三相異步電動(dòng)機(jī)常見故障分析

李吉貴，郭宏偉

(佳木斯防爆電機(jī)研究所，黑龍江佳木斯154002)

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三相異步電動(dòng)機(jī)常見故障分析

李吉貴，郭宏偉

(佳木斯防爆電機(jī)研究所，黑龍江佳木斯154002)

通過(guò)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，著重從機(jī)械和電氣兩方面產(chǎn)生故障的原因及處理的方法進(jìn)行了闡述。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明該方法減少了電動(dòng)機(jī)的事故率，提高了電動(dòng)機(jī)的使用效率。

電動(dòng)機(jī)；機(jī)械故障；電氣故障

0　引言

三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的常見故障主要分為機(jī)械故障和電氣故障兩種，這些故障會(huì)給電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行帶來(lái)極大的威脅，因此對(duì)電動(dòng)機(jī)的故障分析維護(hù)與檢修顯得至關(guān)重要。為了保證異步電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行，電氣技術(shù)人員必須掌握有關(guān)異步電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行的基本知識(shí)，了解對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的安全評(píng)估，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除電動(dòng)機(jī)的事故隱患，以保證電動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行。

1　故障類型及處理方法

1.1機(jī)械故障

機(jī)械故障主要有掃膛、振動(dòng)、噪聲大、軸承過(guò)熱、損壞、通風(fēng)散熱不良等。

1.1.1異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間氣隙很小，容易導(dǎo)致定、轉(zhuǎn)子之間相碰。一般由于軸承過(guò)渡磨損，嚴(yán)重超差及端蓋內(nèi)孔磨損或端蓋止口與機(jī)座止口磨損變形，使機(jī)座、端蓋、轉(zhuǎn)子三者不同軸心而引起掃膛。如發(fā)現(xiàn)是軸承問題應(yīng)及時(shí)更換，如是端蓋問題應(yīng)進(jìn)行更換或止口刷鍍處理。

1.1.2振動(dòng)應(yīng)先區(qū)分引起原因并針對(duì)具體情況進(jìn)行排除。屬于電動(dòng)機(jī)自身引起的振動(dòng)，多數(shù)是由于轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不好，軸承不良或間隙過(guò)大，轉(zhuǎn)軸彎曲，風(fēng)扇不平衡，端蓋、機(jī)座、轉(zhuǎn)子不同軸心，或者電動(dòng)機(jī)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(fù)荷。處理方法：更換軸承；校正轉(zhuǎn)軸或更換轉(zhuǎn)子；風(fēng)扇校靜平衡；校對(duì)轉(zhuǎn)子平衡；將電動(dòng)機(jī)安裝平穩(wěn)底座，保證平衡性；進(jìn)行皮帶輪或聯(lián)軸器校平衡以及基礎(chǔ)強(qiáng)度加固等。

1.1.3電機(jī)噪聲大致可分為三大類：電磁噪聲、機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力噪聲。電磁噪聲是由氣隙磁場(chǎng)作用于定子鐵心的徑向分量所產(chǎn)生的，會(huì)使定子鐵心產(chǎn)生振動(dòng)變形。其次是氣隙磁場(chǎng)的切向分量，它與電磁轉(zhuǎn)矩相反，使鐵心齒局部變形振動(dòng)。當(dāng)徑向電磁力波與定子的固有頻率接近時(shí)，就會(huì)引起共振，使振動(dòng)與噪聲大大增強(qiáng)，甚至危及電機(jī)的使用壽命。我們可盡量采用正弦繞組，削減諧波成份；選擇恰當(dāng)?shù)臍庀洞琶?，不?yīng)過(guò)高，但過(guò)低又會(huì)影響材料的利用率；選擇適宜的槽配合，避免出現(xiàn)低次力波；采用轉(zhuǎn)子斜槽，斜一個(gè)定子槽距；定、轉(zhuǎn)子磁路對(duì)稱均勻，迭壓嚴(yán)密；定、轉(zhuǎn)子加工與裝配，注意它們的圓度與同軸度；避開它們的共振頻率。機(jī)械噪聲主要是軸承噪聲、因轉(zhuǎn)子不平衡及裝配偏心而引起的噪聲。可檢查軸承與軸承室的配合、轉(zhuǎn)子的平衡與裝配情況，必要時(shí)選擇密封軸承或低噪聲軸承?？諝鈩?dòng)力噪聲與轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇與轉(zhuǎn)子的形狀、粗糙度、不平衡量及氣流的風(fēng)道截面的變化和風(fēng)道形狀有關(guān)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合適的風(fēng)扇和風(fēng)道或把剛性聯(lián)接改為彈性聯(lián)接。

1.1.4如果軸承工作不正常，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)用聽噪聲及溫升來(lái)判斷。用聽棒(銅棒)接觸軸承盒，若聽到?jīng)_擊聲，就表示可能有一只或幾只滾珠扎碎；如果聽到有咝咝聲，那就是表示軸承的潤(rùn)滑油不足或油質(zhì)不好含有雜質(zhì)，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)要每運(yùn)行3000～5000h左右更換一次潤(rùn)滑脂。如油質(zhì)中含有雜質(zhì)則立即清理廢舊潤(rùn)滑油更換新的潤(rùn)滑脂，在添潤(rùn)滑脂時(shí)不宜太多，如果太多會(huì)使軸承旋轉(zhuǎn)部分和潤(rùn)滑脂之間產(chǎn)生很大的磨擦而發(fā)熱，一般軸承盒內(nèi)所放潤(rùn)滑脂約為全容積1/2到2/3(一般2P電機(jī)為軸承室內(nèi)外圈間體積的1/2；2P以上電機(jī)為內(nèi)外圈間體積的2/3)。在軸承安裝時(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(jī)中裝配良好的軸承只受徑向應(yīng)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(zhuǎn)動(dòng)不靈活，這樣運(yùn)行中就會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱。

1.1.5環(huán)境溫度過(guò)高，使進(jìn)風(fēng)溫度高；進(jìn)風(fēng)口有雜物擋住，使進(jìn)風(fēng)不暢，造成進(jìn)風(fēng)量小；電動(dòng)機(jī)內(nèi)部灰塵過(guò)多，影響散熱；風(fēng)扇損壞或裝反，造成無(wú)風(fēng)或風(fēng)量??；未裝風(fēng)罩或電動(dòng)機(jī)端蓋內(nèi)未裝擋風(fēng)板，造成電動(dòng)機(jī)無(wú)一定的風(fēng)路等，這些都是造成通風(fēng)散熱不良使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱產(chǎn)生故障的原因。應(yīng)采取相應(yīng)的措施清洗電動(dòng)機(jī)，改善環(huán)境溫度，采用合理的降溫措施，修復(fù)風(fēng)扇，必要時(shí)進(jìn)行更換風(fēng)扇等。

1.2電氣故障

電氣故障主要有電壓不正常、繞組接地、繞組短路、繞組斷路、缺相運(yùn)行等。

1.2.1電源電壓偏高，磁通增加，激磁電流增大，造成定子繞組銅損增大，電動(dòng)機(jī)會(huì)過(guò)分發(fā)熱，過(guò)分的高電壓會(huì)危及電動(dòng)機(jī)的絕緣，使其有被擊穿的危險(xiǎn)；電源電壓過(guò)低時(shí)，定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)減弱，而電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比，所以電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不夠，造成電動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難，如果負(fù)載轉(zhuǎn)距沒有減小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)過(guò)低，這時(shí)轉(zhuǎn)差率增大造成電動(dòng)機(jī)過(guò)載而發(fā)熱，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的壽命。另外，當(dāng)三角形接法電動(dòng)機(jī)錯(cuò)接成星形時(shí)，電動(dòng)機(jī)仍帶滿負(fù)載運(yùn)行，定子繞組流過(guò)的電流要超過(guò)額定電流，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)自行停車，若停轉(zhuǎn)時(shí)間稍長(zhǎng)又未切斷電源，繞組不僅嚴(yán)重過(guò)熱，還將燒毀繞組。當(dāng)星形連接的電動(dòng)機(jī)錯(cuò)接成三角形，或若干個(gè)線圈組串成一條支路的電動(dòng)機(jī)錯(cuò)接成二支路并聯(lián)，都將使繞組與鐵心過(guò)熱，嚴(yán)重時(shí)將燒毀繞組。當(dāng)三相電壓不對(duì)稱時(shí)，即一相電壓偏高或偏低時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致某相電流過(guò)大，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，同時(shí)轉(zhuǎn)距減小會(huì)發(fā)出嗡嗡聲，時(shí)間長(zhǎng)會(huì)損壞繞組。總之無(wú)論電壓過(guò)高、過(guò)低或三相電壓不對(duì)稱都會(huì)使電流增加，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱而損壞電動(dòng)機(jī)。所以按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)電源電壓在額定值±5%內(nèi)變化，電動(dòng)機(jī)輸出功率保持額定值。電動(dòng)機(jī)三相電源電壓不平衡度不允許超過(guò)額定值的±5%，嚴(yán)格上應(yīng)該控制在±2%以內(nèi)比較安全。

1.2.2電動(dòng)機(jī)繞組絕緣受到損壞，及繞組的導(dǎo)體和鐵心、機(jī)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(yán)重時(shí)會(huì)燒毀繞組。出現(xiàn)繞組接地多數(shù)是電動(dòng)機(jī)受潮或淋水引起，有的是在環(huán)境惡劣時(shí)金屬物或有害粉末等進(jìn)入電動(dòng)機(jī)繞組內(nèi)部造成。電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)繞組接地后，除了絕緣已老化、枯焦、發(fā)脆外都可以局部處理，繞組接地一般發(fā)生在繞組端部，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(nèi)時(shí)，如果上成邊絕緣損壞，可以打出槽楔修補(bǔ)槽襯或抬出上成線匝進(jìn)行處理，處理后進(jìn)行絕緣、直流電阻、耐壓等測(cè)試，若故障在槽底或者多處絕緣受損，最好辦法就是更換繞組。

1.2.3繞組中相鄰兩條導(dǎo)線之間的絕緣損壞后，使兩導(dǎo)體相碰，就稱為繞組短路?？捎谜讱W表、三相電流平衡檢測(cè)、直流電橋測(cè)量等檢查定子繞組短路故障。發(fā)生在同一繞組中的繞組短路稱為匝間短路；發(fā)生在兩相繞組之間的繞組短路稱為相間短路。繞組發(fā)生短路后在故障處產(chǎn)生高熱使絕緣焦脆，可在繞組外觀察有與燒焦的地方及嗅到難聞的氣味。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，使絕緣老化損壞電動(dòng)機(jī)。出現(xiàn)繞組短路時(shí)，短路點(diǎn)在槽外修理并不難。當(dāng)發(fā)生在槽內(nèi)，如果線圈損壞不嚴(yán)重，可將該槽線圈邊加熱軟化后翻出受損部分，換上新的槽絕緣，將線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)用表或直流電橋等方法檢查。證明已修好后，再重新嵌入槽內(nèi)，進(jìn)行絕緣處理和測(cè)試后就可繼續(xù)使用，如果線圈受損傷的部位過(guò)多，或者包上新絕緣后的線圈邊無(wú)法嵌入時(shí)，只好更換新的繞組。

1.2.4繞組斷路是指電動(dòng)機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子繞組碰斷或燒斷造成的故障，可以用兆歐表檢查電動(dòng)機(jī)繞組是否斷路。定子繞組斷路的部位大部分為各繞組元件的接頭處及引出線附近。這些部位都露在電動(dòng)機(jī)鐵心外面導(dǎo)線容易碰斷，接頭處也會(huì)因焊接不實(shí)長(zhǎng)期使用后松脫，發(fā)現(xiàn)后重新接好，包好并涂上絕緣漆后就可使用，如果因故障造成的繞組被燒斷則需要更換繞組。如轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生斷路時(shí)，可根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)情況判斷。一般表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速變慢，轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)力，定子三相電流增大和有嗡嗡聲的現(xiàn)象，有時(shí)不能起動(dòng)等現(xiàn)象。

1.2.5三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，斷一相繞組就會(huì)形成缺相運(yùn)行(俗稱單相)，如果軸上負(fù)載沒有改變，則電動(dòng)機(jī)將處于嚴(yán)重過(guò)載狀態(tài)，定子電流將達(dá)到額定值的二倍甚至更高，時(shí)間稍長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)就會(huì)燒毀。在各行業(yè)中，因缺相運(yùn)行而燒毀的電動(dòng)機(jī)所占比重最大。一般電動(dòng)機(jī)缺相是由于某相熔斷器的熔體接觸不良，或熔絲擰的過(guò)緊而幾乎壓斷，或熔體電流選擇過(guò)小，這樣通過(guò)的電流稍大就會(huì)熔斷，尤其是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的沖擊下，更容易發(fā)生熔體非故障性熔斷。有時(shí)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷線路斷線，一般是安裝不當(dāng)引起的斷線，特別是單芯導(dǎo)線放線時(shí)產(chǎn)生的小圈扭結(jié)，接頭受損等都可能使導(dǎo)線在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生斷線。由于電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期使用使繞組的內(nèi)部接頭或引線松脫或局部過(guò)熱把繞組燒斷電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)缺相運(yùn)行時(shí)。總之不管是什么樣的缺相，只要能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)電動(dòng)機(jī)不會(huì)造成大的危害。為了預(yù)防電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)缺相運(yùn)行，除了正確選用和安裝低壓電器外，還應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)范敷設(shè)饋電線路，同時(shí)加強(qiáng)定期檢查和維護(hù)。

1.2.6電動(dòng)機(jī)接地是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，可是有的單位往往忽視了這點(diǎn)，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)不明顯接地也可以運(yùn)轉(zhuǎn)，但這給生產(chǎn)及人身安全埋下了安全隱患。因?yàn)榻^緣一旦損壞后外殼會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的對(duì)地電壓，這樣直接威脅人身安全及設(shè)備的穩(wěn)定性。所以電動(dòng)機(jī)一定要有安全接地。所謂的電動(dòng)機(jī)接地就是將電氣設(shè)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，而電動(dòng)機(jī)的接地就是金屬外殼接地。這樣即使設(shè)備發(fā)生接地和碰殼短路時(shí)，電流也會(huì)通過(guò)接地向大地做半球形擴(kuò)散，電流在向大地中流散時(shí)形成了電壓降，確保設(shè)備及人身安全。

2　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)論是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械故障還是電氣故障，只有采取正確的方法進(jìn)行故障的判斷和修理，才能節(jié)省時(shí)間，盡快排除故障，使電動(dòng)機(jī)處于正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。同時(shí)要定期做好電動(dòng)機(jī)的檢查和維護(hù)工作，這也是保證電動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)使用壽命的有效措施。

[1]GB 755—2008旋轉(zhuǎn)電機(jī).定額和性能.

[2]JB/T 5271—2010 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件.

[3]孫克軍.電工手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[4]才家剛.電機(jī)使用與維護(hù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

Analysis on Common Fault of Three-Phase Induction Motor

Li Jigui and Guo Hongwei

(JiamusiExplosion-proofElectricMachineInstitute,Jiamusi154002,China)

By analyzing faults in operation of three-phase induction motor, reason and processing method are stated in mechanical and electrical aspects. Practice has proved that accident rate of the motor can be reduced and service efficiency can be improved by using this method.

Motor；mechanical fault；electrical fault

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.04.11

TM343+.2；TM307+.1

B

1008-7281(2016)04-0033-003

李吉貴 男1978年生；畢業(yè)于佳木斯大學(xué)電氣自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)從事防爆電氣審查工作.

2016-05-25