天车电气知识讲座(课堂PPT).ppt

*,天车电气知识讲座,赵清湘,1,内容,三相异步电动机拖动基础,天车电气点检七关注,天车故障的排除,可控硅的检测,2,第一部分 三相异步电动机拖动基础,3,三相异步电动机工作原理,三相异步电动机定子绕组通三相对称交流电后，产生一个旋转磁场，旋转磁场切割转子绕组并在转子绕组内感生电动势和感生电流，该电流与磁场相互作用，产生电磁转矩，带动转子旋转。只有转子转速与磁场转速不一致时，才能产生转矩，转子才能转动。,4,(1)转子转速,n,电动机运行时的实际转速也就是转子转速,n,。,(2)同步转速,n,0,电动机旋转磁场的转速也称为同步转速,n,0,。,(3)转差率,s,转差率,s,是表示转子转速,n,与磁场转速,n,0,之间差别程度的，即,(4)转子绕组中电流的频率 f2=,s,f1,5,三相异步电动机的运行状态,1、电动状态（正反向）0 nn0，0 S 1,2、回馈制动状态 nn0，S 0,3、反接制动状态 n与n0方向相反，S 1,6,三相异步电动机固有机械特性曲线,M,N,M,S,M,m,n,1,n,N,S,m,S,n,M,1.0,0,-n,1,A,B,C,D,2.0,-M,m,起动点A,最大转矩点B,额定运行点C,同步运行点D,0,不稳定工作区对应于曲线的AB段,稳定工作区对应于曲线的BD段,M,1,M,m,M,2,M,m,反接制动状态,电动状态,回馈制动状态,7,三相异步电动机速度电流关系曲线,1、频繁启动，造成电机过热，甚至烧毁,2、大容量电机启动，造成系统电压下降,8,在80年代，我国科技人员对B级绝缘（允许工作温度130）的电动机做过一次实验，即通过电动机的电流与不会造成绝缘下降的极限时间之间的关系：,电流,极限时间,1.05In,1.3In,33分钟,1.5In,4.7分钟,美国NEMA（美国全国电气制造商协会）在1993年MG-1标准对电动机过载保护作了规定：额定功率不超过368KW，电压不超过1KV的多相电动机，在正常温度下初次启动，承受1.5倍额定电流不少于2分钟。,电机电流对电机绝缘的影响,9,1、降低定子电压的人为机械特性,三相异步电动机的人为机械特性曲线,S,m,M,m,0.64M,m,0.25M,m,0,0,1.0,S,n,n,1,0.8U,N,0.5U,N,M,L,M,U,N,10,2、绕线式电动机转子回路串电阻的人为机械特性,n,0,M,M,m,n,0,r,0+R1+R2,r,0+R1,r,0,S,Sm1,Sm2,Sm=1,11,n,0,M,M,m,n,0,S,三相异步电动机的四象限运行（起升）,上一,下一,上二,上三,下二,下三,M,L,M,L,，,-n,0,-M,，,正向电动,反向电动,倒拉反接制动,回馈制动,12,三相异步电动机相关知识,空载电流,磁化电流-产生主磁场（无功）,空载损耗电流-铁芯损耗和机械损耗（有功）,1、空载时磁化电流是主要部分，电机的功率因素低。,2、一般中小型电机空载电流占额定电流的2050%，转速越低，容量越小的电机空载电流占额定电流的百分比越大。,13,第二部分 天车电气点检七关注,14,1、关注电器设备的正常工作条件,1）环境温度,2）环境湿度,3）污染等级,4）工作制,5）防护等级,6）工作电压,7）振动,资料来自于设备说明书,15,1、关注电器设备的正常工作条件,1）环境温度,一般的电气设备其标称容量是按环境温度40设计的，超过该温度要降容使用,导体具有正温度特性，温度越高，其电阻越大，发热就越严重,绝缘材料的使用温度每提高8，其寿命减半。,2）环境湿度,湿度计：,眼看：无凝结或水雾,16,3)污染等级,1、污染等级1：无污染或仅有干燥的非导电的污染,2、污染等级2：一般情况下仅有非导电性污染，但必须考虑到偶然由于凝露造成的短暂的导电性,3、污染等级3：有导电性污染，或由于预期的凝露使干燥的非导电性污染变为导电性的。,4、污染等级4：造成持久性的导电性污染，例如由于导电尘埃或雨雪所造成的污染。,除非有关产品标准另有规定，工业用电器一般选取用于污染等级为3级的环境，家用和类似用途电器一般选取用于污染等级为2级的环境。,例：KEW1（DW45）万能式断路器污染等级为3级，表示可最高承受污染等级为3的环境条件。,17,4)工作制,电机工作制,是对电机承受负载情况的说明，包括启动、电制动、负载、空载、断能停转以及这些阶段的持续时间和先后顺序。S1S10共10种，其中S1S3为3种基本工作制,名称,代号,说明,适用范围,连续工作制,S1,长时间连续运行,风机、水泵电机,短时工作制,S2,限定的时间内短时运行，我国规定的短时工作的标准时间有15min、30min、60min、90min,水闸闸门电机,断续周期工作制,S3,我国国标规定：工作于停歇周期Tz=Tg+T010分钟,（Tg为工作时间，T0为停歇时间）,负载持续率FC=Tg/Tz，有15%、25%、40%、60%四种,起重电机，每小时能启动6次,18,低压电器工作制,a八小时工作制,通电时间足以,达到热平衡，超过8小时必须断开电路,b长期工作制,（不间断工作制）达到热平衡，超过8小时不必断开电路,c短期工作制,通电的时间比断开的时间短的工作制，达不到热平衡，断开时间足以使电器温度恢复到环境温度,d反复短时工作制,（断续周期工作制）通电的时间与断开的时间循环交替，并且有一定的比值工作周期很短，达不到热平衡,19,5）防护等级,IP为低压电器和电动机外壳防护等级的标志字母，后面两个数字分别表示第一种防护（防固体异物进入内部）和第二种防护（防水进入内部）的防护等级,20,问题：,C60N 40A的断路器安装在小型封闭配电箱中，在50C的环境下通过34A的电流，为什么总是跳闸？,环境温度升高造成断路器跳闸,21,35.60.8=28.5A34A，所以跳闸。,22,环境温度升高，变频器要降容运行,西门子MM4变频器,23,环境温度升高，电动机要降容运行,电动机的额定功率是在+40的环境下标定的，在非标准环境温度下，功率要做相应修正，例如30KW的电动机，在+50的温度下，要不影响电动机的绝缘寿命，要降容到26.62KW，在+30的温度下，在不影响电动机的绝缘寿命的情况下，可以发挥33KW的功率,24,常见天车电器设备对工作环境的要求,佳木斯YZR绕线式电动机,1、环境温度在-15和+60之间,2、没有机油、酸、瓦斯、蒸汽、辐射等,3、安装位置所处的最高海拔高度为1000m。,25,常见天车电器设备对工作环境的要求,SEW三合一电机,1、环境温度在-20和+40之间,2、没有机油、酸、瓦斯、蒸汽、辐射等,3、安装位置所处的最高海拔高度为1000m。,26,常见天车电器设备对工作环境的要求,西门子MM4变频器,1、检查变频器周围环境，包括粉尘、温度和湿度是否符合变频器运行条件，变频器环境温度要求在0-40范围内，最好能够控制在25左右。,2、湿度不超过95%，且无凝结或水雾，应尽量不要用湿布拖地，以保持室内干燥、干净。,3、应加强变频器安装场地的通风散热。确保周围空气中不含有过量的尘埃，酸、盐、腐蚀性及爆炸性气体。,4、不允许把变频器安装在有可能经常受到振动的地方,5、变频器的安装位置切记要远离有可能出现淋水的地方,27,常见天车电器设备对工作环境的要求,低压电器,1、电器使用环境空气最高温度一般为+40；,最低空气温度根据使用环境的不同可分为四种：,-5；10，适用于电子式电器；,25,；,40,。,2,、全年湿月的月平均最大相对湿度为,90%,，同时该月的月平均最温度为,25,，一般不允许在开关电器表面上有凝露。,3,、安装位置所处的最高海拔高度为,2000m,。,28,4、安装条件,对安装方位有规定的或动作性能受重力影响的电器，其安装倾斜度不大于 5。,应安装于无显著摇动和冲击震动的场所。,在无爆炸危险的介质中，且周围环境中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体与尘埃，特别是导电尘埃。,5、安装地没有雨露侵袭,29,常见天车电器设备对工作环境的要求,ASTAT装置,1、电压范围-30%至+10%额定电压,2、可控硅模块 IP20，额定+40/+50（根据模块不同）,最高+85，超过85要降容运行。,控制系统模块最高+70.,3、污染等级4,30,常见天车电器设备对工作环境的要求,直流电磁屏,1、海拔不超过 2000 米；,2、电磁屏周围空气温度不高于40，不低于10；,蓄电池不可在密闭或者高温的环境下使用，环境温度应在 5 35 之间。,3、周围空气相对湿度日平均不大于 95，月平均相对湿度不大于 90；,4、无剧烈震动；,5、垂直安装，倾斜度不超过 5 度；,6、无雨雪侵入，无爆炸危险，无对绝缘有破坏作用的环境,31,常见天车电器设备对工作环境的要求,电缆的长期允许工作温度,绝缘类型,长期允许工作温度,交联聚乙烯,90,聚氯乙烯,70,橡皮,65,32,2、关注电气设备连接接头,1）使用红外线测温仪：红外线测温仪是先进仪器，使用较方便，定期检查接点效果良好。,2）观察热气流法：发热体与空气温差达到20，如气温为20、接头温度为40时，即能看到微小气流；如接头温度达到 100时，“热气流”就非常明显；应用时找好参考背景。,3）对受震动影响的连接做周期性紧固,4）做记号,连接接头接触不良是电气设备故障的重要原因，,运行中的电气设备接头，要求温度不大于 70。,33,电气设备连接接头发热原因分析及对策,发热原因,对策,紧固螺栓压力不当,要合理选择联接用的螺栓，平垫圈及弹簧垫圈。进行螺栓紧固时，螺栓不能拧得过紧，以弹簧垫圈压平即可，有条件时，应用力矩板手进行紧固。,接触面不平整,用锉刀把接头接触面严重不平的地方和毛刺锉掉，使接触面平整光洁，严禁用砂纸打磨,不同金属的膨胀效应引起,采用合格的铜铝连接头,金属氧化层,除油剂去油污，钢丝去表面的氧化膜，酒精清洗，涂上导电膏,34,2011年3月11日，由于快速接头连接螺栓松动，发热，将电缆烧断，造成掉板事故,35,3、关注电器设备的运动、易损部件,1）故障往往出在运动、易损部件，如拖缆、磨电拍、接触器触头等,2）摸清这些部件的损坏规律，损坏原因，定期更换,36,4、关注电器设备功能的完整性,1）天车上每一项设计都有其作用，不能轻易废除，特别是润滑、冷却、照明、除尘等辅助设备。,2）抢修等造成的功能缺失要及时修复，否则会对设备的安全使用，使用寿命造成影响。,例：焦化振动筛电机风扇损坏造成电机烧损事故,37,5、关注电器设备安装的规范性,1）各种电器设备的底座紧固情况,2）电缆的敷设，电缆是否受力、磨损,3）盘、屏、柜及其上设备的安装,4）变频器、PLC的安装要符合EMC法则,5）电器设备安装是否符合安全要求,38,39,40,41,某天车大车接线箱处电动机二次电缆磨破,42,6、关注电器设备的保护装置,1）关注保护装置的设定值,2）关注保护装置动作的可靠性,3）装置动作动作后要查明原因，不能轻易短接,43,7、关注天车的安全机构,1）外观、功能,2）排在月点检计划,3）安全问题不过夜,44,绕线式异步电动机的点检示例,1、工作环境检查-保证设备正常工作的必要条件,2、外观检查,影响美观 散热效果变差,腐蚀外 壳 外壳是否有破损、开裂,线路是否安装良好，进线孔是否堵死,3、地脚螺栓检查,目视 点检锤敲击,扳手 看记号,45,绕线式异步电动机的点检示例,4、电机上的端盖螺栓、风罩螺栓、接线盒螺栓、电缆连接螺栓等是否脱落 、松动,5、冷却系统,冷却风道是否堵塞,冷却风量是否正常,6、异味、异音和振动检查,听觉、嗅觉、触觉,听音棒、测振仪,46,绕线式异步电动机的点检示例,7、电机运行温度及温升检查,监视温升是监视电动机运行状况的最直接、最可靠的方法，电动机电压过低、过载、机械卡阻、缺相、绕组问题、散热问题等都会使电动机得电温度不正常的升高。,影响绝缘材料寿命最主要的因素是温度,8定律,47,绝缘材料,A,E,B,F,H,最高允许温度/,105,120,130,155,180,热点温差/,5,5,10,15,15,最高允许升温/(环境温度40）,60,75,80,100,125,温度及温升检查方法和标准：,手背模，手不能停留，电机温度过高,测温枪,测吊装螺栓孔内,在额定负荷下电动机温升与环境温度的高低关系不大,48,我们用测温枪在装螺栓孔内测得的温度与实际最高温度点的温度有差距，这个数字平均比绕组绝缘的实际最高温度即“最热点”低15左右。因此需将绝缘材料的“极限工作温度”减去此差值才是“最高允许工作温度”。,以绝缘材料为H级的YZR电机为例：,用测温枪侧的电机运行温度不能大于：180-15=165,允许温升：165减去环境温度要小于125。,49,此外，还需将测得的温度与原来的记录相比较，如果在相同的工作条件下，温升增大比较多，也说明电机存在问题。,50,绕线式异步电动机的点检示例,8、电机二次检查,二次接线盒封堵是否做好，盒内是否有碳粉、灰尘、油污、水、和赃物,检查电刷的磨损量，以寿命线为准,电刷与滑环的接触面不小于截面积的80（停电）,检查电刷在刷握中的活动情况，检查碳刷弹簧（恒压弹簧，不会因碳刷的磨损改变对电刷的压力）的压力,51,检查转子绕组与集电环之间的连接、二次接线等电气连接是否可靠，不得有松动迹象，导线是否有烧断股现象及氧化程度,滑环表面光滑无刮痕、烧伤痕迹，运行时无火花,检查电刷、刷握、集电环的温度不超过70,52,绕线式异步电动机的点检示例,9、电机轴承的点检,对于滚动轴承，温度不超过95（F级）或115（H级），对于滑动轴承，温度不超过80；如测轴承盖温度，其值比轴承外圈低15%25%。,听音,油脂一般用2#锂基脂，加至轴承室容积的2/3，多加的油脂可能通过轴承内盖进入线圈,53,绕线式异步电动机的点检示例,10、对电源电压、电流、绝缘电阻的测量,电源电压：不高于额定电压的10%，不低于额定电压的5%.三相电压不对称的差值也不应超过额定值的5%.,电流：不超过电动机的额定电流，三相电流不平衡差值不应超过额定值的5%.,绝缘电阻：0.5M,54,某天车主起升电动机二次导电尘埃、碳粉过多造成电机烧毁,55,从事故中吸取教训，不断改进点检标准、维修技术标准、维修作业标准、润滑标准是减少设备故障的主要途径,56,第三部分 电动机常见故障原因及对策,57,电动机故障原因分类,1、机械部分的故障,轴承、风机的磨损和损坏,2、电磁部分的故障,过载、缺相、欠电压、短路、绕组接错、绕组绝缘损坏,两者互相关联，如风机损坏，散热变差，引起电动机绝缘老化,58,电动机故障原因分析,1、不符合电动机的使用条件,工作环境,工作制,环境温度过高、湿度大、腐蚀性气体,工作电压,59,电动机故障原因分析,2、维护不当,缺相运行,轴承润滑不当,绕线式电动机二次维护不当,风道堵塞、风机故障引起的散热变差,安装不当，联轴器中心没对中,60,电动机故障原因分析,3、保护设置不当，导致带病运行,断路器、过流继电器、热继电器整定不对或被短接,4、电动机本身质量问题,61,电动机常见故障对策-电动机过热,故障原因,对策,电源电压过高，使铁芯发热大大增加,降低电源电压（如调整供电变压器分接头）若是电机 Y、接法错误引起，则应改正接法,电源电压过低，电动机又带额定负载运行，电流过大使绕组发热；,提高电源电压或换粗供电导线,电动机过载或频繁起动,减载；按规定次数控制起动,环境温度高电动机表面污垢多，或通风道堵塞,清洗电动机，改善环境温度，采用降温措施；,电动机风扇故障，通风不良,检查并修复风扇，必要时更换,62,接上页,故障原因,对策,电机铁芯、绕组、转子故障,更换电机,定转子铁芯相擦,更换电机,电动机缺相，两相运行,恢复三相运行,63,电动机常见故障对策-电动机振动大,故障原因,对策,由于磨损轴承间隙过大,检修轴承，必要时更换,联轴器（皮带轮）中心未校正,重新校正，使之符合规定,转子不平衡、转轴弯曲,校正转子动平衡、转轴或更换电动机,风扇不平衡,检修风扇，校正平衡，纠正其几何形状或更换,基础强度不够或地脚螺丝松动,加固基础，紧固地脚螺丝,64,电动机常见故障对策-电动机异响,故障原因,对策,轴承损坏或缺油,更换、加油,风扇擦风罩，风扇、风扇罩没固定,校正和固定,定转子铁芯相擦,校正或更换电动机,定子绕组错接或短路,消除定子绕组故障或更换电动机,电源电压过高或不平衡,检查并调整电源电压,65,电动机常见故障对策-电动机启动后断路器跳闸,故障原因,对策,缺相运行,恢复三相运行,定子绕组、电缆相间短路,找出短路点或更换电动机,定子绕组、电缆接地,找出接地点或更换电动机,断路器容量小或保护值整定不当,更换、正确整定保护值,电动机轴承损坏、卡住,更换,机械堵转,盘车，排除机械故障,66,第四部分 天车故障的排除,67,控制线路故障的排除基本方法,1、识图（掌握图纸原理，每个元器件的作用，每个元器件在什么情况下应该吸合，什么情况下要断开）,2、断开主回路，试操作回路，把在某一状态（或档位）下把应该吸合的而没有吸合的元器件找出来,3、利用电压法把不吸合的断点找出来,68,举例（假设K00不吸）,1、校验操作电压-2、7之间是否有AC220V,2、校验K00上的2S-2S和7之间是否有AC220V，否则检查2S的连接,3、校验K00上的7S-7S和2之间是否有AC220V，否则再检查5S、3S、K13S、K11S，直到找到断点,69,主电路跳闸故障排除的基本方法,第一步：向司机了解跳闸前、跳闸时的情况，如负载状况、操作档位等等，根据这些线索初步判断跳闸原因，是过负荷跳闸还是短路跳闸,第二步：用眼看、鼻闻、耳听、手摸的方法检查接触器、电缆、接线端子、电动机等是否有接地、短路、发热、灼伤、断线、损伤和臭味,第三步：用摇表检查线路和电机的对地、相间绝缘，先一起测量，在分段测量,第四步：检查操作回路,故障原因未明，不能轻易送电，以免故障扩大,70,主电路跳闸故障的排除,案例1：,2010年4月，五米板厂渣跨2#20T主起升上升正常，下降时断路器跳闸,原因分析：,1、上升正常，表示电缆、电动机正常,3、下降三档时，没有切电阻，导致回馈制动时电机转速高于同步转速太多，造成电流过大而跳闸,2、反转接触器处短路或触头接触不好造成单相运行排除,71,主电路跳闸故障的排除,案例2：,2010年底，五米板厂2#板坯跨2#车多次发生主起升断路器跳闸故障，一个月的时间内更换了3个断路器，司机反映跳闸都发生在下放重物时,原因分析：,2、动力电缆有破皮的地方，随车振动而接地,1、下降三档时，控制线路松动，有时没有切电阻，导致回馈制动时电机转速高于同步转速太多，造成电流过大而跳闸,3、正反转接触器同时吸合而造成短路,72,第四部分 可控硅的检测,73,可控硅的结构和符号,P1,N1,P2,N2,阳极A,阴极K,门极G,阳极A,阴极K,门极G,74,可控硅的导通条件,1、阳极与阴极之间接正向阳极电压,2、控制极（门极）与阴极之间加适当的触发电压,75,可控硅的关断条件,降低或去掉加在可控硅阳极与阴极之间的正向电压，使阳极电流降低到维持电流以下。,76,可控硅的简易测量（用指针式万用表）,A,G,K,第一步：测量A、K之间的正反向电阻，均应为无穷大,第二步：将万用表置电阻10K档，黑表笔A，红表笔K，指针指在无穷大处,第三步：用电线短接A、G，指针向右偏转，指向0,第四步：打开A、G短接线，观察指针指向,77,自制仪器测量,准备材料,1、8节1#电池,2、表笔3根（红1，黑2）,3、12V直流灯泡1只,4、电池盒一个,阳极A,阴极K,门极G,+,78,可控硅测量实践,79,