紡織電動機籠形轉子鑄鋁引起的常見異常發熱問題分析

摘要:紡織電動機在使用過程一直會處在高速、長時間的工作狀態下，這就對電動機的質量提出了更高的要求。電動機異常發熱是紡織電動機經常出現的故障形式，其原因主要有外部原因和內部原因，在內部原因中轉子鑄鋁引發的問題是重要的誘因之一，這個問題主要來自工作運轉和電動機生產兩個過程。使用不當和鑄造問題都會導致鑄鋁引發的異常發熱。

關鍵詞:電動機過熱 機械原因鑄造原因

一、紡織電動機過熱的原因

紡織電動機的常見故障主要分為定子故障、轉子故障及軸承故障，轉子鼠籠故障(主要為導條斷裂及端環損壞)是鼠籠式異步電機常見故障。產生故障的內因是工藝質量問題，外因是工作條件惡劣、啟動頻繁等，其中內部原因有:

1、軸承故障

紡織廠生產過程中，經常會更換電動機部件，在更換軸承時，軸承沒有裝正或卡死，軸承沒有進行潤滑處理或者潤滑油太多，且存在雜質，油封太緊，端蓋與機座不同心，都會導致電機的軸承局部過熱。另外，在使用過程中鑄鋁轉子磨損，導致定子、鐵芯等偏離軸心，使轉子掃膛，也會造成電機發熱。

處理的方法:轉移轉軸;更換軸承，做好裝配工作，使部件配合良好，適當的選擇和添加潤滑油;對定子、鑄鋁轉子進行處理，銼去突出部分，并進行手動轉動，確認沒有掃膛現象。

2、定子繞組發生異常

定子繞組中出現匝間路與局部接地，定子繞組間出現短路和接地，或者三相異步電動機出現單相運行，這必定會導致繞組電流產生突然增大，也就使電機過熱。這兩種情況的過熱，既可以認為是定子繞組故障形成的過熱，用手接觸可發現故障部位溫度明顯高于其他位置，用短路器檢查尋找故障點，可以用萬用表測得電流不平衡，或者利用電橋測量三相繞組的電阻，也能判斷故障。處理辦法:及時的更換繞組。

在進行過重新繞制的電機中，其參數發生了變化或定子繞組內部出現錯接，也會導致電機過熱。或者電阻繞組輸出端的接線不正確，如將星形連接的電機錯接成三角形，定子的相繞組的電壓就會增大3倍;若把三角形電機的繞組錯接成星形，則相間繞組的電壓就會降低1/3。不過無論是增大或者降低，都會引起電機過熱的現象。

處理方法:及時更正內部接線錯誤，即個別繞組或者相組的接線，按要求正確連接好定子三相繞組的出線端。在日常的生產過程中，電機過熱或者燒毀，一部分是因為斷相或缺相所致。

3、轉子繞組部件故障

籠形三相異步電動機轉子導條斷裂或開焊，破壞了轉子結構的對稱性，使定子電流的大小發生變化，發熱嚴重。這種情況技術人員可以用眼睛進行直接的觀察，或者用短路探測儀進行表面的逐槽檢測。

其處理的方法:如果出現的是鋁條斷裂，可以把斷裂的地方擴大，然后加熱到450度，用錫鋅鋁混合焊條進行焊接;如果是銅條斷裂，可以先把斷裂的部位處理干凈，除去氧化層，在利用磷銅焊料和氧氣焊接。鋁條、銅條焊接好后，最后還應當進行靜平衡和動平衡的校驗。防止焊接產生的動態不平衡，導致其他部件發生一次磨損。

二、電動機籠形轉子鑄鋁常缺陷

1、斷條

斷條是常見的鑄鋁轉子的故障之一。它的出現可以導致電動機整機轉子的電阻增大，啟動轉矩減小，損耗增大，降低了電動機效率，轉差率大這樣就導致了整機溫度升高。通常的斷條情況中有三種原因:

(1)隔離斷條的情況有兩種，一種是在處理過程中氧化鋁未能清除干凈，在轉子內部形成一層薄膜，這層薄膜將比它本身的熔點低的金屬鋁隔斷，在凝固的時候就會開裂。另一種情況，澆筑時兩次澆筑的前后鋁料沒有很好的融合在一起，在凝固時就會產生斷條。

(2)熱斷條的情況也有兩種情況，一種是脫膜過早，因為鋁的強度和鋁的溫度是成反比的，鋁液未凝固從槽流出造成熱斷條;另外，在成品過程中，鑄鋁轉子在加熱到500度的時候進行熱套，由于在500度的情況下，鋁的拉力接近于零，熱套的轉子就會很容易出現熱斷條。

(3)張力斷條出現的原因是因為外界壓力大于鋁的強調所致的。當轉子的鐵芯疊壓過緊，假軸推出后，鐵心向外漲開時就容易出現拉斷籠條的情況。同時，過早脫模，鋁條強度低都會出現拉斷籠條。有的鋁錠在熔煉過程中沒有經過脫氣精煉，就會使鋁材料內部含有大量的氫氣，氫氣在鋁內形成了密集的氣孔，使得鋁的強度大大降低，從而在轉子裝壓時拉斷籠條。實驗表明，沒有脫氣的鋁錠拉力強度只有30MP，經計算Y100電機轉子槽孔總面積為2 000 mm2則∑F=60 kN，而轉子裝壓規定壓力F=160 kN，因此使用質量低劣的鋁錠澆注轉子很容易產生張力斷條，為了提高鑄鋁轉子強度除了保證適當的脫模溫度外，鋁錠熔化后必須進行脫氣處理。

2、鑄鋁縮孔

縮孔是在鋁液凝固的過程中某個部位沒有得到足夠的鋁液補縮而產生的孔洞類的缺陷。縮孔的產生在使用過程中就會導致斷條，由此影響電動機的正常運轉，而產生發熱。這種縮孔產生的原因是:鋁液溫度、模具溫度和鐵心溫度三者配合缺陷造成的，鑄鋁轉子達不到順序凝固和技術補縮要求;對于低壓鑄鋁和離心鑄鋁鐵心的預熱溫度過低，轉子導條過早凝固導致上端環補縮困難;對于壓力鑄鋁和低壓鑄鋁充型壓力過低，鋁液的結晶壓力小，造成補縮不良。轉子的縮孔區常在端環部分。要防止縮孔產生常采取的措施:嚴格控制工藝參數，控制“三溫”使其配合適當;同時要注意澆口位置與尺寸的確定以保證鋁液在型腔內既能得到補縮，又能達到順序凝固;采用限制鋁水溫度，使其不超過710℃;及時施以足夠的最終補縮壓力及足夠的鋁液。

3、氣孔

氣孔是在鋁液凝固過程中由于氣體的存在而產生的孔洞類缺陷。氣孔主要來源于三個方面:一為鋁液;二為轉子鐵芯;三為模具涂料。

4、冷接痕

冷接痕是由于模具溫度低或鋁水溫度低，在鋁水澆入轉子后，兩股金屬流不能熔合到一塊，形成冷接痕。一般冷接痕輕者稱為水紋，重者稱為冷隔。因此必須認真按預熱溫度預熱模具和正確掌握澆注溫度可減少或不產生這類缺陷。

5、裂紋

裂紋大多產生在端環的表面，主要是由于轉子冷凝過程中產生的鑄造應力超過鋁導條的材料極限應力而產生的。裂紋有熱裂紋和冷裂紋，熱裂紋是指結晶過程中高溫下產生的，裂開的表面呈氧化色，外形曲折而不規則;冷裂紋產生是指已經凝固的鋁在進一步冷卻過程中產生的，裂開的表面無氧化色，冷裂紋一般是連續直線狀的。產生裂紋的原因有:鋁液中雜質含量不合理，雜質中鐵硅比在1.5-10之間時，容易出現裂紋;鋁液溫度過高強度降低，承受不住在冷凝過程中產生的收縮力而產生裂紋;轉子風葉、平衡柱和端環連接處鑄造圓角太小，鑄造應力集中而產生裂紋。因此，鑄鋁前調整鋁液中的鐵硅比;嚴格控制鋁液的溫度并認真進行清渣除氣處理;適當增大鑄造圓角防止裂紋產生。

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