浅析异步电机的常见故障及诊断--2.doc

浅析异步电机的常见故障及诊断
牛学峰
（新能能源有限公司，内蒙古鄂尔多斯）
摘要：异步电机常见的故障有电气故障、机械故障及绝缘损坏，电气故障发生较多，如电源问题，电机绕组短路、断路、缺相运行等。机械方面的故障有轴承过热、损坏，转子扫堂、电机振动等。可通过更换轴承及校直变形的转轴等方法来处理。
关键词：振动、断路、短路、温升
一、常见电气故障分析
（一）、电动机绕组断路的原因及检修
断相指电机三相绕组中有一相发生了断路，表现为不能启动或转速下降，伴有“嗡嗡”声响，电机断相运行时，其他两相电流很大，容易将电机烧毁。需立即停车，为了防止电机的断相运行，应采取相应的措施，如选用JR1B-□/3D型三相热继电保护器作三相断相保护或过载保护。造成断相的原因很多，如线头接触不良，断线、一个熔断器烧坏等。一相断相可用万用表通过测量通断来检查。7KW以上的电机绕组通常用二根以上的导线并绕或两路并联的，可能产生一根导线或一路绕组断路的，表现为电机在运行中有较大嗡嗡声、三相电流不平衡或过热，可用以下方法来检测。
当绕组是Y接法时，可将三相绕组并联后通入三相大电流低电压交流电（电源可用交流弧焊机），如果三相电流相差5%以上时，电流较小的一相为断相，对于△接绕组可改为Y接后用上述方法检查。如图1-1
也可用双臂电桥来测量三相绕的电阻，若三相绕组的电阻值相差5%以上，则电阻较大的一相绕组可能断相。
（二）、绕组短路故障的检查和维修
定子绕组短路主要是相间短路、匝间短路和绕组接地。引起相间短路的原因，可能是绕组连接线或出线套管绝缘被击穿、或槽内相间绝缘被击穿，可用万用表、兆欧表逐级检查。
当电机运转中绕组讯速发热、冒烟并产生异味，甚至熔断保险时，应首先检查接线是否正确，接线无误，则可能是匝间短路，可用下述方法检查。
1、外表检查法 如果是小型电机，将电机空转一分钟，然后停车，讯速打开端盖，取出转子，用手摸绕组端部，如果绕组线圈发热，即表示此绕组匝间短路。出果空转时发生冒烟或焦臭味时，应立即切断电源。
2、开口变压器检查法 为了不使短路的线圈受到较大电波的烧伤，最好用开口变压器（短路侦察器）来检查，将侦察器放在定子铁心中所要检查的线圈边的槽口上，把侦察器的线圈通入交流电，发生电磁感应，侦察器线圈相当于变压器一次绕组，被测的线圈相当于二次绕组。若被测线圈有短路，则串在侦察器线圈回路里的电流读数就大。
二、电动机的机械故障及分析
（一）电机异常振动的主要原因及其特征
1、定子异常产生的电磁振动：其特征有振动频率为电源频率的2倍，当切断电源后，电磁振动立即消失，振动可以在定子机座和轴承上测得，振动与机座刚度和电机的负载有关。
2、气隙不均匀引起的电磁振动：气隙不均匀（或称气隙偏心）有两种情况，一种是静态不均匀；其特征有：振动频率为电源频率的2倍；振动随偏心值的增大而增加，与电动机负荷关系也是如此；气隙偏心产生的电磁振动与定子异常产生的电磁振动类似。另一类是动态不均匀，其特征为：转子旋转频率和旋转磁场同步转速频率的电磁振动都可以出现；电磁振动以1/2sf周期在脉动（s为异步电动机的转差率，f为电源频率）。因此，电动机负载增加，s加大时，其脉动节拍增快，电动机往往发生与脉动节拍一致的电磁噪声。
3、转子不平衡引起的机械振动，其特征为：振动频率与转速频率相等；振动值随转速增加而增大，但与电机负载无关，振动值以径向为最大，轴向很小。
4、滚动轴承异常产生的机械振动，其特征为：振动频率与电机旋转频率相同，振动幅值以轴向为最大，与转速密切相关。
5、滑动轴承的振动，其特征是振动频率等于转子的一阶临界转速，工作转速接近一阶临界转速2倍的大型高速柔性转子电动机易发生滑膜振荡，其为径向振荡。可采用减少转子不平衡、降低油脂粘度和提高油温，能使油膜振动消失。
电动机运行时振动值不应超过下列数值：
额定转速r/min
3000
1500
1000
750以下
振动值（双振幅mm）
0.06
0.10
0.13
0.16
6、电动机测振的要求：测振时电机应在空载状态进行，直流电机的转速和电压应保持额定值，交流电动机应在电源频率和电压额定时测定；多速电机应在电机最大转速下测定；测量时传感器与触点接触良好，当测振仪读数出现周期性稳摆动时，取其最大值。
7、电机测振点的选择：轴中心高45~400mm的电机，测点数为6点，在电机两端的轴向、垂直径向、水平径向各取一点。各测点测量方向延长线应尽可能通过轴承支撑点中心。
（三）、电机过热的原因及检测处理
造成电机温度升高的因素主要有以下几点：
1、由于负载电流流过工作绕组，因绕组存在电阻而产生基本铜耗，是一种负载损耗。
2、由于交变磁通在磁路中的涡流和磁滞现象产生的铁损。
3、由风摩损耗、轴承摩擦损耗和电刷摩擦损耗引起的机械摩擦损耗。运行中电动机的温升、温度，应遵守制造厂的规定，无资料时可参考下下值：
电要绝缘等级：A、E、B、F、H；对应最高允许温度：105、120、130、155、180；滑动轴承最高允许温度：80；滚动轴承最高允许温度：95。（以上温度单位均为℃。）
三、电机绝缘结构检测及处理方法
（一）、绝缘老化是造成电机故障的主要原因之一，绝缘老化有以下几种：
1、热老化：因常期受热会产生各种物理和化学变化（如挥发、裂解、起层、龟裂等），导致材料变质而劣化。
2、电老化，主要表现在绝缘结构局部放电、漏电和电腐蚀。
3、机械老化，主要表现在绝缘结构疲劳、裂纹、松弛、摩损等。
4、环境老化，主要表现为灰尘、油污和其他一些腐蚀性物质对绝缘结构的污染和侵蚀。视情况不同，可将绕组进行干燥处理，去除污垢或更换绕组；如果有可能加装漏电保护器。电机进行绝缘结构诊断的主要目的是为了检验绝缘的可靠性，考验绝缘系统是否具有足够机械和电气强度，并推断绝缘老化的程度，以进一步推算出剩余破坏强度和剩余寿命。
（二）、电机绝缘检测的主要方法有：
1、绝缘击穿试验即电机上取出线圈，测定击穿电压，推断剩余寿命。
2、耐电压试验，包含内容有①交流耐电压试验，有交流电流试验、介质损耗角正切值及其增量的测定，局部放电的检测，从不同角度来评价绝缘结构老化的程度。②直流耐电压试验包括绝缘电阻测定、极化指数测定和直流泄漏试验。检验绝缘是否存在吸潮和局部缺陷③冲击耐电压试验；④极低频率耐电压试验。
（三）、电机轴承故障及处理
轴承内部润滑油过多或过少，轴承与轴配合过松或过紧时，维持适时的润滑油（一般为轴承内室容积的2/3或3/4）；轴承与轴配合过松或过紧；过松时，可用金属喷镀或镶套筒；过紧时，则需重心加工。当轴承磨损严重时，则需更换轴承。
结论：以上内容从电气、机械、绝缘几个方面介绍了异步电机比较长见的故障，总结了可能出现的故障情况，介绍了发现故障的方法及一些相应的处理方法和参数，希望对电气工作者能有所帮助，由于篇幅有限，不能一一表述，文中不足之处，望批评指正。

参 考 文 献
【1】张建平等编著.电气设备检修技术问答.北京:中国电力出版社,2003
【2】徐崴主编.维修电工基本技术.北京.金盾出版社,2000