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摘要：美国JOY采矿设备公司生产的12CM系列连续采煤机占我国引进连续采煤机总数的90%以上，目前在神华集团公司主要有三种机型，即12CM15、12CM18以及12CM27型。12CM15型连续采煤机有2台170kW带限矩器保护的交流电动机提供动力，这2台电动机与截割臂中心线平行安装。截割机构主要由截割电动机、截割头减速箱、截割滚筒、截割悬臂、截割油缸等组成，实现破煤和落煤，集尘风机电动机。
关键词：采煤机；截割电动机；破煤
前言
美国JOY采矿设备公司生产的12CM系列连续采煤机占我国引进连续采煤机总数的90%以上，如此高的引进比例，如果我们不能自主修复，完全依靠外委，不仅仅是资金上需投入高昂的维修费用，同时还会造成工期延时。外委的维修工期少则半年多则一年，严重影响矿方设备的开机率，不能保证矿井单位的生产量。为了降低维修成本，缩短工期，我们对采矿设备上的需大修的电动机进行自主维修，并取得了很好的成果。
1、概述
由美国JOY采矿设备公司生产的12CM系列连续采煤机占我国引进连续采煤机总数的90%以上，目前在神华集团公司主要有三种机型，即12CM15、12CM18以及12CM27型。
以上电机如果我们不能自主修复，完全依靠外委，不仅仅是资金上需投入高昂的维修费用，同时还会造成工期延时。外委的维修工期少则半年多则一年，严重影响矿方设备的开机率，不能保证矿井单位的生产量。为了降低维修成本，缩短工期，我们对采矿设备上的需大修的电动机进行自主维修，并取得了很好的成果。本文主要论述的是为12CM15型采煤机提供动力的截割电动机绕组修复的若干注意事项。
2、12CM15型截割电动机的组成及工作原理
2.1组成
12CM15型截割电动机有两大部分组成即定子和转子。
2.1.1定子
定子是指电动机中固定不动的部分，是用来产生旋转磁场的，定子主要由定子铁芯、定子绕组两部分组成。
定子铁芯的作用是作为电动机的一部分。为了减少旋转磁场在铁芯中引起的涡流损耗，定子铁芯采用了铁损值非常低的0.35mm厚的50A470冷轧无取向钢片制作而成。钢片的内圆上冲有均匀分布的槽口，用来切放三相定子绕组。
定子绕组是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。该型号电机绕组采用的是扁磁导线。三相对称的定子绕组互成120°的电角度嵌放在定子铁芯槽内。分别用U1、V1、W1表示三相绕组的首端，用U2、V2、W2表示三相绕组的末端。
2.1.2转子
转子是电动机转动部分，它的功用是带动其他机械设备旋转做功。转子主要有转子铁芯、转子绕组、转轴和风扇四部分组成。
转子铁芯的作用是作为磁路的一部分。同样也采用了铁损值非常低的0.25mm厚的50A470冷轧无取向钢片制作而成。其外圆上冲有均匀槽口，用来嵌放转子绕组。
转子绕组的作用是产生感应电动势和电磁转矩，从而实现机电能量转换。
2.2工作原理
在电动机对称三相定子绕组中通入对称三相交流电流，产生气隙旋转磁场，转子导体与磁场相切割，生成感应电动势、感应电流，载流导体受电磁力的作用形成力矩，力矩对电机转轴形成电磁转矩，从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来，若要改变电动机的旋转方向，只需任调通入定子绕组中两相电流的相序即可。
3、12CM15型截割电动机的特点
由于12CM15型采矿设备在驱动力选配时，设备动力源的安装空间，它的体积大小是随设备动力源位置和空间决定的，所以在设计之初，就把电机的外形尺寸，安装位置及重量决定了。电机在外形尺寸变化的前提下，始终保持功率不变，效率不变。
具有功率大、效率高、体积小、重量轻、服务周期长，拆装快捷、维修方便，使用电压范围大，功率输出稳定等特点。
4、12CM15型截割电动机铭牌、铁芯及绕组参数
4.1铭牌数据
设备型号：100021967
功率：170KW
电压：1050V
电流：114A
转数：1470r/min
绝缘等级：H级
生产厂家：久益
4.2铁芯数据
铁芯长度：515mm
铁芯内径：220mm
铁芯外径：380mm
槽数：48槽
4.3绕组数据
电磁线名称：聚酰亚胺纸包铜扁线
线规：2.05mm×5.17mm
并绕根数：1根
匝数：7匝
并联支路数：1路
节距：1-12
绕组型式：双层叠绕组
接线方式：1路内角
线圈围长：1580mm
4.4配置绝缘材料数据
槽绝缘：540mm×115mm
槽楔：2.5mm×9.45mm
层间垫：560mm×8mm
底垫：580mm×8mm
5、12CM15型截割电动机绕组大修时各步骤需注意事项
5.1绕组数据的采集
必须按照电机定子绕组的原始数据修复。原始数据包括：磁导线的型号、线规、节距、并绕根数、匝数、接线方式、定子绕组的主绝缘配置，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。
5.1.1使用外径千分尺测量磁导线线规时注意事项：
1）使用前应先对外径千分尺进行检查。检查时转动棘轮，使两个测量面接合，无间隙，使基准线对准“0”位。
2）用左手握住尺架的绝缘板，右手先轻轻转动微分筒接触被测量电磁线，再轻轻转动棘轮，当测力装置发出打滑的声音时，便可读数。
3）被测电磁线的直径，可从两套管上的分度直接读出。读数时，从固定套管上读出毫米整数值，再从微分筒上读出毫米的小数点后的两位数，然后把两个数加起来即可。测量时，可多测几点，取平均值。
5.1.2电动机的绝缘等级（或温升）指电动机绕组所采用的绝缘材料的耐热等级，它表明电动机所允许的最高工作温度。电机中常用的绝缘材料，按其耐热能力可分为A、E、B、F、H五种等级。
每一绝缘等级的绝缘材料都有相应的极限允许工作温度（电机绕组最热点的温度），如下表所示。电机运行时，绕组最热点的温度不得超过表中的规定，否则，会引起绝缘材料过快老化。
表1绝缘材料的耐热等级及极限工作温度
绝缘老化的现象，除电气绝缘性能降低外，绝缘材料变脆、机械强度降低，在振动、冲击和湿热条件下出现裂纹、起皱、断裂、寿命大大降低，缩短电机寿命；如果温度超过允许值很多，绝缘就会损坏，导致电动机烧毁。
5.2铁芯修复时的注意事项
12CM15型截割电动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。
5.3线圈制作及试验
①线圈制作
制作线圈时需两人配合进行，一人操作绕线设备，一人用橡胶锤在绕组端部进行导向，使磁导向按顺序一层紧压一层整齐排列。
②匝间试验
制作好的线圈在嵌线前应进行匝间试验。
并有合格的匝间试验记录。
线圈在绕制、涨型、绝缘材料制作等过程中，在经过橡胶锤的敲打，涨型机的拉伸以及绝缘材料制作时由于作业人员力量、手法的不一致，会引起不同程度的绝缘损伤，使绕组间存在着各种形式的匝间绝缘缺陷，从而影响电机的质量和可靠性。因此，利用匝间绝缘测试仪测试电机绕组的完好性是非常重要的。
表2匝间绝缘试验值
将具有规定峰值和波前时间的冲击电压波交替地（或同时）施加于同一被试绕组（或线圈）和基准绕组（或线圈）上，利用冲击电压在两者中引起的衰减振荡波形是否有差异，来检测电机绕组（或线圈）匝间绝缘是否良好。
在电机绕组的电磁参数完全相同的情况下，如果给绕组施加相同的冲击电压，然后使其振荡放电，其放电波形应该完全相同。但实际上，无论是三相绕组还是单相绕组，在无故障的情况下，大多数为基本重合的放电波彩，但由于材料参数的差异，加工中造成的误差等因素，有时放电波形会存在一些小偏差。其特点是曲线不抖动，无杂波，横向和纵向存在少错位或变形，这些偏差称为“无害偏差”或者允许偏差。放电波形无抖动，被试绕组无任何放电声的情况下，两条波形的幅度相同，方向错开距离不大于第一个半波的1/4的情况下，就可以判定匝间无短路故障。
5.4线圈头处理
12CM15型截割电动机是4极48槽双层叠绕式，电机内需嵌入48个线圈，48个线圈分为12个极相组，每相邻的4个线圈连接为一个极相组，极相组内连接过桥的绕组线头长度需裁剪成15mm。如裁剪的太长就会超出端部碰触到端盖，造成绕组接地或是装配困难，太短则会造成接头连接困难。4个线圈连接为一个极相组后，为了接引线时满足布线要求，顾极相组的起、尾头长度需大于500mm。
5.5嵌线过程中的注意事项
一是电机定子铁芯修复后，仔细检查清理铁芯。确保铁芯表面和槽内平整、无杂物，达到嵌线要求。二是准备好所需工具和材料。常用材料有槽绝缘、端部相间绝缘、层间绝缘、绝缘套管、槽楔等。三是铺放绝缘材料，了解所嵌电动机的极数、绕组节距、引线方向、并联支路数、端伸尺寸。要注意的是槽绝缘纸的长度是否合乎标准。1050V电机的槽绝缘长度：铁芯长度mm+25mm（即铁芯两端槽绝缘的伸出长度各12.5mm）小于这个伸出长度，线圈嵌入槽内后，会出现绕组对地放电的现象，另外相间绝缘、层间绝缘在嵌线过程都必须放置到位。四是嵌线，嵌线时，主操作人员将线圈置于槽口绝缘材料中，确认未卡纸后匀速向前推，副操作人员顺着推力轻轻拉，利用惯性将线圈嵌入槽内。一般在两人配合得当的情况下，线圈在一推一拉之间就会进入槽内，如果线圈没有被拉入槽内，需用压枪轻轻的将线圈压入，需要注意的是，压枪的压板横截面需平整、光滑，宽度略小于槽口1mm。嵌放过程中，需对嵌入的线圈利用橡胶锤进行整形，整形时需在整形部位绕组与外壳之间垫入6-8mm后的绝缘板，以防整形时敲打的太用力使绕组端部外侧与定子外壳接触，造成绕组接地现象。放置层间绝缘，在嵌下层边后，将尺寸为560mm×8mm的层间绝缘插入槽内，盖住下层边。层间绝缘须用压枪压实，也可用小橡胶锤敲压线板压实。封槽口，槽内上下层线圈嵌放进去以后，先将电磁线压实，然后将槽盖绝缘插入，或将槽口的槽绝缘对折包住电磁线，折复槽绝缘必须重叠2mm以上。最后用压枪压实绝缘，从一端打入槽楔，槽楔进槽后松紧要适当，注意不得损伤电磁线绝缘和槽绝缘。
5.6端部的整理
嵌线完成后，端部整形是值得留意的一个环节，端部有长度要求的留足长度，两端部绕组要用整形棒敲出延槽长方向15°角的喇叭口，用于改善在绕组的散热条件。线圈伸出槽口方向的长度要统一，不能出现高点。
5.7接线分布
12CM15型截割电动机的接线方式是角（△）接，将第一相末端U2接至第二相始端V1，第二相末端V2接到第三相始端W1，第三相末端W2接到第一相始端U1，即分别接成U2V1、V2W1、W2U1，始端U1、V1、W1接引出线。
接线时，绕组线圈的一次连接线（俗称过桥线），通常接在绕组端部内侧，排列整齐，二次连接线接在绕组端部的外缘，要求分相清晰无错位，均匀分布。引出线要按引出机壳位置接出，引出线的长度留足，引出线的截面积要符合电机额定载流量。绑扎端部时，用橡皮锤轻轻敲端部线圈，使端部绑扎更紧实、更整齐。
5.8接头焊接
线圈之间的连接和引出线的连接，如果不是焊接，只是将两个头绞合在一起，虽然能通电，但是时间长了导线接触的可靠性就变差，在电动机高温的作用下接头极易氧化，接触电阻增大，往往就造成电动机故障，所以电动机内部的接线均应采用焊接，以保证电动机长期工作。
在电动机绕组中，各种焊接头必须具有良好的导电性能、力学性能、抗腐蚀性能、抗老化和冷热交变性能等，以保证焊接接头能长期可靠的工作，特别是接头的电阻不能过大，以防止运行时产生局部高温造成开焊。
12CM15型截割电动机接头焊接采用的焊接方法是氧气乙炔焊。焊接前需将施焊接头与周围绕组做好隔离措施，以防火焰将绕组绝缘烧毁。接头焊好后要进行冷却处理，以防烫伤作业人员，焊好的接头先用云母1/2叠包4层，再用聚酯酰胺薄膜1/2叠包1层，最后用套管一般用玻璃丝漆套管。
5.9浸漆
12CM15型截割电动机采用的水冷方式，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
12CM15型截割电动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。
总结
为了使新修的进口12CM15型截割电动机达到原厂性能，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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