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摘要：本文结合笔者多年实际工作经验，对奥钢联掘锚截割电机绕组的常见故障表现形式、原因等进行分析，有针对性地提出故障排除和绕组大修方法及注意事项，以更好地确保电机安全、稳定运行，延长使用寿命。
关键词：掘锚截割电机；绕组；大修
引言
对于三相异步电动机运行来说，一般涉及到电气故障和机械故障两大部分。本文主要论述电气故障涉及到的定子绕组。定子绕组一般发生故障的原因比较多，需要奠定在充分分析、判断的基础上，借助仪表的测量检查作用，确定故障点、查明原因，有针对性地采取维修和处理措施，减少由于故障而带来的损失。由于奥钢联掘锚截割电机绝缘等级要求高，为了达到电机电气性能，在绕组修复过程中，应尽量避免由于绝缘材料或工艺存在瑕疵，嵌线人员粗心等原因，留下潜伏性的缺陷，有缺陷的新修定子会影响到电机的使用寿命。因此，在奥钢联掘锚截割电机大修时，需注意本文中论述的几个问题。
1、奥钢联掘锚截割电机简介
奥钢联ABM20掘锚一体机是由奥地利奥钢联公司生产的集掘进机、锚杆机于一体的综合掘进机，具有连续采煤机的横轴式截割滚筒，以及独特截割和装载设计性能。ABM20掘锚机配装4台顶板锚杆机和2台侧帮锚杆机，所有顶板锚杆机和侧帮锚杆机都布置在靠近截割滚筒后面，这种设计使得掘进锚机能同时进行掘进和打锚杆工作。
1.1 ABM20掘锚机技术特征
截割宽度5.4米，截割高度3.0/4.0米，掏槽深度1米，重量92吨，顶板锚杆机4台，侧帮锚杆机2台，顶板锚杆机距工作面最小距离2.0米，装机总功率492KW，采用无线摇控。
1.2 ABM20掘锚机的特点
ABM20掘锚机的特点：机载顶板、侧帮锚杆机，掘进与打锚杆同时作业；大功率低转速的截割滚筒，使截割过程中产生的粉尘降到最低；装载和输送装置能相对于截割装置独立运动，装运效果好，锚杆机工作平台完全处于液压顶篷安全保护之下，截割头掏槽和截割都由微机控制，使截割循环及电机工作负载最优化；除了锚杆机之外，掘锚机为无线摇控，利用液压缸推力掏槽，履带原地不动，因此不破坏底板；全自动油脂润滑系统，减小了维修工作量。
奥钢联ABM20掘锚机是为了适应长壁开采工艺的需要，加快巷道掘进速度而设计的锚掘一体化快速掘进机。它具有连续采煤机的宽截割滚筒，并且具有其独特截割和装载设计性能。
1.3 ABM20掘锚机的结构
主要包括九大系统：截割系统、锚杆机系统、支护顶梁、装载系统、运输系统、行走系统、除尘系统、液压系统和电气系统。
本文论述的是截割系统中的截割电机进行大修时的注意事项。由于该类型进口奥钢联电机绝缘等级为H级。电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F、H级。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。绝缘的温度等级：A级、E级、B级、F级、H级，最高允许温度：105℃、120℃、130℃、155℃、180℃。在电机中，绝缘材料是最为薄弱的环节。绝缘材料尤其容易受到高温的影响而加速老化并损坏。不同的绝缘材料耐热性能有区别，采用不同绝缘材料的电气设备其耐受高温的能力就有不同。因此一般的电气设备都规定其工作的最高温度。在电动机工作时应该保证不使电动机绝缘材料超过该温度，这样才能保证电动机正常工作。
2、奥钢联掘锚截割电机定子绕组故障及检查
2.1短路运行
2.1.1观察法
仔细观察，若有烧焦绝缘的地方，可能即为短路处。
使电动机先空载运行20分钟（发现异常情况应立即停机），然后拆除端盖，用手摸线圈的末端，若某一部分线圈比邻近线圈温度高，则此线圈可能短路。
2.1.2电桥法
用电桥分别测量各相绕组电阻，如果三相电阻相差5%以上，则电阻小的一相一般为短路相。
2.1.3电流检查法
分别测量三相绕组的电流，若三相电流相差5%以上，则电流大的一相一般为短路相。
2.2缺相运行
故障现象
电机不能起动，即使空载起动，转速慢慢上升，有嗡嗡声；电机冒烟发热，并伴有烧焦味。
拆下电机端盖，可看到绕组端部有1/3或2/3的极相绕组或焦或变成深棕色。
故障原因
电动机供电回路熔丝回路接触不良或受机械损伤，致使某相熔丝熔断。电动机供电回路三相熔丝规格不同，容量小的熔丝烧断。电动机供电回路中的开关及接触器的触头接触不良。电动机绕组连线间虚焊，导致接触不良。
2.3过载运行
故障现象
电动机电流超过额定值；电动机温升超过额定温升。
检查结果
电机三组绕组全部烧毁；轴承无润滑脂或砂架损坏；定、转子铁心相摩擦，俗称扫膛。
故障原因
负载过重，电源电压过高或过低，电机长期严重受潮或有腐蚀性气体侵蚀，绝缘电阻下降。轴承缺油、干磨或转子机械不同心，导致电动机转子扫膛，使电动机电流超过额定值。机构传动部分发生故障，致使电动机过载而烧坏电机绕组。
2.4绕组接地
故障现象
电机空载无法起动；电动机供电回路熔丝熔断或开关跳闸。
检查结果
定子槽口绕组和铁心有烧伤痕迹，并有铜熔点；槽内绕组与铁心击穿；绕组引出线外皮绝缘损坏。
故障原因
电动机在修复时，塞入槽楔不注意，使槽口绕组绝缘破坏；槽楔年处老化，绝缘不良。电动机长期受潮或在腐蚀性气体中工作。转子平衡块松动或脱落，刮破电动机绕组绝缘。
2.5故障障现象
电机无法起动；电机供电回路熔丝熔断或开关跳闸；电机绕组冒烟，有烧焦味。
检查结果
相间短路部位的多股导线烧断，其周围有铜熔点。
故障原因
2.6绕组匝间短路
故障现象：电机在运转中冒烟，局部温升过高，并有烧焦味。
检查结果：电动机三相电流不平衡；几匝或一个线圈变成裸线。
3、奥钢联掘锚截割电机定子绕组大修及注意事项
通过对奥钢联掘锚截割电机定子的检查，绝大多数为定子绕组绝缘烧毁，这时需要重新更换定子绕组。
3.1拆除定子绕组之前，应先弄清线圈之间的连接关系，记清线圈连接头在电机的哪一端，记下线圈的节距及线圈在两端伸出的长度。保持原来的绝缘等级或提高绝缘等级，不可降低原有材料等级。
3.2拆线圈时要注意不要损伤定子铁芯，特别是槽口部分比较容易变形。
奥钢联掘锚截割电机拆除铁芯上的线圈后，出现的错位槽片、涨片，齿部变形现象，禁止使用锉刀、砂轮等工具整修槽面及槽口，要用专用工具修整错位片。涨片是拔出线圈时，线圈的受力方向倾斜造成的，片与片之间有残留的绝缘材料，整理涨片时，先将片间的绝缘材料取出后再整理。
不可用手锤在槽口敲击，避免造成槽口损伤，也不可用锉刀锉削槽口的齿部，要保持原槽形的完整性，确保磁场产生的磁路均匀。
铁芯扫膛引起的倒槽，范围小的可用撬槽刀沿着铁芯长度方向将槽形片一片一片地扶回原位，再用什锦锉修平毛刺即可，不可用“一”字改锥撬槽口或用锉刀锉开槽口，以免槽形缺齿部，改变电机的电气性能。
3.3线圈全部拆卸后，应清理槽内残余绝缘物，以免重新下线时槽内空间不够用。
3.4奥钢联掘锚截割电机数据。
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3.5选择模具尺寸要适当。
因该类型电机是双层同心式，每个极相组由4个线圈组成，绕制的线圈过小，嵌线将较困难，线圈过大，不但浪费材料，而且会使端部漏磁增多，影响电机的性能。经过计算及现场操作对比，最后定为最小的线圈围长为2080mm。根据节距，确定最小的模具直径为160mm，之后每个模具递增30mm，所用模具分别是：160mm、190mm、220mm、250mm。
3.6绕线时使用绕线机，木模两侧要放挡板，螺帽要拧紧，以免绕线时打滑，影响计数器的准确性。绕线过程应注意避免线的交叉，以减少下线时的困难。
3.7嵌线
3.7.1嵌线工具和辅助材料
嵌线工具一般有压线板、划线板、弯头长柄剪刀及木制或橡皮榔头，辅助材料为绝缘材料等。
3.7.2嵌线工艺及应注意的事项
按定子绕组展开图和电动机的引出线位置来确定引出线的槽号，嵌线、划线、导线压实、层间绝缘、封槽口垫端部相间及端部包扎等。
1）线圈引出线及过线的处理：把线圈绕好的线圈因出线整直，套上相应的黄蜡管或塑料管。
将线圈的宽度稍微压缩一下，并且将线圈的直线部分捏扁，根据所需确定是向左还是向右捏扁。
嵌线时要注意为了使绕组端部整齐，在嵌线时，在下完一个线圈节矩之前的各个线圈的上层边还不能下到槽内，应将所有未下到槽内的上层边吊起来，将已下到槽内的线圈端部用榔头将它整形成喇叭口的形式。
2）嵌线时必须使用引槽纸。槽纸有没槽纸和出槽纸之分。工作中，我们将高出槽口10-15mm的槽纸叫做出槽纸，将高出槽口5mm以内的槽纸称之为没槽纸。平常的嵌线作业中，只有在嵌没槽纸的电机定子绕组时才会使用引槽纸，而嵌出槽纸电机定子绕组时，将出槽纸高出槽口的部位视做自带引槽纸来使用，致使在嵌线过程中槽绝缘因重复的嵌线动作磨损或被不完好的工具划伤，而使新修的电机定子绕组留下缺陷。为了提高维修质量，在嵌该类型电机时，应采用引槽纸。将潜在的质量隐患彻底消除。引槽纸的长度应略长于槽纸的长度，这样可以更好的保护槽口的绝缘纸不被损伤。在作业过程中发现引槽纸破损，立即更换，确保槽绝缘性能完好。
3）划线：当下层边下到槽内后，再将上层边下入，理直导线将其捏扁，再用划线板在线圈的两侧，将导线划到槽内。
嵌线使用的压线板、划线板封槽压脚等工具须打磨的光滑圆润，确保在使用过程不划伤绝缘材料，使用的燕尾剪应锋利，保证在裁剪绝缘纸时不会因为刀口笨钝而将槽绝缘横向拉伤，造成潜伏性缺陷。
4）导线压实：压实时不能用力过猛，要用木榔头或橡胶锤轻敲。
层间绝缘：层与层之间应加上层间绝缘
层间绝缘在插入前进行导角处理。为了防止层间绝缘在插入时将下层的电磁线夹住或跑偏造成相间短路，需将层间绝缘插入端的端部剪两个导角，并在插入前将层间轻轻折叠捋一下，将层间插入槽中后，作业人员应抽动几下，感觉一下有没有“卡”、有没有抽动困难的现象，如没有这两种感觉就可继续下一个操作步骤，如有则需将层间抽出后重新插入。
5）封槽口：先将导线压实，再用铁板折合槽绝缘。
6）增加封口盖纸。封口盖纸应裁剪成等腰梯形，下底边长度以能包裹住槽口部位的最上一层电磁线为宜，一般160KW以上的电机取35-40mm为宜，小功率电机取10mm左右为宜，上底边长度略短于下底边长度1-2mm，高度应为10-20mm。封槽前将封口盖纸一半插入槽内，一半留在槽口外，在确定封口盖纸将槽口内最上一层电磁线全部包裹严密后方可进行封槽。这样相当于给槽口部位增加了两倍的绝缘保护材料层，如果第一层绝缘材料因各种不可预防的原因造成损伤而埋有潜伏性隐患，那么第二层绝缘保护可将这个隐患彻底的修复，保证了绝缘的完好性。
7）垫好端部相间绝缘，并用弯剪进行裁剪。
8）包扎端部：需选将端部扎紧，使在浸漆处理之后成为一个整体。
9）把所有线圈下完后，分清三相，进行接线。
对线圈端部进行整形，并插入相间绝缘。相间绝缘纸的形状和尺寸要通过试插后进行修改，以保证各相线圈端部互不接触，又不影响端部的包扎。
用涤纶带包扎端部，包扎后在适当整形，使线圈端部不接触机座和端盖，又不妨碍转子的放入。
3.8用摇表检查各相绕组对机壳及各相绕组之间的绝缘电阻。
用万用表检查各相绕组的直流电阻是否基本相等。用36V鼠笼测试仪测三相电流，看是否平衡。
3.9在浸漆之前要预热，浸漆后要烘干。
奥钢联掘锚截割电机采用的水冷方式，浸漆前须将水道封堵严密，隔爆面及螺栓孔口刷一层硅脂，防止绝缘漆粘到关键部位难以清理，给电机维修质量造成隐患。
浸漆工艺流程：
预烘除湿——入罐——真空排气——真空浸漆——压力浸渍——压力排漆——卸压滴漆——出罐——固化干燥
电机绕组浸漆烘干目的
奥钢联掘锚截割电机绕组浸漆烘干的目的，是在于把绝缘材料中所含的潮气驱除，用绝缘漆填满所有空间气隙，这样即可提高绕组的绝缘强度和防潮性能，又可提高绕组的耐热性和散热性，还可提高绕组绝缘的机械性能、化学稳定性、导热性和散热效果和延缓老化。电动机浸漆质量的好坏，直接影响到电机的温升和使用寿命，要求浸漆与烘干严格按照绝缘处理工艺进行，以保证绝缘漆的渗透性好、漆膜表面光滑和机械强度高，使定子绕组粘结成为一个结实的整体，从而提高电机的使用寿命。
结束语
奥钢联掘锚截割电机出现的常见故障为电气故障和机械故障两大类，电气性故障主要包括定子绕组故障和转子导条故障。本文只分析了定子绕组。一般来说，定子绕组匝间、相间短路故障是最常见的和最危险的故障。这种故障的最明显的标志是绕组出现局部过热，相电流的对称性破坏等。这些故障的发生，不仅导致电机损坏，而且可能导致损坏采煤工作面中的其他设备，造成生产损失。定子绕组故障主要是主绝缘和匝间损坏以及线圈烧损。产生故障的原因是外界因素，通风冷却不好、水蒸汽或油泄入内部，甚至由于操作不当引起过电压或过电流，损坏绝缘等等。
为了使新修的进口奥钢联掘锚截割电机达到原厂性能，需在各维修环节进行严格的质量管控，层层把关，人人负责，从而修复出高品质的电机，确保矿井单位设备的开机率，进而保证矿井的出煤量。
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论文作者:魏占宽
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/9
标签：绕组论文; 电机论文; 线圈论文; 电动机论文; 定子论文; 故障论文; 绝缘材料论文; 《电力设备》2019年第19期论文;