电机在索道的应用及检查维护

作者 | 王年高

摘　要：客运索道作为景区重要的交通运输工具，大部分设备正常工作都离不开电机参与。本文以天台索道为例，详细介绍天台索道各种电机结构和维护方法，为同行提供参考。

关键词：直流电机；直流测速电机；交流电机；转子；定子

电机是一种能量转换或信号转换的电磁机械装置，在国民经济中具有极其重要的作用。电机在各个行业广范应用，小到我们平时使用的电动剃须刀，大到三峡水力发电机都是电机一种形式。在客运索道也广泛被应用，我们天台索道有各种电机20多台，下面我就简单介绍我们九华山天台索道的各种电机（表一）。电机分类方式很多，按工作电源种类可分为直流电机和交流电机，按用途可分为驱动电机和控制电机，按运转速度可分为高速电机、低速电机、恒速电机等。天台索道主驱动电机是直流电机（图一），液压张紧为三相交流异步电机（图一），水平救护绞车电机为低转速三相交流异步电机。

图1 天台索道电机

一、电机组成

1、主驱动电机组成：天台索道主驱动电机直流电机（DMI315lL 400V/591KW 1574RPM），组成部件见图二共有六十多个，结构比简单的交流异步电机要复杂的多。其主要是为了更安全可靠工作，如励磁绕组及其绝缘，换向绕组及其绝缘，轴承润滑系统等。

图2 主驱动电机

2、测速电机：直流永磁机电（RE.0444 R1B+J0.06EG V/Tr/mn0.06），电机定子由矫顽力高的永磁体主磁极、机座、端盖和电刷组成，转子是电枢，它是由铁心、电枢绕组和换向器等组成。由直流发电机原理（图三），当外力（主电机或驱动轮）拖动测速发电机转子电枢旋转时，电枢绕组将切割磁力线产生感应电动势。电枢间的电枢电势与其转速成正比，即E＝Ceφn，在额定励磁和负载不大的情况下，可近似认为其输出电压与转速成正比，使用时，测速发电机由外力推动转轴（主电机或驱动轮）转动，输入的是转速信号，通过它输出的就是与转速成正比的电压信号了，具有测速作用。

图3 测试电机原理图

3、三相异步交流电机：定子是电动机的不动部分，它主要由铁心、 定子绕组和机座组成。定子绕组是定子中的电路部分， 中、小型电动机一般采用漆包线绕制成其三相对称绕组共有六个出线端，每相绕组的首端和末端分别用 D1,D2,D3 和 D4,D5,D6 标记，可以根据电源电压和电动机的额定电压把三相绕组接成星形或三角形。转子是电动机的旋转部分由转轴、 转子铁心、 转子绕组和风扇等组成。转子铁心是一个圆柱体， 也由硅钢片叠压而成， 其外圆周表面冲有槽孔， 以便嵌置转子绕组。转子绕组根据其构造分为两种形式:鼠笼式和线绕式，天台索道所用电机均属于前者。

鼠笼式转子是在转子铁心的槽内压进铜条， 铜条的两端分别焊接在两个铜环上， 因其形状如同鼠笼， 故得名。现在中、 小型电动机更多地采用铸铝转子， 即把熔化的铝浇铸在转子铁心槽内， 两端的圆环及风扇也一并铸成。用铸铝转子可节省铜材， 简化了制造工艺，降低了电机的成本。

二、主电机检查维护

1、日常检查维护：严格按照客运索道安全运营及安全生产标准化各项制度，认真落实好主电机早检、日检、月检、季检、年检，发现异常及时记录汇报。每日对主电机温度及两端轴承温度三次监测，一次记录。每季度对主电机碳刷进行测量并记录，对主电机风机滤网进行更换，对主电机轴承进行加注润滑脂，并对主电机内的碳粉进行清理。每两年左右对碳刷进行更换，根据ABB直流电机维护规范（24000H或6-8年）对主电机轴承进行更换。

2、轴承更换：我们天台索道在2021年12月底对运行九年的主电机进行了轴承更换，在没有外协单位帮助情况下，我们顺利完成主电机轴承更换，大半年了，运行状况非常好。对于主电机轴承更换有以下几点经验分享给大家：

（1）查资料制定更换流程，准备好所需工具并检查，没有的工具要及时定制，已有的要检查工具的情况，及时保养维护工具，定专人负责工具收捡。

（2）对照主电机轴承更流程，推演各个步骤需要注意地方，安排专人负责拍照片，照片既可以查验后续安装是否准确又可留作资料，为以后或类似工作提供参考。

（3）做好主电机的定位的工作很重要，拆卸前一定做好各点高度，中心线的尺寸的标注和标记。安装时（图四），复核底座固定垫片高度尺寸，待达到拆卸前原安装高度尺寸数据后，再通过线锤及测距仪等仪器进行主电机对中复核。

（4）吊装作业吊点选择和吊装工具（手拉葫芦）一定要符合要求。

（5）安装到位后的检查工作一定要细致，做好各项数据对照复核工作，先开紧急驱动带动电机运转，无异常再合闸通电运行，先低速试运行，并通过听针、振动仪分别检测主电机非驱动和驱动端轴承运行声音、振动情况，与主电机拆卸前运行异响及振动数据对比。

图4 主电机安装

三、直流测速电机检查维护

永磁直流测速发电机有其灵敏度高、线性误差小、受温度变化的影响较小、结构简单、耐振动冲击、极性可逆等优点，但由于电刷和换向器的存在带来一些弊病：如可靠性差，使用环境受到限制，电刷与换向器的摩擦，增加了被测电机的粘滞转矩；电刷的接触压降造成了输出低速时的不灵敏区。根据其特点我们制定一些几点维护要求：1、接线端子紧固（新电机运行一个月随后每年两次）。2、电刷和换向器检查（每半年一次），主要检查电刷的磨损，需要时要更换同一型号的电刷，换向器主要检查其表面划痕是否均匀且没有粘连，必要时进行处理。3、拆卸时注意轻拿轻放以保护矫顽力高的永磁体主磁极磁性防止其因失磁造成测速误差。

四、交流异步电机检查维护

三相交流异步电机是索道最常见的电气设备。其中用得最多的是鼠笼型异步电机，其结构简单，起步方便，体积较小，工作可靠，坚固耐用，便于维护和检修。为了保证异步电动机的安全运行，电气工作人员必须掌握有关异步电机的安全运行的基本知识，了解对异步电机的特点电机在运行中由于种种原因，会出现故障，故障分机械与电气两方面。

1、机械方面有扫膛、振动、轴承过热、损坏等故障。

（1）异步电机定、转子之间气隙很小，容易导致定、转子之间相碰。一般由于轴承严重损坏及端盖内孔磨损或端盖上下口与机座上下口磨损变形，使机座、端盖、转子三者不同轴心引起扫膛。如发现对轴承应及时更换，对端盖进行更换或刷镀处理。

（2）振动应先弄清楚是电机本身引起的，还是传动装置不良所造成的，或者是机械负载端传递过来的，而后针对具体情况进行排除。属于电机本身引起的振动，多数是由于转子动平衡不好，以及轴承不良，转轴弯曲，或端盖、机座、转子不同轴心，或者电机安装地基不平，安装不到位，紧固件松动造成的。振动会产生噪声，还会产生额外负荷。

（3）如果轴承工作不正常，可凭经验用听觉及温度来判断。用听棒（铜棒）接触轴承盒，若听到冲击声，就表示可能有一只或几只滚珠扎碎，如果听到有咝咝声，那就是表示轴承的润滑油不足，因为电机要每运行3000至5000小时左右需换一次润滑脂。电机在添加润滑脂时不易太多，如果太多会使轴承旋转部分和润滑脂之间产生很大的磨擦而发热，一般轴承盒内所放润滑脂约为全溶积二分之一到三分之二即可。在电机轴承安装时如果不正确，配合公差太紧或太松，也都会引起轴承发热。在卧式电动机中装配良好的轴承只受径向应力，如果配合过盈过大，装配后会使轴承间隙过小，有时接近于零，用手转动不灵活，这样运行中就会发热。

2、电气方面有电压不正常、绕组绝缘受损、接地装置损坏等。

（1）电源电压偏高，激磁电流增大，电机会过分发热，高电压会危及电机的绝缘，使其有被击穿的危险。电源电压过低时，电磁转矩就会大大降低，如果负载没有减小，转子转数过低，这时转差率增大造成电动机过载而发热，长时间会影响电动机的寿命。当三相电压不对称时，即一相电压偏高或偏低时，会导致某相电流过大，电动机发热，同时电机转距减小会发出“翁嗡”声，时间长会损坏绕组。总之无论电压过高过低或三相电压不对称都会使电流增加，电机发热而损坏电机。所以按照国家标准电动机电源电压在额定值±5%内变化，电机输出功率保持额定值。电机电源电压不允许超过额定值的±10%；三相电源电压之间的差值不应大于额定值的±5%。

（2）电机绕组绝缘受到损坏，及绕组的导体和铁心、机壳之间相碰即为绕组接地。这时会造成该相绕组电流过大，局部受热，严重时会烧毁绕组。出现绕组接地多数是电动机受潮引起，有的是在环境恶劣时金属物或有害粉末进入电机绕组内部造成。电机出现绕组接地后，除了绝缘已老化、枯焦可以局部处理，绕组接地一般发生在绕组伸出槽外的交接处（绕组端部），这时可在故障处用天然云母片或绝缘纸插入铁心和绕组之间，再用绝缘带包扎好涂上绝缘漆烘干即可，如果接地点在铁心槽内时，上层边绝缘损坏，可以打出槽楔修补槽衬或抬出上层线匝进行处理，若故障在槽底或者多处绝缘受损，最好办法就是更换电机绕组。电机绕组中相邻两条导线之间的绝缘损坏后，使两导体相碰，就称为绕组短路。发生在同一绕组中的绕组短路称为匝间短路。发生在两相绕组之间的绕组短路称为相间短路。不论是那一种，都会引起某一相或两相电流增加，引起局部发热，使绝缘老化损坏电机。出现绕组短路时，短路点在槽外修理并不难。当发生在槽内，如果线圈损坏不严重，可将该槽线圈边加热软化后翻出受损部分，换上新的槽绝缘，将线圈受损的部位用薄的绝缘带包好并涂上绝缘漆进行烘干，用万用表检查，证明已修好后，再重新嵌入槽内，进行绝缘处理后就可继续使用，如果线圈受损伤的部位过多，或者包上新绝缘后的线圈边无法嵌入时，只好更换新的绕组。

（3）电机的接地装置。电机接地是一个重要环节，常常被忽视。因为电机不接地也可以运转，但这给生产及人身安全埋下了不安全隐患。因为绝缘一旦损坏后外壳会产生危险的对地电压，这样直接威胁人身安全及设备的稳定性。所以电机一定要有安全接地。所谓的电机接地就是将电气设备在正常情况下不带电的某一金属部分通过接地装置与大地做电气连接，而电机的接地就是金属外壳接地。这样即使设备发生接地和短路时电流也会通过接地向大地做半球形扩散，电流在向大地中流散时形成了电压降，这样保证了设备及人身安全。

五、结束语

随着科学技术发展，已经出现很多类新型电机，并在生活中广泛应用。索道驱动电机形式也在与时俱进，国内有不少索道是采用交流电机作为主驱动电机为索道提供运转动力的，新近建成索道已经采用直驱电机为索道提供能量。无论其形式如何发展变化，工作原理都是利用电磁感应定律为基础，且以磁场作为其耦合场，将电能转换为机械能的。必须了解常见电机的结构以及常见故障，才能少走弯路，节省时间，尽快地将故障排除，恢复电机工作，使电动机处于正常的运转状态。做好电机的定期检查和维护工作，也是保证电机安全运行，延长寿命的有效措施之一。

来源：九华旅游索道技术交流

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