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1、 收稿日期: 2001- 07- 161 杨学民 男 1974年生;毕业于哈尔滨理工大学电气专业,现从事低压电机设计 1 三相异步电动机几种故障分析及检测处理方法 杨学民 冯海波 佳木斯电机股份有限公司,黑龙江佳木斯(154002) 摘 要 电机起动时加速困难且发出 “嗡嗡” 声和电机温升过高、 轴承发热且有尖叫声的原因 及处理方法。 关键词 电机故障 检测处理 Analysis of some Faults of three-phase Induction M otors and its TestingM ethod Yang X uem in Feng H aibo Abstract Th
2、is paper describes the causes of being difficult in acceleration w hen starting the motor and“buzzing”, excessive temperature rise of motor, heat2 ing and shrill of bearings, and their treatment method. Kew words fault of motor, testing and treatment. 1 引言 电动机在运行中的故障是多种多样的,原因 很复杂,牵扯面也较广,从设计、 制造、 检验到
3、使 用、 维护及至安装、 储运均可能成为产生故障的直 接或间接原因。因此要仔细分析,对症下药。电动 机所出现的故障归纳起来大体有电气故障和机械 故障两大类。 其中电气故障主要集中在绕组处,机 械故障主要集中在轴承处。这里就电动机的几种 常见故障及处理方法进行分析。 2 故障1电机起动时加速困难,发 出 “嗡嗡” 声 产生此故障的常见原因有以下几个方面: 211 过载 主要表现为电动机起动困难或电动机不转但 有嗡嗡声。 从异步电动机机械特性曲线n=f(M)和转 矩公式: M= 1 81 3U12 r2 s (r1+ r2 s ) 2 + ( X1+X2) 2 (1) 式中,s转差率;U1电源电压
4、;X1定子 漏抗;X2 转子电抗;r1定子电阻;r2 转子 漏阻;81旋转磁场同步角速度。 可知,电动机通电瞬间,转子尚未转动,即 s= 1。 此时M起MC(负载转矩 ), 电动机开始转 动。n逐渐上升,s随之减小,当n接近同步转速n0 时,s很小,r2 ?s很大, r2 s r1, r2 s X1+X2 与 r2 s 相比,r1及X1+X2 可忽略,此时可以认为 M 1 r2 ?s。 随着s的减小,M逐渐减小,如果过载,M c M时电机加速困难,甚至发生停转。因此,为保证 电动机带载正常运转,电机必须具有一定的过载 能力,即有一定的过载倍数 M= M N ,它反映电机 短时过载极限,一般小型
5、异步电机 M倍数为116 62 防爆电机 (EXPLOSI ON - PROOF EL ECTR IC MACH I N E) 2001 年第4期(总第109期) 2001年12月31日出版 212,对起重及冶金电机可达212218。 图1 n=f(M)特性曲线 如果出现上述现象时,测电动机的接线柱,如 果三相电压平衡且为额定电压值,可判定严重过 载,应首先去掉负载。 如果去载后电机的转速与声 音正常,则判定为过载或负载的机械部分有故障。 如去载后电机仍不转,用手转一下电机转轴,如很 紧或转不动,再测三相电流,电流平衡但比额定值 大,可能是机械部分被卡死,大部分是电机缺油或 轴承锈死或严重损坏
6、所致。如用手转电机轴转到 某一角度时,感到较吃力并听到周期性嚓嚓声,可 能是电机扫膛,应查扫膛原因。 212 电机单机运行。 主要表现为电动机转速慢且 伴有嗡嗡声,轴振动较大 三相异步电机单相运行是不允许的,它不仅 使电机定转子铜耗、 转子铁耗和激磁电流增大,功 率因数和效率也会大大降低,而且电机起动和加 速困难。 这是由于电机在单相运行时,气隙磁场分 解为正序磁场和负序磁场。 由于负序磁场的存在, 它要产生一个企图使转子顺着负序磁场方向旋转 的转矩,与正序磁场产生的转矩抵消一部分,使电 机总转矩和最大转矩减小,电机过载能力大大降 低,致使电机加速困难。 如果电机在起动前就有一 相断路,则不能
7、起动,合闸后电动机只发出 “吭、 吭” 声而不能转动。 电动机单相运行常见原因 (1)电动机开关上保险丝因电流增大熔断,使 电机一相电源开路,更换保险丝即可。 (2)电动机绕组内部接头与引接线发生脱焊 造成一相断路。 (3)某处接地或绕组短路后局部过热而将导 线烧断,使绕组一相断路,相头或相尾接错,造成 一相接反或绕组部分线圈接反,这些现象均能使 三相空载电流不平衡。电流在气隙中产生的谐波 磁场相互作用产生的电磁力迫使周围空气振动产 生的电磁噪声加大,出现常见的 “嗡嗡” 声(造成三 相空载电流不平衡原因及实例已在2001年第2 期 防爆电机 中P1011页已详细分析过,这里 不再赘述)。电动
8、机是否接地可用下列方法检测, 用万用表电阻档校验灯 (40kW 以下)逐步检测, 如电阻较小(低于01 2 M )或校验灯暗红,可能是 绕组严重受潮,可烘干处理。 如果电阻为零或灯接 近正常亮度,证明该相接地。 图2 检测电动机接地示意图 绕组的短路可用万用表或兆欧表检测,测任 意两相间的绝缘电阻,如在01 2 M 8 以下甚至接 近0,则相间短路。用电桥法测量三相绕组也较方 便,电阻小的相为短路相。 213 电网电压低频率高。 主要表现为加速困难且 有嗡嗡声,但不振动 中小型电机的额定电压一般为380V ,电网电 压低或频率高都会使电机加速困难,从公式(1) 知:转矩M正比于U12(即MU1
9、2)反比于f(即 M 1 f ), 故当电压降低或频率增高,转矩减小;如 果负载转矩不变,则电动机的转速会下降,电动机 加速困难。 因此国家对电动机的电压有规定:电动 机的电源电压在额定电压5%的变化范围内,电 动机的功率允许维持额定输入值。造成这种故障 原因一般是误将接法接成Y接所致。 214 转子断条 电机转子断条主要表现为转速变慢,三相电 流增大,并且会发出嗡嗡声,停转后起动困难,输 出功率减小;带不动负载。 产生断条的常见原因是 72 2001年第4期(总第109期) 2001年12月31日出版 (EXPLOSI ON - PROOF EL ECTR IC MACH I N E) 防爆
10、电机 铸铝质量不好或使用不当(如经常正反转起动或 过载)等,一般情况下是断条或断环,断条是指笼 条中一根或多根断裂;断环是指端环中一处或几 处裂开。 检测方法:先目测,端环处有无开裂,如在槽 口有小黑洞或焦黑的痕迹,可能是严重断条。 如果 目测不到,可用断条侦查器检查。 如果发现断条可 用下列方法处理: (1)焊接法 将端环或导条裂口处打上坡口,然后把转子 加热到450左右,再以锡63%、 锌33%、 铝4% 组成焊条补焊。 (2)冷焊法 在裂口处用一只钻口宽度略小的钻孔攻丝, 然后拧上一个铝螺丝,再车去螺钉多余部分即可。 3 故障2电机温度过高 可能出现原因有: 311 风路受阻或风扇旋转方
11、向不对,使绕组产生 的热量不能及时从电动机的表面散掉。 312 过载 一般中小型电机为自扇冷式,使风扇 以较快的速度吹拂电机表面,增强电机的散热能 力。 如果电动机长期过载或电机转速降低,电机产 生的能量不能及时散掉,使温度升高。 4 故障3轴承过热且有异常尖叫声 轴承是电机旋转的一个重要零部件,轴承的 使用寿命直接影响电机寿命。因此对轴承的使用 维护是十分必要的,轴承产生过热或有异常声音 的可能原因有: 411 润滑脂变质或补充的润滑脂与原来使用的 不符。 412 轴承室润滑脂太多或太少,太多会使多余的 润滑脂不能及时排泄掉,轴承产生的热量不能及 时散掉,使轴承温度升高;太少会引起滚珠与滚道
12、 干摩擦发热。 故中小型电机,一般情况下加润滑脂 的数量为轴承空腔的1?22?3,转速较低时可适 当增加,转速较高时可适当减少。 不要误以为润滑 脂愈多愈好。 413 轴承内夹有杂物,用煤油或汽油清洗即可。 414 在装配时,轴承与轴肩台未贴合或选用轴承 不合适。 415 在设计制造时,轴承配合部件尺寸不合适, 由于轴承外套与轴承室的配合大部分采用过渡配 合,加上运转时轴承本身热膨胀,转轴受热伸长而 在轴承室中沿轴向游动,轴承承受额外轴向力,使 轴承内外圈及钢球变形,加速轴承损坏。 416 轴承游隙太小,轴承与轴配合出现径向过 盈,由于运行中热膨胀,使外圈与轴承室摩擦,产 生尖叫声。 417
13、加工粗糙,装配工艺不精,零部件质量差,使 止口不同心或止口不平行,滚珠卡死。 418 轴承生锈、 腐蚀,检修时拆装不当,使机件变 形。 总之,运行中电动机的轴承应从听声音、 查发 热、 看松动三方面检查,定期维修。在实际运行中 电机可能出现故障很多,应具体问题具体处理。 以 上是电机常见故障,有些问题如果在安装使用和 维护上按规程操作是完全可以避免的。对运行中 的电机,必须采取适当的保护措施,防止发生故障 时损害电动机或影响电动机所接电网的正常运 行。 参考文献 1 杨万青主编.实用异步电动机的设计、 安装与维 修.北京:机械工业出版社. 2 陈世坤主编.电机设计.北京:机械工业出版社. 3 冯欣南主编.电机学.北京:机械工业出版社. 更 正 2001年3期中插2广告应为 “防电机烧毁 是北京正存” 。 82 防爆电机 (EXPLOSI ON - PROOF EL ECTR IC MACH I N E) 2001 年第4期(总第109期) 2001年12月31日出版
