三相异步电动机故障分析与检测方法研究

梁建强

惠生工程（中国）有限公司，上海 201210

摘要:三相异步电动机是异步电动机的一种。由于电机的转子和定子的磁场以相同的方向和不同的速度相互旋转，它们之间的转子会同时有一定的方向滑移。三相异步的电动机由于其正常工作的环境恶劣,在现代工农业中已经得到了广泛的研究和应用。在实际的工作使用过程中,会使电动机受到许多不利因素的直接影响,从而导致电动机不同程度的故障和损坏,进而影响到企业的正常生产和经营。因此,分析三相异步电动机的损坏和常见故障,并根据三相异步电动机的实际使用和工作的情况研究采取了相应的故障处理措施,具有十分重要的研究意义。

关键词:三相异步;电动机故障分析;检测方法

1 引言

三相异步电动机由于具有电动机的耐久性、长期使用和维修方便、结构简单、价格低廉等一系列优点，在社会和国民经济的各个领域得到了广泛的应用。为了有效减少三相异步电机的异常事故次数和发生率,提高三相异步电机的正常工作效率,对三相的异步电机设备进行故障的诊断和修理是非常重要的。本文简要介绍分析了三相异步电动机几种常见故障的类型和原因,为了在后续及时发现异步电机故障的原因、排除故障以及有效防止异步电机故障的扩展并且及时确保故障在设备正常工作和运行的应用中起到了十分重要的意义和作用。三相异步电动机的主要基本原理是导线在磁场中旋转时，磁场感应电流作用于鼠笼式闭合的导体,鼠笼式闭合导体有效地切断了磁场感应线,保证了感应线的电流和电动势。此外,感应线的电流有效地保证了闭合导体也感受到了相应的电磁力。在这种的情况下,导体将在闭合磁体的方向和实际运动旋转的方向上自然且有效地进行旋转。

2 三相异步电动机的结构

由于其独特的性能优势,三相异步铸铝电动机已被广泛应用于工矿企业。由于电动机工作的环境恶劣,长期连续的运行,电机损坏和故障的发生是不可避免的。三相异步电机故障的直接发生原因分析和及时处理对于有效保证工矿企业生产的正常工作连续运行,延长三相异步电机的正常使用寿命和可靠性具有重要的意义。三相异步转子电动机主要由三个定子和转子铁芯组成。每个固定转子的气隙范围为0.25〜2mm。三个定子铁芯和定子铁芯绕组以及壳体和转子端盖三部分是电动机的定子主要由组成部分,电动机的转子铁芯以及电动机的转子铁芯轴盖和转子铁芯绕组三部分是转子主要组成部分。根据不同的笼型转子铁芯绕组的结构,它们又可以将转子分为笼型和转子铁芯绕组两种类型。大笼式铸铝电动机的转子一般被广泛应用于中小型笼型转子驱动电机。大笼式铸铝电动机的转子铁芯绕组在电动机的转子和铁芯的每个转子槽中分别插入少量的铜棒,然后在两端分别焊接上端的滑环。大笼式转子铁芯绕组和绕线小笼式转子铁芯绕组电动机的定子铁芯绕组采用的是三相铁芯绕组,通常由三根星形转子引线连接。三根转子引线分别通过内部的电子印刷驱动装置和外部的电路连接到三个带有滑环的轴上。

3 三相异步电动机的常见故障

3.1 单相运行

当三相异步电源的定子相线与接触器中的定子相线电路发生中断、开关与接触器接触不良或与y型电动机连接的定子绕组发生损坏时,三相异步的电动机将无法使用具有不同额定电流程度的单相电流运行从而发生故障。此时,电动机的速度就会急剧下降,导致了定子绕组电流在正常的运行期间迅速超过了额定电流。所以当三相异步电机的定子绕组温度上升大大超过了电机本身所能承受的定子绕组温度时,电机的定子绕组温度上升就会迅速急剧上升就甚至会直接烧毁三相异步电动机。

3.2 V形运行

三相异步的电动机定子绕组的一个相位将被断开,其余两相绕组将以一个v型或两相连接的定子绕组形式与电机连接。仅两相的定子绕组仍然可以正常的工作,并且定子绕组可以减小全部v型三相异步电动机的重量和功率。如果异步电机负荷大,电机转速异常下降,定子绕组电流增大或超过了额定电流,电机内部温度异常的升高,振动等等都会影响异步电机正常的运行。

3.3 定子绕组接地故障

三相异步电动机定子绕组和铁芯、绕组和底盘绝缘故障引起的接地故障就是定子绕组接地故障。当绕组接地时,会引起电机外壳带电,进而引起不同程度的短路故障。同时,短路会使部分绕组短路,有效匝数大大减少,电流大大增加,绕组的热量进一步增加,影响绕组的正常运行。

3.4 定子绕组短路故障

根据三相异步电动机定子绕组匝间短路的原因和特点，将三相异步的电动机称为定子绕组短路电动机故障的原因可分为绕组匝间定子短路和线圈相间定子绕组短路。前者一般是广泛泛指同一绕组的线圈匝间短路。后者一般是指不同定子绕组之间的线圈短路。但是当这种匝间定子绕组短路的发生时,绕组匝数将大大减少,导致工作电流急剧的增加,并且释放大量的热量,导致电动机绕组异常的高温。从理论上讲,旋转后电动机的工作旋转时间短会导致电动机的短路,但是会使电动机产生异常的高频电磁振动噪声和异常的过热。当电动机发生相对间定子绕组短路的故障时,如果由于与及时切断电源的工作电压相连接的匝数急剧减少和电压滑差的变化而不能及时的切断电源,电源的定子绕组工作电流也就会急剧的增加。这将大大降低三相异步电动机的工作阻抗,并且有可能直接导致电动机绕组的烧毁。

4 电动机故障的预防措施

4.1 安装环境

电动机的主要安装位置环境也是非常重要的。电机安装位置故障的排除和测试与环境和电机的主要安装位置环境和电动机的负载有关,电机的主要安装和位置环境含有很多的灰尘和具有腐蚀性的气体,这些都会直接导致严重的电机驱动绕组的故障或者严重的轴承绕组故障。因此,电动机的主要安装位置环境必须能够满足对电动机的保护位置和等级的要求。电机主要安装位置地点的空气环境和温度一般不应过高,以防止空气中的灰尘,腐蚀性的气体和其他水蒸气直接进入驱动电机。简而言之,不同保护类型的安装电动机系统应该分别安装在一个具有不同的环境和规格的电动机安装位置环境中。

4.2 加强日常清洁和保养

电机运转时,应定期清洁其表面,不得遮盖任何杂物表面,以免造成过热、振动和绝缘损坏。此外,应实时注意检查和控制电机负载问题的运行,并将其控制在规定范围内。除定期检查电机部件、轴承等重要部件外,应定期加润滑油,以提高润滑效果。如果电动机不适合长期使用,无负荷试验应定期进行,以确保其良好的绝缘性能

4.3 启动前的检查

1)定期检查是否长时间经常停用或新换未安装的柴油电机。检查其中的绝缘层和电阻,500v兆欧米计用于测量低压直流电机测量电机绕组的相对相和地对地的距离不可能小于0.5m;检查电机的底座是否要牢固,接地部分也要可靠接地并且一定要检查是否符合要求和电机安装的规范。轴承的润滑性能是否良好;同时检查轴承的电压、频率、电源负载是否一致,电源的功率是否与实际负载相符,电机与实际的连接位置是否正确。2)电机正常运行中。检查电源驱动电路组件齐全,连接可靠,三相供电电压正常,供电不过高、过低或不平衡;电机没有杂物和任何易燃物堆积在电源驱动设备周围;电机与联轴器的连接牢固,传动灵活,没有摩擦和传动卡阻等异常现象。

4.4 启动时注意事项

1)启动缓慢且困难。有声音、电流或电压异常,应切断电机,查找原因,排除故障,重新启动;2)为防止同时起动电流过大,造成电压降过大,多台电动机应先大后小起动;3)对于连续的启动时间,空载电动机不能启动超过3-5次,并且在长期运行停止并再次启动以防止电动机燃烧之后,也不能启动2-3次。

4.5 运行过程中监测

1)监控电机温升。我们所谓的电动机温度升高标准是指监控电动机的正常工作范围内温度与正常工作环境电动机温度之间的差。对于不同的监控电机绝缘温度等级,有不同的温升标准。以我们的b级监控电机绝缘极限温度为例:绝缘电机热点极限的温度一般为130℃,热点极限温差为5℃,环境电动机温度的实际上限为40℃,温升的实际上限为80℃;所以当计算机测得的电动机环境的温度实际上限为20℃时,电动机的实际工作温度原则上小于100℃,并且温升小于80℃。所以监控电动机温升原则上不应低于或超过温升极限。2)监控驱动电源的电压。正常运行中,电源的电压不低于或超过监控电动机额定工作电压的10%,电动机额定电压的5%,三相不平衡差的工作电压和额定三相平衡电压不低于或超过5%;3)监视电动机的电流。监控电动机正常运行时,电流差实际上不应过大高于监控电动机的三相额定电流,三相平衡电流应保持平衡,不平衡差不应超过额定电流的10%。

4.6 电动机的检修

如果电动机是一段时间内新安装或长期使用过的三相异步高压电动机,则维修人员应对其进行定期检查并及时发现其存在的问题。定期检查电机的线圈和绝缘电阻,电源电路组件和输入电压是否正常,以有效地提高其可靠性和其安全性。同时,电动机的正常运行和使用还是需要维修人员注意定期检查电机的联轴器,以有效地确保其传动装置灵活,无需发生摩擦和卡死。电动机的运行和大修通常可以分为电动机的大修、中修和小修。电动机的小修通常一般是每年4-5次,中修通常是每年2次。必须定期拆卸一台电动机,以定期检查电机的线圈,绝缘套,轴承和轴的传动性能,缺陷和零件的润滑。每两年需要定期进行一次的大修,可能需要定期更换电机绕组或绝缘套和轴承等电源电路组件。

5 结语

总之,三相异步电动机广泛应用于许多行业和领域,为我们的企业发展带来了良好的社会经济效益。但是,恶劣的生产工作条件和环境往往可能会给三相异步高压电动机生产设备造成不同程度的工作性能故障,从而严重影响生产设备的正常工作和运行,导致其生产不能正常顺利进行。因此,有必要更加系统地,全面研究分析三相异步电动机的工作性能故障,并及时采取更加有针对性的恢复和改进技术措施根据实际应用和生产的需要及时恢复三相异步电机的正常工作性能,实现稳定安全运行的生产目的。为其生产和经营的发展提供了可靠保证。

参考文献:

[1]张红枝，许秀英，陈金刚，等.三相异步电动机出厂检验故障分析与处理[J].防爆电机，2018（2）.

[2]苗素华.三相异步电动机常见的电气故障分析与维修[J].电子测试，2017（8）.

[3]达雯.浅谈三相异步电动机的故障分析及排除方法[J].通讯世界,2016,(17).

[4]周洁云.三相异步电动机常见故障分析与处理[J].现代制造技术与装备,2016,(5).

[5]任超，姜孝天.化工仪表常见故障与检修方法研究[J].文摘版：工程技术，2017（31）：270.

[6]孙荃.火电厂汽轮机辅机常见故障及检修方法研究[J].黑龙江科技信息，2017（24）：40-41.