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作者 | 王年高

摘　要：客運索道作為景區重要的交通運輸工具，大部分設備正常工作都離不開(kāi)電機參與。本文以天臺索道為例，詳細介紹天臺索道各種電機結構和維護方法，為同行提供參考。

關(guān)鍵詞：直流電機；直流測速電機；交流電機；轉子；定子

電機是一種能量轉換或信號轉換的電磁機械裝置，在國民經(jīng)濟中具有極其重要的作用。電機在各個(gè)行業(yè)廣范應用，小到我們平時(shí)使用的電動(dòng)剃須刀，大到三峽水力發(fā)電機都是電機一種形式。在客運索道也廣泛被應用，我們天臺索道有各種電機20多臺，下面我就簡(jiǎn)單介紹我們九華山天臺索道的各種電機（表一）。電機分類(lèi)方式很多，按工作電源種類(lèi)可分為直流電機和交流電機，按用途可分為驅動(dòng)電機和控制電機，按運轉速度可分為高速電機、低速電機、恒速電機等。天臺索道主驅動(dòng)電機是直流電機（圖一），液壓張緊為三相交流異步電機（圖一），水平救護絞車(chē)電機為低轉速三相交流異步電機。

圖1 天臺索道電機

一、電機組成

1、主驅動(dòng)電機組成：天臺索道主驅動(dòng)電機直流電機（DMI315lL 400V/591KW 1574RPM），組成部件見(jiàn)圖二共有六十多個(gè)，結構比簡(jiǎn)單的交流異步電機要復雜的多。其主要是為了更安全可靠工作，如勵磁繞組及其絕緣，換向繞組及其絕緣，軸承潤滑系統等。

圖2 主驅動(dòng)電機

2、測速電機：直流永磁機電（RE.0444 R1B+J0.06EG V/Tr/mn0.06），電機定子由矯頑力高的永磁體主磁極、機座、端蓋和電刷組成，轉子是電樞，它是由鐵心、電樞繞組和換向器等組成。由直流發(fā)電機原理（圖三），當外力（主電機或驅動(dòng)輪）拖動(dòng)測速發(fā)電機轉子電樞旋轉時(shí)，電樞繞組將切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生感應電動(dòng)勢。電樞間的電樞電勢與其轉速成正比，即E＝Ceφn，在額定勵磁和負載不大的情況下，可近似認為其輸出電壓與轉速成正比，使用時(shí)，測速發(fā)電機由外力推動(dòng)轉軸（主電機或驅動(dòng)輪）轉動(dòng)，輸入的是轉速信號，通過(guò)它輸出的就是與轉速成正比的電壓信號了，具有測速作用。

圖3 測試電機原理圖

3、三相異步交流電機：定子是電動(dòng)機的不動(dòng)部分，它主要由鐵心、 定子繞組和機座組成。定子繞組是定子中的電路部分， 中、小型電動(dòng)機一般采用漆包線(xiàn)繞制成其三相對稱(chēng)繞組共有六個(gè)出線(xiàn)端，每相繞組的首端和末端分別用 D1,D2,D3 和 D4,D5,D6 標記，可以根據電源電壓和電動(dòng)機的額定電壓把三相繞組接成星形或三角形。轉子是電動(dòng)機的旋轉部分由轉軸、 轉子鐵心、 轉子繞組和風(fēng)扇等組成。轉子鐵心是一個(gè)圓柱體， 也由硅鋼片疊壓而成， 其外圓周表面沖有槽孔， 以便嵌置轉子繞組。轉子繞組根據其構造分為兩種形式:鼠籠式和線(xiàn)繞式，天臺索道所用電機均屬于前者。

鼠籠式轉子是在轉子鐵心的槽內壓進(jìn)銅條， 銅條的兩端分別焊接在兩個(gè)銅環(huán)上， 因其形狀如同鼠籠， 故得名?，F在中、 小型電動(dòng)機更多地采用鑄鋁轉子， 即把熔化的鋁澆鑄在轉子鐵心槽內， 兩端的圓環(huán)及風(fēng)扇也一并鑄成。用鑄鋁轉子可節省銅材， 簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了電機的成本。

二、主電機檢查維護

1、日常檢查維護：嚴格按照客運索道安全運營(yíng)及安全生產(chǎn)標準化各項制度，認真落實(shí)好主電機早檢、日檢、月檢、季檢、年檢，發(fā)現異常及時(shí)記錄匯報。每日對主電機溫度及兩端軸承溫度三次監測，一次記錄。每季度對主電機碳刷進(jìn)行測量并記錄，對主電機風(fēng)機濾網(wǎng)進(jìn)行更換，對主電機軸承進(jìn)行加注潤滑脂，并對主電機內的碳粉進(jìn)行清理。每?jì)赡曜笥覍μ妓⑦M(jìn)行更換，根據ABB直流電機維護規范（24000H或6-8年）對主電機軸承進(jìn)行更換。

2、軸承更換：我們天臺索道在2021年12月底對運行九年的主電機進(jìn)行了軸承更換，在沒(méi)有外協(xié)單位幫助情況下，我們順利完成主電機軸承更換，大半年了，運行狀況非常好。對于主電機軸承更換有以下幾點(diǎn)經(jīng)驗分享給大家：

（1）查資料制定更換流程，準備好所需工具并檢查，沒(méi)有的工具要及時(shí)定制，已有的要檢查工具的情況，及時(shí)保養維護工具，定專(zhuān)人負責工具收撿。

（2）對照主電機軸承更流程，推演各個(gè)步驟需要注意地方，安排專(zhuān)人負責拍照片，照片既可以查驗后續安裝是否準確又可留作資料，為以后或類(lèi)似工作提供參考。

（3）做好主電機的定位的工作很重要，拆卸前一定做好各點(diǎn)高度，中心線(xiàn)的尺寸的標注和標記。安裝時(shí)（圖四），復核底座固定墊片高度尺寸，待達到拆卸前原安裝高度尺寸數據后，再通過(guò)線(xiàn)錘及測距儀等儀器進(jìn)行主電機對中復核。

（4）吊裝作業(yè)吊點(diǎn)選擇和吊裝工具（手拉葫蘆）一定要符合要求。

（5）安裝到位后的檢查工作一定要細致，做好各項數據對照復核工作，先開(kāi)緊急驅動(dòng)帶動(dòng)電機運轉，無(wú)異常再合閘通電運行，先低速試運行，并通過(guò)聽(tīng)針、振動(dòng)儀分別檢測主電機非驅動(dòng)和驅動(dòng)端軸承運行聲音、振動(dòng)情況，與主電機拆卸前運行異響及振動(dòng)數據對比。

圖4 主電機安裝

三、直流測速電機檢查維護

永磁直流測速發(fā)電機有其靈敏度高、線(xiàn)性誤差小、受溫度變化的影響較小、結構簡(jiǎn)單、耐振動(dòng)沖擊、極性可逆等優(yōu)點(diǎn)，但由于電刷和換向器的存在帶來(lái)一些弊?。喝缈煽啃圆?，使用環(huán)境受到限制，電刷與換向器的摩擦，增加了被測電機的粘滯轉矩；電刷的接觸壓降造成了輸出低速時(shí)的不靈敏區。根據其特點(diǎn)我們制定一些幾點(diǎn)維護要求：1、接線(xiàn)端子緊固（新電機運行一個(gè)月隨后每年兩次）。2、電刷和換向器檢查（每半年一次），主要檢查電刷的磨損，需要時(shí)要更換同一型號的電刷，換向器主要檢查其表面劃痕是否均勻且沒(méi)有粘連，必要時(shí)進(jìn)行處理。3、拆卸時(shí)注意輕拿輕放以保護矯頑力高的永磁體主磁極磁性防止其因失磁造成測速誤差。

四、交流異步電機檢查維護

三相交流異步電機是索道最常見(jiàn)的電氣設備。其中用得最多的是鼠籠型異步電機，其結構簡(jiǎn)單，起步方便，體積較小，工作可靠，堅固耐用，便于維護和檢修。為了保證異步電動(dòng)機的安全運行，電氣工作人員必須掌握有關(guān)異步電機的安全運行的基本知識，了解對異步電機的特點(diǎn)電機在運行中由于種種原因，會(huì )出現故障，故障分機械與電氣兩方面。

1、機械方面有掃膛、振動(dòng)、軸承過(guò)熱、損壞等故障。

（1）異步電機定、轉子之間氣隙很小，容易導致定、轉子之間相碰。一般由于軸承嚴重損壞及端蓋內孔磨損或端蓋上下口與機座上下口磨損變形，使機座、端蓋、轉子三者不同軸心引起掃膛。如發(fā)現對軸承應及時(shí)更換，對端蓋進(jìn)行更換或刷鍍處理。

（2）振動(dòng)應先弄清楚是電機本身引起的，還是傳動(dòng)裝置不良所造成的，或者是機械負載端傳遞過(guò)來(lái)的，而后針對具體情況進(jìn)行排除。屬于電機本身引起的振動(dòng)，多數是由于轉子動(dòng)平衡不好，以及軸承不良，轉軸彎曲，或端蓋、機座、轉子不同軸心，或者電機安裝地基不平，安裝不到位，緊固件松動(dòng)造成的。振動(dòng)會(huì )產(chǎn)生噪聲，還會(huì )產(chǎn)生額外負荷。

（3）如果軸承工作不正常，可憑經(jīng)驗用聽(tīng)覺(jué)及溫度來(lái)判斷。用聽(tīng)棒（銅棒）接觸軸承盒，若聽(tīng)到?jīng)_擊聲，就表示可能有一只或幾只滾珠扎碎，如果聽(tīng)到有咝咝聲，那就是表示軸承的潤滑油不足，因為電機要每運行3000至5000小時(shí)左右需換一次潤滑脂。電機在添加潤滑脂時(shí)不易太多，如果太多會(huì )使軸承旋轉部分和潤滑脂之間產(chǎn)生很大的磨擦而發(fā)熱，一般軸承盒內所放潤滑脂約為全溶積二分之一到三分之二即可。在電機軸承安裝時(shí)如果不正確，配合公差太緊或太松，也都會(huì )引起軸承發(fā)熱。在臥式電動(dòng)機中裝配良好的軸承只受徑向應力，如果配合過(guò)盈過(guò)大，裝配后會(huì )使軸承間隙過(guò)小，有時(shí)接近于零，用手轉動(dòng)不靈活，這樣運行中就會(huì )發(fā)熱。

2、電氣方面有電壓不正常、繞組絕緣受損、接地裝置損壞等。

（1）電源電壓偏高，激磁電流增大，電機會(huì )過(guò)分發(fā)熱，高電壓會(huì )危及電機的絕緣，使其有被擊穿的危險。電源電壓過(guò)低時(shí)，電磁轉矩就會(huì )大大降低，如果負載沒(méi)有減小，轉子轉數過(guò)低，這時(shí)轉差率增大造成電動(dòng)機過(guò)載而發(fā)熱，長(cháng)時(shí)間會(huì )影響電動(dòng)機的壽命。當三相電壓不對稱(chēng)時(shí)，即一相電壓偏高或偏低時(shí)，會(huì )導致某相電流過(guò)大，電動(dòng)機發(fā)熱，同時(shí)電機轉距減小會(huì )發(fā)出“翁嗡”聲，時(shí)間長(cháng)會(huì )損壞繞組?？傊疅o(wú)論電壓過(guò)高過(guò)低或三相電壓不對稱(chēng)都會(huì )使電流增加，電機發(fā)熱而損壞電機。所以按照國家標準電動(dòng)機電源電壓在額定值±5%內變化，電機輸出功率保持額定值。電機電源電壓不允許超過(guò)額定值的±10%；三相電源電壓之間的差值不應大于額定值的±5%。

（2）電機繞組絕緣受到損壞，及繞組的導體和鐵心、機殼之間相碰即為繞組接地。這時(shí)會(huì )造成該相繞組電流過(guò)大，局部受熱，嚴重時(shí)會(huì )燒毀繞組。出現繞組接地多數是電動(dòng)機受潮引起，有的是在環(huán)境惡劣時(shí)金屬物或有害粉末進(jìn)入電機繞組內部造成。電機出現繞組接地后，除了絕緣已老化、枯焦可以局部處理，繞組接地一般發(fā)生在繞組伸出槽外的交接處（繞組端部），這時(shí)可在故障處用天然云母片或絕緣紙插入鐵心和繞組之間，再用絕緣帶包扎好涂上絕緣漆烘干即可，如果接地點(diǎn)在鐵心槽內時(shí)，上層邊絕緣損壞，可以打出槽楔修補槽襯或抬出上層線(xiàn)匝進(jìn)行處理，若故障在槽底或者多處絕緣受損，最好辦法就是更換電機繞組。電機繞組中相鄰兩條導線(xiàn)之間的絕緣損壞后，使兩導體相碰，就稱(chēng)為繞組短路。發(fā)生在同一繞組中的繞組短路稱(chēng)為匝間短路。發(fā)生在兩相繞組之間的繞組短路稱(chēng)為相間短路。不論是那一種，都會(huì )引起某一相或兩相電流增加，引起局部發(fā)熱，使絕緣老化損壞電機。出現繞組短路時(shí)，短路點(diǎn)在槽外修理并不難。當發(fā)生在槽內，如果線(xiàn)圈損壞不嚴重，可將該槽線(xiàn)圈邊加熱軟化后翻出受損部分，換上新的槽絕緣，將線(xiàn)圈受損的部位用薄的絕緣帶包好并涂上絕緣漆進(jìn)行烘干，用萬(wàn)用表檢查，證明已修好后，再重新嵌入槽內，進(jìn)行絕緣處理后就可繼續使用，如果線(xiàn)圈受損傷的部位過(guò)多，或者包上新絕緣后的線(xiàn)圈邊無(wú)法嵌入時(shí)，只好更換新的繞組。

（3）電機的接地裝置。電機接地是一個(gè)重要環(huán)節，常常被忽視。因為電機不接地也可以運轉，但這給生產(chǎn)及人身安全埋下了不安全隱患。因為絕緣一旦損壞后外殼會(huì )產(chǎn)生危險的對地電壓，這樣直接威脅人身安全及設備的穩定性。所以電機一定要有安全接地。所謂的電機接地就是將電氣設備在正常情況下不帶電的某一金屬部分通過(guò)接地裝置與大地做電氣連接，而電機的接地就是金屬外殼接地。這樣即使設備發(fā)生接地和短路時(shí)電流也會(huì )通過(guò)接地向大地做半球形擴散，電流在向大地中流散時(shí)形成了電壓降，這樣保證了設備及人身安全。

五、結束語(yǔ)

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，已經(jīng)出現很多類(lèi)新型電機，并在生活中廣泛應用。索道驅動(dòng)電機形式也在與時(shí)俱進(jìn)，國內有不少索道是采用交流電機作為主驅動(dòng)電機為索道提供運轉動(dòng)力的，新近建成索道已經(jīng)采用直驅電機為索道提供能量。無(wú)論其形式如何發(fā)展變化，工作原理都是利用電磁感應定律為基礎，且以磁場(chǎng)作為其耦合場(chǎng)，將電能轉換為機械能的。必須了解常見(jiàn)電機的結構以及常見(jiàn)故障，才能少走彎路，節省時(shí)間，盡快地將故障排除，恢復電機工作，使電動(dòng)機處于正常的運轉狀態(tài)。做好電機的定期檢查和維護工作，也是保證電機安全運行，延長(cháng)壽命的有效措施之一。

來(lái)源：九華旅游索道技術(shù)交流

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