机转子表面的阻尼铜条有何作用？

同步电动机的转子阻尼铜条常用黄铜、紫铜或铝青铜做成，两端阻尼短路环用紫铜做成。其作用有二：一是类似于异步电动机的笼条，在同步电动机启动的时候产生启动力矩；二是在同步电动机运行时起到减轻转子振荡的作用。

同步电动机所带的负荷不一定都是恒定不变的，负荷的改变或不稳会使同步电动机发生振荡现象。振荡时，同步电动机的转速、电流、功率以及转矩等均将发生周期性变动，这些量的振荡振幅甚至可能达到危险的数值，严重时导致同步电动机失步。因此，有必要采取有效措施来减小同步电动机的振荡，在转子上装设阻尼绕组是重要措施之一。当同步电动机转子在同步速度正常运转时，阻尼绕组与定子旋转磁场之间是相对静止的，但当同步电动机转子发生振荡时，安装在转子表面的阻尼绕组与定子旋转磁场之间就会产生来回的相对运动。当转子的速度超过同步速时，阻尼绕组中的感应电流产生的力矩是阻力矩，迫使转子的速度降低到同步速；当转子的速度低于同步速时，阻尼绕组中的感应电流产生的力矩是动力矩，迫使转子的速度升高到同步速。阻尼绕组就是这样来减小转子运行时的振荡。

3-59　同步电动机转子绕组通常怎么连接？有什么注意点？

同步电动机的转子绕组大多采用裸铜线单排扁绕，对于3000r/min的两极同步电动机做成隐极式的，速度较慢的同步电动机做成凸极式的。同步电动机的转子绕组通常采用串联方式来连接，串联连接时，因励磁电压不能很高，转子绕组的导线截面积就较大。转子绕组也有并联或串并混合连接的，做成并联连接的转子绕组可以使用较小截面积的铜线绕制，这样在绕组制作时比较方便。转子绕组的连接线由于悬空，所以应注意其运行时所受离心力的影响，必要时采取措施对它进行加固；另外，连接线要考虑其受热胀冷缩的影响，可采用圆弧形连接来抵消，必要时采用软连接。

3-60　同步电动机的励磁方式通常有哪些？

同步电动机采用的励磁方式有直流发电机励磁、可控硅励磁及无刷励磁等。

3-61　灭磁电阻有何作用？

灭磁电阻有如下两个作用。

（1）同步电动机启动过程中，由于转子未达到同步转速，定子旋转磁场会在转子磁极绕组中产生感应电压，这个电压很高，而转子绕组的绝缘并不是按高压来设计制造的，所以如果不采取措施，会损坏转子绝缘。启动时投入励磁电压前，将励磁绕组用灭磁电阻器短接可以降低励磁绕组上的电压。灭磁电阻器的阻值为励磁绕组阻值的7～10倍，当转速达到亚同步转速后，将电阻器切除并投入励磁。

（2）同步电动机停机时，由于励磁绕组中的磁场能量不能一下释放掉，会造成励磁绕组两端产生过电压，这不仅对励磁绕组的绝缘产生危害，而且对与其相通的电子元件也会造成危害。因此，停机时应尽快利用灭磁电阻将励磁绕组两端短接使转子磁场能量释放掉。

3-62　灭磁电阻在什么情况下容易损坏？

灭磁电阻仅在同步电动机的启动和停机时接通，这个时间是很短的，一般仅几秒钟。因此，灭磁电阻都是按短时工作制设计的。如果灭磁电阻长期通电，会使灭磁电阻过度发热而烧坏。能造成灭磁电阻长期通电的可能有如下几种：

（1）与灭磁电阻串联的续流二极管击穿导通，使得同步电动机在转子投入励磁电压的同时，也给灭磁电阻投上了励磁电压，造成灭磁电阻损坏；

（2）同步电动机在轻载时，励磁电源故障造成同步电动机运行在异步状态，此时，转子绕组中会产生感应电压，造成灭磁电阻长时间带电而损坏；

（3）同步电动机在长时间停机后绝缘会下降，尤其在潮湿天气，有时会用低压交流电来接在定子绕组上进行烘烤，此时转子励磁绕组上会产生感应电压，造成灭磁电阻长时间带电而损坏。

因此，如出现灭磁电阻烧坏的故障，应从以上几个方面进行检查并排除。

3-63　高压电动机的轴电压是如何产生的？有什么危害？应采取什么防范措施？

　　高压电动机一般容量较大，其体积就大，在制造中容易出现磁路不平衡的情况，如硅钢片磁化特性的差异，气隙的不均匀等。另外，定子绕组的不平衡，三相电源的不平衡，励磁绕组的匝间短路，异步电动机的转子断条等。这些都能使电动机的定子铁芯产生沿铁芯圆周的交变磁场，从而在电动机的转轴上出现感应交流电压，这就是轴电压。

轴电压达到一定值时，可击穿轴承的油膜，并通过端盖机壳或轴承座与基础形成回路产生轴电流。轴电流会引起轴瓦和轴颈或轴承的滚子与滚道产生点状灼伤，严重时甚至破坏轴承的正常运转。

为阻断轴电流的回路，对采用轴承座的电动机，通常在反负荷端的轴承座下加绝缘垫，轴承座的固定螺钉也套上绝缘套管，如图3-23所示。

在采用端盖轴承的电动机中，如使用滑动轴承，则在轴瓦与瓦座之间放置绝缘垫；如果使用的是滚动轴承，则在轴承套上做一个绝缘隔断，轴承套的固定螺钉也要套上绝缘套管，如图3-23所示；另外就是直接使用带绝缘的轴承，不过造价较高。

3-64　高压电动机的定子线圈在什么情况下可以进行局部线圈更换？有什么工艺步骤和要求？

　　高压电动机的定子线圈一般是成型线圈，长期使用后，有的会出现个别线圈绝缘损坏的现象，如果其他线圈绝缘状态还算较好的话，可以考虑局部更换线圈，以节约费用。那么什么样的线圈可以进行局部更换呢？对于框式线圈，如果不是真空浸漆的，而且极数多，跨距短，则可以进行局部更换；对于棒式线圈，如果不是真空浸漆的，上、下层损坏的都可以局部更换，对于真空浸漆的，上层还是可以做到局部更换的，而下层就相当麻烦，不值得局部更换线棒了。

框式线棒进行局部更换时，能否成功的关键是把翻边线圈完好无损地抬起来。抬翻边线圈时，应从损坏的线圈起往前退7个节距左右开始抬。太多了耗费工时，太少了容易将线圈抬坏。如一台6kV、2600kW、48极的同步电动机，定子槽数为360槽，线圈节距为7，局部更换线圈时，从损坏线圈向前50个线圈开始抬起，到损坏线圈处正好可以将坏线圈取出来，换上新的备用线圈。具体实施步骤：

（1）电动机解体；

（2）确认损坏线圈，将其与其他线圈脱开，剩余线圈进行1.5倍工频额定电压耐压，正常后可确认坏线圈；

（3）确定需要抬起的线圈，将它们的连接线处的绝缘去除，接头炀开，然后把槽契和绑扎去除，操作时注意不要损坏线圈绝缘；

（4）将线圈依次抬起，并用绑扎绳吊住，抬起时注意不能用力过猛，每只线圈的抬起量要逐步上升；

（5）将坏线圈起出，换上新线圈，新线圈的尺寸与技术数据应与原线圈一致；

（6）将吊起的线圈放下，并依次入槽固定到位；

（7）将入槽线圈进行一次1.5倍工频额定电压的耐压，应正常；

（8）进行线圈连接和喷漆、干燥；

（9）进行交接试验；

（10）安装试车。

对于棒式线圈，如果不是真空浸漆的，与框式线圈的类似，只是如果是上层边损坏的，直接将损坏的线圈取出即可，它是不要翻边，拆除时将线圈两端的连接处锯开，绑扎去除就可以起出损坏线棒了。如果是下层线棒损坏，则在将上层一个节距的线棒全部起出才可将损坏的下层线棒拿出来。恢复时要注意线棒两端的焊接要牢靠，导体内部的空隙要用绝缘材料填满、填实才行，原线棒的锯开处绝缘要削成坡口形状，接头处的绝缘包扎材料、尺寸与原来相同即可，其他步骤与框式线圈的一样。

3-65　高压异步电动机的转子笼断条会产生什么后果？

高压异步电动机的转子笼断条后，转子磁场出现不平衡，从而使气隙磁场不平衡。这就引起电动机出力下降，效率降低。此时电动机表现为转速下降，定子电流升高，温升较高，这种现象在电动机负载较重时尤其明显。因此，当出现这种现象时，应检查电动机的转子笼条，在确认已断条时，应将转子笼条进行重新铸铝或将其更换成铜条。

3-66　大型高压电动机的转子笼条为什么要用铜条？

大型高压电动机由于功率大，其体积也就大，采用铸铝作为转子笼条时，容易产生铸造时的不均匀，或内部裂纹。另外在使用过程中，由于转子笼条长期的热胀冷缩，也容易使铸铝条开裂而造成笼条断条，电动机不能正常使用。因此，大型高压电动机的转子笼条一般采用铜条，两端短路环采用铜环，然后进行焊接，这样就避免了转子笼条在使用过程中出现问题，提高了电动机的可靠性。

3-67　高压电动机运行时振动大有哪些常见原因？

电动机的振动，尤其是高转速电动机的振动超过标准限值，将对电动机的正常运行产生影响，甚至损坏电动机，造成机组非正常停车从而影响生产。使用频谱仪或振动测量仪测量电动机的振动值及振动频率，并对测量数据进行分析，可以诊断出引起电动机振动的原因。针对振动产生的原因对电动机进行检修，可以减少检修的盲目性，在最短的时间内完成检修，使电动机恢复正常。

电动机运行振动限值的国家标准代号为GB10068.2—88，以振速作为限值单位，其限值如表3-2所示。

电动机产生振动的根源有电磁振动和机械振动，电磁振动是电动机固有的振动，在此不作考虑，电动机的机械振动是会随电动机的运行产生变化并经检修可以消除的振动，故在此主要分析电动机的机械振动。

产生电动机本体机械振动的主要原因分两大部分，即电动机的转子部分和电动机转子的支撑部分。电动机转子引起振动的原因有转子铁芯的变形、转子轴弯曲、转子轴承挡与转子铁芯外圆的同心度超标、转子轴承挡磨损或尺寸不合要求、转子动平衡块松动、开启式电动机转子上灰垢不均匀脱落等。电动机转子支撑部分引起振动的原因有电动机端盖变形、电动机轴承套变形、端盖内孔或带轴承套电动机轴承套内孔的磨损、轴承损坏等。

3-68　高压电动机转子轴损伤有哪些常用处理方法？如何处理？

高压电动机在使用过程中，如遇轴承损坏，往往造成转子轴损坏，损坏的类型有轴弯曲、轴颈磨损或两者同时出现，严重时会出现断轴现象。常用的处理方法有：校直、金属喷涂再加工、金属刷镀再加工、激光焊接再加工、堆焊加工等。

如果轴仅出现弯曲，可以采用校直法修复。校直分冷校直与热校直两种。无论冷校直还是热校直，校直前先要把转轴在车床上找正，找出弯曲方向及变曲量。冷校直时，将转轴的正常部位固定好，尤其是在起弯点，然后在轴头弯曲的方向用液压千斤顶向校直方向顶，同时用百分表检测较正的量，应该超过轴不弯曲时的量，也就是说要“矫枉过正”。静置一段时间后再上车床找正，直至校直。热校直就是采用加热法来校直，校直时在弯向一面弯曲点处加热半边轴，利用热膨胀来校直，也是不断地加热、找正多次反复，直至校直。

如果轴的轴承挡出现磨损而轴不弯曲，可采用金属喷涂、刷镀、激光焊接等方法进行修复。修复前对修复部位的表面进行处理，修复后进行研磨。修复时采用激光焊接法焊接物与基材的结合强度最高，达到基材强度的90%，喷涂法在30%左右，而刷镀最低，仅10%左右。几种修复法的费用也是从高到低，修复时应根据需要选择。

说明：

1.堆焊单边厚度不小于4mm。

2.负荷端中心孔和键槽堆满。

3.以反负荷端轴承挡和负荷端铁芯外圆为基准找正，误差不大于0.02mm。

4.图中标公差的挡要上磨床研磨。

5.圆度和圆柱度误差不大于0.005mm。

　　如果轴既弯曲又磨损，则选择堆焊法进行修复比较适合。堆焊前要对轴进行测量，并绘制加工图，然后轴应找正，看弯曲量是多少，据此确定堆焊的厚度。堆焊时应从弯曲处开始堆焊，一直到轴头均堆满，遇有键槽及中心孔可先将其堆满，然后再进行整体堆焊。选择焊材的强度不得低于基材，焊好后应对焊接部位进行退火处理，然后进行加工。图3-24是一台280kW高压电动机的转子轴负荷端轴挡磨损后的加工图。

3-69　高压电动机转子轴更换有什么要求和注意点？

高压电动机的转子轴如果在故障中的磨损量超过使用强度要求，或是弯曲太多甚至断轴，就要更换转子轴了。更换转子轴前应对其进行仔细测量，保留下准确的原始数据，以便更换轴的加工与原轴一致，确保轴更换后正常使用。更换中的要求和注意事项如下：

（1）旧轴压出前将弧键去除，压出时不能损坏转子铁芯及转子笼；

（2）如旧轴实在压不出来可上镗床将其镗掉，注意找正，不要使转子铁芯给镗掉；

（3）做转子铁芯内、外圆的找正，其同圆度不得大于0.05mm，大于此值时可在镗床上光刀消除；

（4）旧轴材料一般为45号钢，如对材质有疑惑，可对原材质进行分析确认；

（5）新轴材料进行锻造成型，调质处理；

（6）新轴坯料进行粗加工，与转子铁芯配合的部位进行精加工；

（7）将新轴装入转子铁芯，应先对转子铁芯进行加热，必要时对新轴进行冷却，以确保一次安装到位；

（8）以转子铁芯外圆为基准找正，对转子轴的各挡进行精加工，换轴工作结束。

3-70　高压电动机定子线圈更换时要注意什么？

高压电动机定子线圈绝缘老化无法使用或因故障损坏时，就要对其进行更换。更换时应注意电动机的额定电压及绝缘等级，绝缘等级可比原等级高，但不得低于原等级，但等级高了费用也会相应增高。更换线圈的各项技术数据应与原数据一致，需要时对线圈做防电晕处理。备用线圈在下线前应进行3.5倍的工频交流耐压1min，下好线后应进行2.5倍工频交流耐压1min。另外，如果铁芯的齿部在电动机故障时有被烧粘在一起的点，应对它们进行处理。因为齿部的磁通密度较高，烧粘在一起的铁芯的涡流损耗很大，会引起这些点的温度异常升高，而这些点又紧挨着线圈绝缘，在不长的时间就会将此处的线圈绝缘烧坏。处理时可先将粘连处的表面磨掉，然后用弱酸洗被磨处，最后用清水洗净。经过处理后，铁芯的硅钢片会一片一片的隔开来，减小了涡流损耗，确保定子线圈的正常使用。

3-71　高压电动机定子线圈绝缘在投入运行前有什么要求？如果绝缘电阻值过低，可采取什么方法？

　　高压电动机投入运行如与上次停车的时间间隔不超过12h时，可不对定子线圈做绝缘检查而直接投入，否则要对其绝缘进行检查。检查时可用2500V摇表测量其绝缘值，最低要求是1MΩ/kV。如果绝缘值过低则需要对定子线圈绝缘进行烘烤。方法有：用电动机本身的烘烤加热板、加热管或加热带进行烘烤；如本身没有加热设备，对于开启式电动机，可将防护板拆除，用红外线灯泡放进电动机内部进行烘烤；对于全封闭式电动机可用通入低压三相380V电源进行烘烤，烘烤时一定要将安全措施做好。待电动机的定子绝缘值上升到合格程度后，可以停止烘烤，将电动机投入运行。

3-72　高压电动机定子线圈的电晕是如何产生的？怎样防止？

高压电动机的定子线圈在通风槽口及端部出槽口处，其绝缘表面的电场分布是不均匀的。当局部场强达到一定数值（非均匀临界场强8.1kV/cm）时，气体发生局部电离（辉光放电）。在电离处出现蓝色的荧光，这就是电晕现象。当高压电动机的额定电压到6kV及以上时，定子线圈就开始产生电晕。电晕产生热效应和臭氧及氮的氧化物，会损坏绝缘。因此对6kV及以上额定电压的高压电动机应采取措施防止电晕的产生。

槽部线圈绝缘表面经低电阻防晕层处理后，一方面使通风槽口电场分布较为均匀，降低轴向场强；另一方面低电阻防晕层与槽壁接触处处于低电位，将该处的间隙短路。若防晕层的电阻很低，则只要防晕层有一点稳定接地，即可将绝缘表面与槽壁间的间隙全部短路，不再发生电晕。但为了降低防晕层的损耗，防晕层的电阻不宜太低，这样就使离接触点较远的防晕层不是处于地电位，而是处于由电容电流在低电阻防晕层上产生的压降决定的电位，一般来说，用热塑性绝缘的线圈，当防晕层电阻率达到10⁴～10⁵Ω时，基本上可以避免电晕的产生。

对端部线圈采用一级或二级恒电阻率的半导体防晕层，或采用一级、二级碳化硅防晕层，可防止端部出槽口处及端部的电晕。

3-73　高压电动机的测温点是如何安置的？

高压电动机的测温分为定子铁芯测温和定子线圈测温。定子铁芯的测温热电偶放置于定子铁芯的槽底，沿轴向的中部，压于线圈的底部，其测温线由槽底沿两个比半槽宽略窄的槽底垫条的中间引出槽口后接至机壳外的专用接线盒的接线柱上。铁芯的测温点沿定子铁芯一周均匀分布，一般使用三个点120°分布。定子线圈的测温热电偶放置在上、下层线圈的中间，沿铁芯轴向的中部，分A、B、C三相均匀分布，通常也是三个点120°分布。出槽方式与铁芯测温点一样，在层间垫条的中间有一专门放置热电偶和将测温线引出的垫层。最后将引出线接至机壳外的专用接线盒的接线柱上。

3-74　高压电动机修理时要注意什么？

此处所讲的修理为高压电动机的解体修理，一般称为中修。修理时的注意点如下。

（1）联轴器、风扇叶在解体时是最易损坏的部件，因此，拆卸时一定要注意这些部件的合理受力。使用专用工具并进行局部加热可以起到很好的效果。

（2）端盖拆卸时用顶丝均匀的顶下来，不可局部或单边用力过猛，那样容易造成端盖变形。

（3）抽出转子时注意不要碰坏定子线圈、转子上的风叶（内风扇叶），有时转子风叶为单风叶时只能沿一个方向抽出转子，或者要将风叶拆下来。

（4）转子抽出后要对定、转子的铁芯、线圈及其对它们的固定等做一仔细的检查，不要漏掉任何地方。

（5）一般开启式电机中修时定、转子要进行清理，对较少的干灰可用压缩空气或电吹风进行吹灰，表面吹不净的灰可用无水酒精擦去。如果很脏时，可用水冲洗，或用低压水蒸气冲洗，如表面有油可用工业洗涤剂用水混合后冲洗，但冲干净油污后一定要用清水将各部漂洗干净。

（6）定、转子及其他附件清理干净后要进行烘烤，定子烘烤要直至绝缘合格为止。

（7）定、转子铁芯的通风孔、道是清理的死角，一定要充分地清理到位，尤其是转子通风道及通风孔，如清理不到位会影响转子平衡，在电动机运转时振动会超标甚至不能正常运行。

（8）电动机转子最好能做动平衡，如修前振动就大或超标那就一定要做动平衡，做动平衡时要把转子上所有旋转的部件都带上。

（9）对电动机端盖的轴承孔或轴承套的内孔要进行尺寸复核，应在合格范围，其公差标准通常为J6，可根据具体尺寸对照公差值来复核。

（10）转子轴承挡的公差带为k6，核实其尺寸时可参照此标准。

（11）以上各部位如有问题则需要进行处理，如无问题可以接着做下一道工序。

（12）定子线圈做预防性试验，应合格。

（13）装配时配合较紧处尽可能采用热装，各部件安装时要均匀用力，严禁用很大的力来敲、砸电动机的任何部位及任何部件。

（14）电动机的冷却风箱或水箱要清理或清洗干净，必要时可请专业人员清洗。

（15）电动机的定、转子间隙一定要在合格范围之内。

（16）如轴承采用润滑脂润滑时，所加润滑脂要适量，一般从高速至低速为轴承室的1/2～2/3为宜。

（17）如有防止轴电流的绝缘垫或其他结构在安装时应检测，并不得碰坏绝缘层、绝缘套、绝缘垫等。

（18）电动机安装好后要进行空载试车，试车时要进行轴承温度和电动机各部振动的测量，新轴承的温升通常会出现一个高点后再下降，如温度很高且下不来时应检查润滑脂等是否正常，实在不行应重新更换轴承；各部位的振动值应在合格范围内。

3-75　高压防爆电动机是如何分类的？

在有爆炸性物质的危险场所，应使用防爆型电动机。不同性质的危险区域或不同种类的危险物应选用不同类型的防爆电动机，防爆电动机一般分为隔爆型、增安型、正压型和本质安全型。防爆电动机又分两类，矿用的称Ⅰ类防爆电动机，工厂用的称为Ⅱ类防爆电动机。

3-76　防爆电动机修理时应注意什么？

防爆电动机的修理除要注意到一般高压电动机的修理注意事项外，主要注意电动机的防爆面的处理。电动机的端盖、油盖、接线盒的安装接触面在检修时不能划出划痕来，这种情况在电动机的拆卸过程中比较容易疏忽而造成。因此安装前应对各防爆面作一仔细检查，如发现有划痕一定要处理好。另外一种情况就是电动机在室外使用，容易造成防爆面的锈蚀，这同样会对防爆面造成损坏而降低防爆性能，因此也必须处理好。处理时可先对防爆面进行除锈，然后再进行去油污处理，最后用磷化液刷防爆面。或者使用防爆油脂涂抹在防爆面也可以。对防爆电动机的动密封，不能随意更改它们的间隙尺寸，更不能弃之不用。

3-77　高压电动机的端盖容易产生哪些故障？如何处理？

高压电动机的端盖除功率或体积较小的外一般都是带有轴承套的，端盖或轴承套在长期受力及本身应力释放时，会使其变形，造成电动机不能正常使用。另外，电动机轴承跑外圈时，会使端盖的内孔或轴承套的内孔磨损，尺寸变大而无法使用。喷涂法的过程与镶套是类似的，只不过套的材料由喷涂的金属材料代替而已。

处理方法通常有三种：一种是重新制作备件；另一种是对内孔进行镶套处理；再一种就是对内孔进行喷涂后再加工。重新制作备件时除了尺寸方面要做到与原尺寸一致或在相同的公差等级内外，还要充分注意新备件有可能存在未释放完的应力而使尺寸再次变形。镶套处理时套的单边厚度不能小于5mm，套与本体之间要有定位措施，镶过套后再做精加工。喷涂法的过程与镶套是类似的，只不过套的材料由喷涂的金属材料代替而已。加工时的找正很重要，除了要保证内孔与止口外圆或套的外圆同圆，还要保证内孔轴线与端盖平面的垂直，而对于轴承套，则要保证套与端盖的安装结合面与内孔的垂直。

3-78　高压电动机定子线圈为什么通常采用Y形接线？

高压电动机的容量一般较大，而电动机的气隙磁场是阶梯波形，除了分解成正弦基波外，还存在奇数次谐波，而以3次谐波的幅值最大。谐波使电动机的损耗、噪声增大，因此电动机中采取各种办法来抑制谐波的影响。3次谐波的频率是基波的3倍，当三相基波相位相差120°时，三相的3次谐波是同相位的，因此如把它们接成三角形会形成环流，而如把它们接成星形（Y形），则三次谐波构不成回路，就会消除3次谐波的影响。

特殊情况下，经过特殊措施，如凸极同步电动机的磁极选择适当的极弧系数，使气隙磁场中的三次谐波的含量很少时，也可以接成三角形接法。

3-79　高压电动机定子线圈在制作时有什么要求？

高压电动机定子线圈常用的绝缘结构有：全带复合式、半固化连续式、烘卷式和真空整浸连续式，主要要求如下。

（1）线圈匝间绝缘　交流电动机通常通过变压器接入电网，变压器连接到电动机的电缆较长，电网上的大气过电压、操作过电压和事故过电压一般是不会直接施加到电动机的绕组绝缘上的，故线圈的匝间绝缘主要应考虑电动机本身的开关操作过电压，尤其是真空开关。这种操作过电压常频繁地直接施加于绕组的首匝绝缘上，其最大冲击电压峰值随合闸时的电源电压瞬时幅值而异，最高可达到2倍的相电压。为了节省工时和提高槽的利用率，应尽可能利用电磁线本身的绝缘层作为线圈的匝间绝缘。为此，对6kV电动机线圈，常采用玻璃丝包漆包线或双玻璃丝包薄膜绕包线；对6kV以上的电动机，一般采用双玻璃丝包线加包云母带。某些耐温等级较高容量较大的电动机，也有采用相应耐温等级的薄膜绕包线的绝缘层作为匝间绝缘。

（2）线圈槽部和端部绝缘　确定绝缘厚度时，要考虑机械因素、历次耐压试验的累积效应、绝缘的分散度和正常运行条件下的年平均老化速率。6kV级线圈槽部绝缘的单边厚度约为2mm，10kV级线圈槽部绝缘的单边厚度约为3mm，2极或启动频繁的电动机厚度应适当增加。线圈端部绝缘承受较低的电场强度，其绝缘厚度可较槽部薄，约为槽部绝缘厚度的70%～80%。

（3）防晕结构　6kV级高压电动机在运行中已有电晕现象，随着额定电压的提高，电晕现象将愈加严重。为了保证电动机安全可靠运行，对功率较大或用于某些易起晕的环境条件（如用于高原地区）的6kV电动机，宜采用相应的防晕措施，对6kV以上的电动机，则必须采取必要的防晕措施。

（4）线圈制造　线圈制造要兼顾嵌线方便和运行时端部坚固、可靠的要求。线圈在绕制、拉型和复型过程中，要严格控制其形状和尺寸，匝间胶化仅在直线部分进行，绝缘工艺应使线圈变形控制在最小的允许限度内，线圈的端部线圈在嵌线前不应固化以保持其柔软性。

3-80　高压电动机的最高允许使用温度是如何规定的？

在冷却介质温度不超过40℃和海拔不高于1000m时，不同绝缘等级的高压电动机各部分的温升限度见表3-3。

　　注：高压电动机的最高允许使用温度应为冷却介质的温度加上电动机的最高允许温升，但一般应留有一定的裕量。

　　温度的测定有热电偶法和温度计法两种。采用温度计法测量时，它所测得的是被测点的表面温度。在交流电动机中由于存在交变磁场，可能使水银温度计产生涡流损耗而导致测量误差，所以一般采用酒精温度计测量温度。

另外可以采用电阻法测量绕组的温升，但测出来的是绕组的平均温升，测量时应在电动机断电后立即测量，根据测量的热态时的电阻值与冷态时的电阻值可以计算出平均温度来，计算公式如下

　　　（3-23）

式中　R_θ——绕组的热态电阻，Ω；

      R_e——绕组在实际冷态下的电阻，Ω；

      t_e——绕组在实际冷态下的温度，℃；

      t_r——电动机运行时冷却介质的温度，℃；

      K——常数（铜，K=235；铝，K=228）。

冷却介质温度的测量：对于采用周围空气冷却的电动机，测定冷却介质温度时，可用几只温度计放在电动机周围距电动机表面约1～2m处，温度计的球部应与电动机高度的一半处于同一平面上，取几只温度计读数的平均值。对于采用强迫通风或具有闭路循环冷却系统的电动机，应在电动机进风口处测定冷却介质的温度。

3-81　高压电动机的绝缘强度与什么有关？如何从试验值判断绝缘好坏？

　　高压电动机的绝缘主要是起隔电作用，有时也起机械支承固定作用。在长期运行过程中，由于受到电、热、机械力的作用和不同环境条件的影响，绕组绝缘会逐渐老化，而终于丧失其应有的性能，使电动机不能继续安全运行。因此绕组绝缘是决定电动机寿命的重要因素之一。绕组绝缘应具有电动机所要求的耐热等级，足够的耐电强度，优良的力学性能。

常用绝缘的耐热等级分为A、E、B、F、H五个耐热等级。由于绕组绝缘的寿命将随温度的升高而呈指数下降，运行时绕组绝缘的最热点温度，不得超过表3-4的规定并留有5～10℃的裕量。

电动机运行中，其绕组绝缘有时会受到大气过电压和内部过电压冲击波的瞬时作用以及运行温度下工作电压的长期作用等。在这些电压的作用下，绕组绝缘可能由于本身的缺陷、运行维护不当或绝缘已老化等，致使其耐电强度降低，而在某一电压值时产生电击穿、热击穿或电化学击穿现象。

绕组绝缘在工作电压的长期作用下，其耐电强度会随时间的增长而下降。因此绝缘要保证7～9或以上的储备系数（初始击穿电压与电动机额定电压之比）。

绝缘的机械强度与材质及绝缘的几何形状和尺寸有关，应综合考虑。

高压电动机的绝缘好坏程度最简单的可以从绝缘电阻值和吸收比考量。高压电动机处于额定运行状态时，其绝缘电阻值R不应低于按式（2-90）计算的数值

　　　（3-24）

式中　U_N——电动机额定电压，V；

      P——电动机额定功率，kW。

绕组绝缘在直流电压的作用下，将流过由充电、吸收和电导三个分量组成的电流。前两者随时间的增加而减小，充电电流减小得更快，而吸收电流的衰减速度则与绝缘状况有关。当绝缘干燥、清洁、耐电性能良好时，电导电流很小，吸收电流衰减慢，需几十秒到数分钟才达到稳定，因此测得的绝缘电阻值随测量时间的增加而增大。因此标准规定吸收比K为60s时的绝缘电阻与15s时的绝缘电阻的比值，对于大型高压电动机可采用10min绝缘电阻和1min绝缘电阻的比值。一般要求K>1.3。K值小时，表示绝缘结构的情况不好。

高压电动机绕组绝缘在外施交流电压作用下，产生电导损耗和极化损耗。介质损耗的存在，使流过绝缘结构的全电流，不是超前电压90°，而是比90°小一角度δ，这个角度的正切为tanδ即介质损失角正切。由于高压电动机的绝缘层厚，散热差，因此必须严格控制其tanδ值。随着外施电压的升高tanδ值会增加，其增量Δtanδ能灵敏地反映绝缘结构中的局部缺陷。增量Δtanδ很小时，表示绝缘结构的情况良好。但若绝缘结构中存在缺陷（如存在气隙，局部损伤等），则当外施电压升至一定值后，气隙中的气体发生电离，此时tanδ随外施电压的增加而迅速上升，见图3-25。

不同电压下tanδ的增量Δtanδ，是判别绝缘结构的质量以及工艺水平的重要指标之一。Δtanδ的控制指标见表3-5。

3-82　高压电动机运行时应做哪些检查？

为了确保高压电动机的安全、可靠、长期运行，应定期对电动机进行巡回检查。检查内容包括电气方面、机械方面、冷却方面及附件方面等。具体如下。

（1）测量各部分温度，应都在控制范围之内。否则要查明原因并进行处理，对一时无法停下来的机组，可用外施强迫冷却方法对过热部位进行冷却，如外加风扇进行强冷。

（2）检查电动机的定子电流是否超过额定电流，即是不是过载。

（3）如是同步电动机要检查转子励磁电流、功率因数等是否正常。

（4）检查电动机轴承，看声音是否正常，温度是不是正常或有什么突然变化。

（5）使用轴承状态监测仪测量轴承状态，看轴承的润滑情况及运转情况。

（6）检查轴瓦的润滑油是不是正常，循环式供油的油压、油路是否正常。

（7）检查电动机的冷却介质是否正常，压力及通路是否正常。

（8）检查电动机的冷却风扇、接线盒、接地线等附件是否完好。

3-83　为什么电动机耐压试验中要用交、直流两种耐压试验方法？

　　电动机耐压试验时，交流耐压主要用来检测线圈的槽内部分的绝缘的，试验电压为频率是50Hz（即工频）的正弦波，一般试验时应在热态时进行，高压电压电动机的预防交接试验电压的大小为1.5倍额定电压。试验电压从不超过额定电压的半值开始，之后以不超过全值电压的5%增加，电压自半值增加至全值的时间应不少于10s。全值电压持续时间为1min。但交流耐压对线圈绝缘是有损伤的，而且具有累积效应，故不宜重复多做。

电动机做直流耐压试验的目的主要是检查线圈端部绝缘的缺陷。直流电压试验与用摇表测电动机绝缘的原理相似，但该项试验的电压高，更容易发现绝缘受潮、沾污等情况。直流耐电压试验与泄漏电流测量是同时进行的。直流耐压试验与泄漏电流测量线路如图3-26所示。一般预防交接试验的电压值为额定电压的2.5倍，时间为1min。在2.5倍额定电压的直流电压作用下，最大泄漏电流超过20μA时，各相泄漏电流的差值不应大于最小一相泄漏电流值的50%，且试验时泄漏电流不应随时间的延长而增大。试验时使电压逐渐升至0.5、1.0、1.5、2.0、2.5倍额定电压，每一级都停留1min，并记录微安表的稳定电流值。试验完毕切断电源后，被试绕组应对地充分放电。

3-84　为什么新安装的大型高压电动机在初次试运行时会产生接地跳闸现象？

　　新制造的大型高压电动机，在安装后试车时，常会出现接地跳闸现象，但启动数次后就正常了。这是由于新制造的电动机在制造过程中在线圈和连接线的周边总会出现毛刺，在电动机初送电时，这些毛刺会产生对地尖端放电，由于放电时三相不一定平衡，零序继电器动作，就出现了接地跳闸现象。

出现这种现象后，应先检查电动机的三相线圈绝缘，如果正常可以暂时将零序继电器退出或将动作电流定值调高至不跳闸，经过数次启动后这些毛刺被烧毁后电动机就正常了，然后将零序继电器恢复正常。