潛水電機充油式潛水電機

原則上講，將充水式潛水電機使用在冷卻條件較差的環(huán)境中，是不合適的，此時應(yīng)使用充油式潛水電機。用來拖動建筑、污水排放設(shè)備中使用的排污泵的潛水電機，由于電機外殼被附著物埋匿，負載發(fā)生變化等原因，定子繞組應(yīng)使用具有耐濕熱性能的漆包線，并且在電機內(nèi)封入了耐熱性能良好的絕緣材料，以防周圍的水進入電機內(nèi)腔。?????這類電機工作當中，有時全部在水中工作，有時可能露出水面，因此為防止電機溫升過高，而在電機內(nèi)裝有溫度繼電器，它在電機內(nèi)溫升過高時切斷電源。?

在這種電機中選擇軸密封的方式是與選擇絕緣方法同等重要，水泵所抽出的水是各種各樣的，為切實防止水從電機軸伸處進入電機，一般都采用機械密封，重要的是對滑動部件和密封材料，要選用與所排放的水相適宜的材質(zhì)，軸承一般是滾動軸承，它靠封入的油來潤滑，同時它還必須能夠承受軸向載荷。?五??干式潛水電機?

在建筑施工中，抽、排水所使用的潛水電機，通常是可以移動的?而且是在抽、排泥漿水等惡劣條件下使用，因此，要求電機制造的即輕巧又方便維護、檢查，并且具有較高的耐熱性能，為此，電機是干式的（既不充水也不充油），采用B級或F級絕緣，通常也在電機中裝入溫度繼電器，當溫度出現(xiàn)異常時，自動停機。

因為此種電機在內(nèi)部充滿著水，所以被廣泛用于深井提水，煤礦排水，一般上水管道及建筑設(shè)備內(nèi)的抽水裝置中。這種電機的獨特之處在于它的絕緣方法和軸承形式。??

1.耐水絕緣方式?

耐水絕緣方式有以下幾種類型：?

a.耐水絕緣線型?

其繞組是在一般的銅絲外包耐水性良好塑膠材質(zhì)而制成的電磁線，亦即采用了電磁線本身絕緣的方式，用于絕緣的材料有聚乙烯和聚氯乙烯和聚四氟，近年來聚氯乙烯型已很少使用，一般情況常溫20?C水溫用聚乙烯型繞組線，60-80℃水溫用交聯(lián)聚乙烯型，而對于高溫水型，采用聚四氟型繞組線。?

b.耐水絕緣型?

定子繞組部位被耐水絕緣樹脂做了造形，以此來保護電機的電氣部分，尤其適用于小型潛水電機，耐水絕緣樹脂必須滿足下列主要技術(shù)條件：?????

（1）吸濕性低；?????

（2）與結(jié)構(gòu)件有良好的附著性能。?????

（3）對其它結(jié)構(gòu)件的材料無任何不良影響。?????

（4）能隨繞組等構(gòu)件一起膨脹或收縮，鑒于以上種種要求，認為采用環(huán)氧樹脂材料較為理想。?

c.屏蔽式?

它原是為化工行業(yè)和原子能利用等設(shè)備而開發(fā)的一種潛水電機，然而隨著生產(chǎn)水平的提高，近年來在小排量的眾多的潛水電機中，也被選用了，現(xiàn)在已成為拖動深、淺井抽水泵的一種通用潛水電機，其結(jié)構(gòu)是在定子內(nèi)側(cè)設(shè)置了極薄的圓筒稱為屏蔽套，為的是保護電機的電氣部分，它與水的絕緣靠電機外殼和屏蔽套來定成，而耐熱絕緣由在其內(nèi)部充入的環(huán)氧樹脂等絕緣材料承擔，這種電機的電氣部分與水不直接接觸，這一點與前面的兩種型式有著很大的不同，在這一類型的電機中，一般使用普通的漆包線作為繞組線，而屏蔽套采用厚度0.15-0.25左右的奧式體不銹鋼材料，以降低屏蔽套內(nèi)的渦流損耗，由于屏蔽套的存在，這種電機氣隙比其它類型的電機氣隙要大，因此功率因數(shù)要受到影響。?

2.水潤滑軸承?

在充水式潛水電機中，軸承是靠充滿在電機內(nèi)部的清水來潤滑的。由于水與一般的潤滑油有所不同，其潤滑作用非常低，已達到了臨界潤滑的狀態(tài)，所以作為軸承必須選用與水相配合的結(jié)構(gòu)和材料，尤其是推力軸承，為承受水泵在運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的巨大的推動，其承載能力要比較大，這樣，不僅對電機本身而且對潛水電泵也是有利的，因此目前已有各種型式的軸承結(jié)構(gòu)和材料被相繼開發(fā)出來。?

a.導(dǎo)軸承

也稱軸瓦，在電機中起扶正轉(zhuǎn)子的作用，受力相比止推軸承小，目前選用的材料有多種，包括錫青銅、石墨、Ferobestos復(fù)合材料、FM等，結(jié)構(gòu)上銅軸瓦，采用內(nèi)部拉三個直槽，石墨和Ferobestos軸瓦，內(nèi)部加兩道螺旋槽，以增強冷卻效果，在小功率電機一般一側(cè)用一個軸瓦，大功率電機采用雙瓦結(jié)構(gòu)螺旋指一正一反配對使用。?

b.止推軸承?

止推軸承分為整體式和分塊調(diào)心式兩種結(jié)構(gòu)。整體式用于小功率電機，主要用在100、175系列200、250系列小功率電機中，滑板采用3Cr₁₃淬火處理，止推用DAP，D23和石墨、聚四氟乙烯材料，用DAP塑料較多，其優(yōu)點是價格低，便于大批量生產(chǎn)。?

分塊調(diào)心式結(jié)構(gòu)用于200系列以上電機，它的承載壓力要比整體式止推軸承高很多，其制造過程也比較復(fù)雜，所使用對磨材料常用有兩種形式，一是不銹鋼對石墨，用在功率較大的電機中，二是Ferobestos對錫青銅這是目前用的比較多的方式。?

由于該電機被應(yīng)用在礦井、河流和沼澤等地方，所以對電機沒有過多的尺寸限制，根據(jù)與泵的組合方式可分成軸伸向上式和軸伸向下式。?

另外，根據(jù)電機內(nèi)所充填的物質(zhì)不同，又將分為以下幾種：?

a.充水式：在電機內(nèi)腔充滿清水。?

b.充油式：在電機內(nèi)腔充滿具有絕緣和潤滑性能的油?

c.干式：在電機內(nèi)部封入空氣或其它保護氣體。?在上述的各種類型的潛水電機中，與一般陸用電機的不同點是絕緣方式、軸承結(jié)構(gòu)和密封方法，以下概述其特點。?

這是專門為抽取地下水的水泵配套而設(shè)計的潛水電機，由于井口直徑的關(guān)系，電機的外徑要受到一定的限制，所以采用細長的結(jié)構(gòu)，目前常用的品種有100、150、175、200、250、300、400系列，功率從0.75kW到410kW不等。這種潛水電機多為充水式，即電機內(nèi)部充滿潔凈的清水。?

潛水電機按GB/T 2818-2002 標準生產(chǎn)，主要分為充油式、充水式、干式、屏蔽式四種種其中：

1.充油式潛水電機內(nèi)部充滿機械油，兩端用滾動軸承支撐，上部采用硬質(zhì)合金作為機械密封，它能在含泥砂較大場合使用，同時也可供傾斜、水平使用。

2.充水式電機分為普通型潛水電機和特種潛水電機其主要耐磨部位采用進口材質(zhì)（導(dǎo)軸承、止推軸承等），它具有能承受高推力及高耐磨性等特點。

3.干式潛水電動機，干式結(jié)構(gòu)的電動機，內(nèi)腔充滿空氣，與陸用電動機相似，結(jié)構(gòu)簡單。

4.屏蔽式潛水電動機，電動機定子由非磁性不銹鋼制作的薄壁屏蔽套、端環(huán)和機殼組成的密封室嚴密封閉，內(nèi)充填固體填充物 。

隨著市場對潛水電泵流量及揚程不斷增大的需求， 與之配套的電機功率也逐漸增大， 如仍釆用低壓電機驅(qū)動， 與之對應(yīng)的大電流、大電纜等也隨之而來， 而電纜本身的重量對其布線和固定帶來較大不便， 電纜增大的同時也對引出電纜的密封增添了困難。

1.在井中含砂量大的情況下，應(yīng)特別注意在水泵運行中，一直運行到井中的水沒有混濁現(xiàn)象為止，這樣才能停泵。否則的話，砂粒停集在葉輪的后蓋板上，再次啟動時，水泵啟動不起來。進一步運行的話，會燒毀電機。這種現(xiàn)象，往往發(fā)生在市場中水井洗井不徹底的情況，這時，一定要讓電機一直運行到井中的水沒有混濁現(xiàn)象為止，才能停機。

2.潛水電機定子繞組的絕緣電阻為零，但電泵仍能正常運轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象只能出現(xiàn)在星形聯(lián)接的潛水電機上。因電機星形點包扎不好時，定子繞組對地絕緣為零，所以雖然電動機表現(xiàn)為接地狀態(tài)，也不會出現(xiàn)電動機電流增大等一些異常現(xiàn)象，電泵仍能正常運轉(zhuǎn)，但不能滿足電氣安全操作規(guī)程的要求。遇到這種情況，也應(yīng)將電泵提出井外拆機檢查，將星形點重新包扎好，使電動機定子繞組的絕緣電阻值回升到規(guī)定值以上后，再重新投入運行 。

干式潛水電機為全干式密封結(jié)構(gòu)，主要用于裝配下泵式潛水泵。

干式潛水電機內(nèi)部充滿空氣，與普通防護式三相異步電機相似。電動機軸伸端采用動態(tài)機械密封來有效防止水分和潮氣進入電動機內(nèi)部，以保持電動機的內(nèi)腔干燥。有的干式潛水電機下部帶有一個氣室，當電機潛入水中時，氣室內(nèi)的空氣受到水壓力的作用被壓縮，氣壓升高，形成一個氣墊結(jié)構(gòu)或空氣密封結(jié)構(gòu)，從而防止水分進入潛水電機內(nèi)部，使電機得到雙重保護，運行可靠大大提高。其主要結(jié)構(gòu)特點如下:

(1)干式潛水電機內(nèi)部除繞組絕緣需要加強防潮處理及放置濕度監(jiān)測器之外，電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的處理方式與普通三相異步電機基本相同。

(2)軸伸端機械密封結(jié)構(gòu)的可靠性是影響干式潛水電機壽命的關(guān)鍵因素。由于干式潛水電機常年工作于水下，因此電機的密封結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造工藝和安裝要求都比較高。

(3)當干式潛水電機工作在含砂水質(zhì)或含有其它腐蝕性雜質(zhì)的液體中時，兩邊軸伸端機械密封的壽命會受到很大的影響，進而影響干式潛水電機運行的可靠性和使用壽命。

通過對潛水電機定子三維溫度場有限元計算及其奇異性分析，可以得到以下結(jié)論:

（1）干式潛水電機采用內(nèi)部風冷、外部水冷的冷卻方式。由于外部水冷能迅速帶走大量熱量，因此電機定子溫升軸向分布整體呈現(xiàn)凹型。而由于定子繞組是電機主要的發(fā)熱部件，因此電機鐵心溫升軸向呈現(xiàn)出凸型分布。

（2)定子繞組溫升最高點出現(xiàn)在繞組上端部，最低點出現(xiàn)在上層繞組中部，上、下層繞組溫升相差很大。

(3)定子鐵心溫升最高點出現(xiàn)在定子齒中部，最低點出現(xiàn)在定子驪部。定子鐵心沿徑向溫度梯度很大。