潜水电机充油式潜水电机

原则上讲，将充水式潜水电机使用在冷却条件较差的环境中，是不合适的，此时应使用充油式潜水电机。用来拖动建筑、污水排放设备中使用的排污泵的潜水电机，由于电机外壳被附着物埋匿，负载发生变化等原因，定子绕组应使用具有耐湿热性能的漆包线，并且在电机内封入了耐热性能良好的绝缘材料，以防周围的水进入电机内腔。     这类电机工作当中，有时全部在水中工作，有时可能露出水面，因此为防止电机温升过高，而在电机内装有温度继电器，它在电机内温升过高时切断电源。 

在这种电机中选择轴密封的方式是与选择绝缘方法同等重要，水泵所抽出的水是各种各样的，为切实防止水从电机轴伸处进入电机，一般都采用机械密封，重要的是对滑动部件和密封材料，要选用与所排放的水相适宜的材质，轴承一般是滚动轴承，它靠封入的油来润滑，同时它还必须能够承受轴向载荷。 五  干式潜水电机 

在建筑施工中，抽、排水所使用的潜水电机，通常是可以移动的 而且是在抽、排泥浆水等恶劣条件下使用，因此，要求电机制造的即轻巧又方便维护、检查，并且具有较高的耐热性能，为此，电机是干式的（既不充水也不充油），采用B级或F级绝缘，通常也在电机中装入温度继电器，当温度出现异常时，自动停机。

因为此种电机在内部充满着水，所以被广泛用于深井提水，煤矿排水，一般上水管道及建筑设备内的抽水装置中。这种电机的独特之处在于它的绝缘方法和轴承形式。  

1.耐水绝缘方式 

耐水绝缘方式有以下几种类型： 

a.耐水绝缘线型 

其绕组是在一般的铜丝外包耐水性良好塑胶材质而制成的电磁线，亦即采用了电磁线本身绝缘的方式，用于绝缘的材料有聚乙烯和聚氯乙烯和聚四氟，近年来聚氯乙烯型已很少使用，一般情况常温20C水温用聚乙烯型绕组线，60-80℃水温用交联聚乙烯型，而对于高温水型，采用聚四氟型绕组线。 

b.耐水绝缘型 

定子绕组部位被耐水绝缘树脂做了造形，以此来保护电机的电气部分，尤其适用于小型潜水电机，耐水绝缘树脂必须满足下列主要技术条件：     

（1）吸湿性低；     

（2）与结构件有良好的附着性能。     

（3）对其它结构件的材料无任何不良影响。     

（4）能随绕组等构件一起膨胀或收缩，鉴于以上种种要求，认为采用环氧树脂材料较为理想。 

c.屏蔽式 

它原是为化工行业和原子能利用等设备而开发的一种潜水电机，然而随着生产水平的提高，近年来在小排量的众多的潜水电机中，也被选用了，现在已成为拖动深、浅井抽水泵的一种通用潜水电机，其结构是在定子内侧设置了极薄的圆筒称为屏蔽套，为的是保护电机的电气部分，它与水的绝缘靠电机外壳和屏蔽套来定成，而耐热绝缘由在其内部充入的环氧树脂等绝缘材料承担，这种电机的电气部分与水不直接接触，这一点与前面的两种型式有着很大的不同，在这一类型的电机中，一般使用普通的漆包线作为绕组线，而屏蔽套采用厚度0.15-0.25左右的奥式体不锈钢材料，以降低屏蔽套内的涡流损耗，由于屏蔽套的存在，这种电机气隙比其它类型的电机气隙要大，因此功率因数要受到影响。 

2.水润滑轴承 

在充水式潜水电机中，轴承是靠充满在电机内部的清水来润滑的。由于水与一般的润滑油有所不同，其润滑作用非常低，已达到了临界润滑的状态，所以作为轴承必须选用与水相配合的结构和材料，尤其是推力轴承，为承受水泵在运转时所产生的巨大的推动，其承载能力要比较大，这样，不仅对电机本身而且对潜水电泵也是有利的，因此目前已有各种型式的轴承结构和材料被相继开发出来。 

a.导轴承

也称轴瓦，在电机中起扶正转子的作用，受力相比止推轴承小，目前选用的材料有多种，包括锡青铜、石墨、Ferobestos复合材料、FM等，结构上铜轴瓦，采用内部拉三个直槽，石墨和Ferobestos轴瓦，内部加两道螺旋槽，以增强冷却效果，在小功率电机一般一侧用一个轴瓦，大功率电机采用双瓦结构螺旋指一正一反配对使用。 

b.止推轴承 

止推轴承分为整体式和分块调心式两种结构。整体式用于小功率电机，主要用在100、175系列200、250系列小功率电机中，滑板采用3Cr₁₃淬火处理，止推用DAP，D23和石墨、聚四氟乙烯材料，用DAP塑料较多，其优点是价格低，便于大批量生产。 

分块调心式结构用于200系列以上电机，它的承载压力要比整体式止推轴承高很多，其制造过程也比较复杂，所使用对磨材料常用有两种形式，一是不锈钢对石墨，用在功率较大的电机中，二是Ferobestos对锡青铜这是目前用的比较多的方式。 

由于该电机被应用在矿井、河流和沼泽等地方，所以对电机没有过多的尺寸限制，根据与泵的组合方式可分成轴伸向上式和轴伸向下式。 

另外，根据电机内所充填的物质不同，又将分为以下几种： 

a.充水式：在电机内腔充满清水。 

b.充油式：在电机内腔充满具有绝缘和润滑性能的油 

c.干式：在电机内部封入空气或其它保护气体。 在上述的各种类型的潜水电机中，与一般陆用电机的不同点是绝缘方式、轴承结构和密封方法，以下概述其特点。 

这是专门为抽取地下水的水泵配套而设计的潜水电机，由于井口直径的关系，电机的外径要受到一定的限制，所以采用细长的结构，目前常用的品种有100、150、175、200、250、300、400系列，功率从0.75kW到410kW不等。这种潜水电机多为充水式，即电机内部充满洁净的清水。 

潜水电机按GB/T 2818-2002 标准生产，主要分为充油式、充水式、干式、屏蔽式四种种其中：

1.充油式潜水电机内部充满机械油，两端用滚动轴承支撑，上部采用硬质合金作为机械密封，它能在含泥砂较大场合使用，同时也可供倾斜、水平使用。

2.充水式电机分为普通型潜水电机和特种潜水电机其主要耐磨部位采用进口材质（导轴承、止推轴承等），它具有能承受高推力及高耐磨性等特点。

3.干式潜水电动机，干式结构的电动机，内腔充满空气，与陆用电动机相似，结构简单。

4.屏蔽式潜水电动机，电动机定子由非磁性不锈钢制作的薄壁屏蔽套、端环和机壳组成的密封室严密封闭，内充填固体填充物 。

随着市场对潜水电泵流量及扬程不断增大的需求， 与之配套的电机功率也逐渐增大， 如仍釆用低压电机驱动， 与之对应的大电流、大电缆等也随之而来， 而电缆本身的重量对其布线和固定带来较大不便， 电缆增大的同时也对引出电缆的密封增添了困难。

1.在井中含砂量大的情况下，应特别注意在水泵运行中，一直运行到井中的水没有混浊现象为止，这样才能停泵。否则的话，砂粒停集在叶轮的后盖板上，再次启动时，水泵启动不起来。进一步运行的话，会烧毁电机。这种现象，往往发生在市场中水井洗井不彻底的情况，这时，一定要让电机一直运行到井中的水没有混浊现象为止，才能停机。

2.潜水电机定子绕组的绝缘电阻为零，但电泵仍能正常运转。这种现象只能出现在星形联接的潜水电机上。因电机星形点包扎不好时，定子绕组对地绝缘为零，所以虽然电动机表现为接地状态，也不会出现电动机电流增大等一些异常现象，电泵仍能正常运转，但不能满足电气安全操作规程的要求。遇到这种情况，也应将电泵提出井外拆机检查，将星形点重新包扎好，使电动机定子绕组的绝缘电阻值回升到规定值以上后，再重新投入运行 。

干式潜水电机为全干式密封结构，主要用于装配下泵式潜水泵。

干式潜水电机内部充满空气，与普通防护式三相异步电机相似。电动机轴伸端采用动态机械密封来有效防止水分和潮气进入电动机内部，以保持电动机的内腔干燥。有的干式潜水电机下部带有一个气室，当电机潜入水中时，气室内的空气受到水压力的作用被压缩，气压升高，形成一个气垫结构或空气密封结构，从而防止水分进入潜水电机内部，使电机得到双重保护，运行可靠大大提高。其主要结构特点如下:

(1)干式潜水电机内部除绕组绝缘需要加强防潮处理及放置湿度监测器之外，电机内部结构的处理方式与普通三相异步电机基本相同。

(2)轴伸端机械密封结构的可靠性是影响干式潜水电机寿命的关键因素。由于干式潜水电机常年工作于水下，因此电机的密封结构比较复杂，制造工艺和安装要求都比较高。

(3)当干式潜水电机工作在含砂水质或含有其它腐蚀性杂质的液体中时，两边轴伸端机械密封的寿命会受到很大的影响，进而影响干式潜水电机运行的可靠性和使用寿命。

通过对潜水电机定子三维温度场有限元计算及其奇异性分析，可以得到以下结论:

（1）干式潜水电机采用内部风冷、外部水冷的冷却方式。由于外部水冷能迅速带走大量热量，因此电机定子温升轴向分布整体呈现凹型。而由于定子绕组是电机主要的发热部件，因此电机铁心温升轴向呈现出凸型分布。

（2)定子绕组温升最高点出现在绕组上端部，最低点出现在上层绕组中部，上、下层绕组温升相差很大。

(3)定子铁心温升最高点出现在定子齿中部，最低点出现在定子骊部。定子铁心沿径向温度梯度很大。