淺談三相異步電動機(jī)的維修及保護(hù)措施

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011

摘  要：電動機(jī)是日常生產(chǎn)活動*的機(jī)械設(shè)備，利用電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，為生產(chǎn)活動提供動力。其中三相異步電動機(jī)是電動機(jī)中比較先進(jìn)的一種，有著其他電動機(jī)沒有的優(yōu)勢。比如三相電動機(jī)不但可以節(jié)約大量的材料資源，而且運(yùn)行性能良好，價(jià)格便宜，重量輕便。但是在其運(yùn)行使用中難免也會出現(xiàn)一些故障問題，基于此，本文將對三相異步電動機(jī)的主要常見故障及其成因進(jìn)行分析探討，然后針對故障類型，就如何做好故障診斷和排除工作談幾點(diǎn)看法。

關(guān)鍵詞：三相異步電動機(jī)；常見故障；故障診斷和排除

      三相異步電動機(jī)的故障主要分為電氣故障和機(jī)械故障，其中電氣類故障主要包括各種開關(guān)、熔斷器、電刷、定子繞組、轉(zhuǎn)子等設(shè)備的故障；機(jī)械類故障主要包括軸承、機(jī)殼、端蓋、轉(zhuǎn)軸等設(shè)備上零配件的故障。

      三相異步電動機(jī)的構(gòu)成主要包含兩個(gè)部分，即定子和轉(zhuǎn)子，而其中定子又是由定子繞組和鐵芯構(gòu)成，定子繞組則是整個(gè)三相異步電動機(jī)的核心部位。從三相異步電動機(jī)故障發(fā)生類型來看，大多數(shù)故障主要出現(xiàn)在繞組上，比如絕緣性缺失、接觸不良、接地故障、短路和斷路等。電動機(jī)在發(fā)生故障以后具體表現(xiàn)為常見的有溫度突然升高、電流過大、出現(xiàn)異常振動或異常噪音。在故障診斷和排除時(shí)，首先要檢查電動機(jī)，采用合理的診斷方式找到準(zhǔn)確的故障位置，然后判斷故障發(fā)生的原因，后排除故障。

      三相異步電動機(jī)由于工作場景特殊復(fù)雜，所以出現(xiàn)故障問題是在所難免的，但是這些故障卻又不是不可避免的，只要做好診斷檢查工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障便能降低對電動機(jī)的損害，保證生產(chǎn)活動正常開展。經(jīng)過多年的研究調(diào)查，我們總結(jié)出三相異步電動機(jī)主要的故障包括以下幾種：

2.1電動機(jī)無法啟動

      性能完好的電動機(jī)在通電以后是可以正常運(yùn)作的，但如果電動機(jī)在通電之前本身就已經(jīng)出現(xiàn)了故障問題，則在通電后會出現(xiàn)沒有任何反應(yīng)無法啟動的現(xiàn)象。經(jīng)過檢查判斷，電動機(jī)無法啟動一般和以下因素有關(guān)：第一和電線電路有關(guān)，如電動機(jī)及其控制電路上出現(xiàn)了短路或者接地故障，使得電源跳閘，導(dǎo)致電流無法正常流動；第二和負(fù)載過大有關(guān)，當(dāng)電動機(jī)要求空載啟動而在實(shí)際啟動時(shí)戴上了負(fù)載運(yùn)行時(shí)就會出現(xiàn)負(fù)載過大的問題，另外電動機(jī)或者負(fù)載啟動后出現(xiàn)了咬卡故障也會引起電動機(jī)無法啟動運(yùn)行的現(xiàn)象；第三和定子繞組缺相有關(guān)，比如負(fù)載過大使得電動機(jī)絕緣性老化或者控制線路短路等。當(dāng)電動機(jī)運(yùn)行電流過大時(shí)其中一相的電源熔斷器便會出現(xiàn)熔體燒斷的問題，此外電動機(jī)和控制線路的接頭接觸不良也會直接導(dǎo)致電動機(jī)缺相而無法正常運(yùn)行。第四電動機(jī)內(nèi)部的零配件本身出現(xiàn)了性能上的問題，也會使得電動機(jī)無法運(yùn)行。

2.2電動機(jī)轉(zhuǎn)速不正常

      三相異步電動機(jī)如果在運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速不正常，一般和電動機(jī)絕緣性不好、電動機(jī)受潮、電動機(jī)軸承偏向或者轉(zhuǎn)子掃膛、電動機(jī)定子繞組局部出現(xiàn)短路、某相繞組突然斷路等有關(guān)。

2.3電動機(jī)溫度升高或冒煙

      電動機(jī)在運(yùn)行中為避免對機(jī)器本身的性能造成傷害，需要對產(chǎn)生的熱量加以控制，因?yàn)闊崃窟^高的話會使機(jī)器的性能產(chǎn)生傷害，影響機(jī)器的正常工作，甚至?xí)s短機(jī)器的使用壽命。電動機(jī)之所以會溫度突然升高，甚至出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象，既有電源供電質(zhì)量、負(fù)載過大、環(huán)境溫度較高以及通風(fēng)不良等外部因素的影響，也會受到電動機(jī)自身原因的影響。比如繞組接法出錯(cuò)，將星形的接成了三角形或者接反了；因?yàn)槎ㄗ永@組短路或接地故障而使電流過大；因?yàn)槎ㄗ永@組斷路引起三相電流的不平衡，從而使繞組溫度升高；轉(zhuǎn)子銅條斷裂需要焊補(bǔ)或更換；定子和轉(zhuǎn)子互相摩擦，或者軸承出現(xiàn)松動、軸承溫度過高；外界環(huán)境本身溫度太高，加上沒有及時(shí)對電動機(jī)表面進(jìn)行處理，導(dǎo)致通風(fēng)不良或者堵塞嚴(yán)重而引起溫度升高。

2.4電動機(jī)出現(xiàn)異常振動

      在電動機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)一些響動是非常正常的現(xiàn)象，但是如果聲響引起的振動過大時(shí)就需要對機(jī)器進(jìn)行檢查，很可能是在電動機(jī)運(yùn)行中混入了雜物，或者內(nèi)部的零配件發(fā)生了錯(cuò)位。

2.5電動機(jī)出現(xiàn)異常噪音

      在電動機(jī)正常運(yùn)行以后，如果在作業(yè)過程中出現(xiàn)噪音是正常的，但是運(yùn)行產(chǎn)生的噪音太大，甚至影響了正常的生產(chǎn)作業(yè)便需要對電動機(jī)進(jìn)行檢查。這是因?yàn)殡妱訖C(jī)出現(xiàn)異常噪音很可能是其內(nèi)部的零配件已經(jīng)老化失靈了，也有可能和設(shè)備內(nèi)部混入了雜物有關(guān)。

3.1針對電動機(jī)通電后無法運(yùn)行的檢查維修

      針對電動機(jī)在通電以后無法啟動運(yùn)行的問題，在故障原因分析后我們總結(jié)出一個(gè)和電動機(jī)沒有足夠電力有關(guān)，另一個(gè)則和零配件受損有關(guān)。所以在診斷故障時(shí)可以從這兩方面著手，先對電線進(jìn)行檢查，保證電線是可以對電動機(jī)正常供電的，一般采用電流檢測的方法檢測電動機(jī)內(nèi)部是否有電流痕跡，如果沒有則說明是電線線路出現(xiàn)了問題。在電線檢測后發(fā)現(xiàn)沒有任何問題那么就需要對電動機(jī)內(nèi)部的零配件進(jìn)行檢查診斷，有可能是電動機(jī)內(nèi)部的熔絲燒斷使得電動機(jī)無法正常運(yùn)行，也有可能是內(nèi)部的關(guān)鍵零部件出現(xiàn)了性能失靈的問題。

 

3.2針對電動機(jī)運(yùn)行噪音過大的檢查維修

      針對運(yùn)行過程中電動機(jī)產(chǎn)生噪音過大的故障檢修，其故障產(chǎn)生的原因主要和內(nèi)部零部件老化有關(guān)，從而使運(yùn)行摩擦增加，也有可能是在運(yùn)行中混入了異物，所以在檢查時(shí)從這兩個(gè)角度著手，及時(shí)檢查出問題然后采取針對性的措施加以解決，避免因?yàn)樵胍魡栴}過大對電動機(jī)本身產(chǎn)生傷害，甚至對周圍環(huán)境產(chǎn)生危害而造成巨大的損失。

3.3針對電動機(jī)運(yùn)行中振動過大的檢查維修

      針對運(yùn)行中大幅度振動問題的檢查診斷，因?yàn)檎駝訂栴}是肉眼可以直接看到的，所以可以直接采用主觀檢查的方式對機(jī)器振動部位進(jìn)行檢查，很可能只是和機(jī)器出現(xiàn)了一小段距離的移動有關(guān)。也有可能是和定子、轉(zhuǎn)子的工作軌跡出現(xiàn)問題有關(guān)，或者是在電動機(jī)運(yùn)行中混入了異物，這時(shí)就需要借助儀器檢查和測試確定產(chǎn)生振動的具體部位和原因，然后采取針對性的排除方式。

3.4針對電動機(jī)運(yùn)行溫度過高的檢查維修

      針對電動機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生過高熱量的問題，一般會有專門的儀器對溫度進(jìn)行測試和監(jiān)控，這是為了避免溫度過高而對機(jī)器本身的使用壽命產(chǎn)生影響。在分析故障成因后我們發(fā)現(xiàn)溫度過高主要和定子、轉(zhuǎn)子工作異常有關(guān)，作為電動機(jī)主要零件的定子和轉(zhuǎn)子，在工作中如果轉(zhuǎn)向有誤，或者轉(zhuǎn)速過快就會產(chǎn)生更多的熱量，使整個(gè)電動機(jī)整體產(chǎn)生的熱量增加。另外也和零件本身老化有關(guān)，如果機(jī)器零部件老化就會在生產(chǎn)運(yùn)作中消耗更多的電能，卻產(chǎn)生更少的機(jī)械能，這樣就自然會增加熱量的產(chǎn)生，使整個(gè)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)比正常工作時(shí)更多的熱量。在檢查和維修過程中必須要對電動機(jī)的每一個(gè)部位進(jìn)行仔細(xì)檢查和測試，找到具體的故障位置所在，并采用針對性的解決手段加以排除。

3.5針對絕緣不良和接地故障的檢查維修

      針對絕緣不良和接地故障的診斷和維修，可采用的檢查方法有兆歐表測量檢查、校驗(yàn)等檢查和高壓試驗(yàn)檢查等幾種。其中采用兆歐表測量檢查時(shí)，如果絕緣電阻在0.5M歐以上說明該電動機(jī)的絕緣性良好，而如果絕緣電阻在0.5M歐以下則說明繞組已經(jīng)受潮或者絕緣老化，如果電阻是0，則表明出現(xiàn)了繞組接地故障。用校驗(yàn)燈檢查時(shí)，首先打開所有相繞組接頭，將燈泡和36V低壓電源串聯(lián)，逐個(gè)檢查繞組和機(jī)座的絕緣性，如果檢驗(yàn)燈的燈泡發(fā)紅則說明繞組絕緣性變差或者受潮所致；如果燈泡發(fā)亮則說明是繞組接地故障。用高壓試驗(yàn)法檢查時(shí)試驗(yàn)電壓是電動機(jī)額定電壓的2倍加上1000V。

3.6針對定子繞組斷路故障的檢查維修

      針對定子繞組斷路故障的診斷，一般可采用三相電流平衡法和電阻檢查法。其中三相電流平衡法檢查時(shí)，針對星形連接的繞組，在繞組并聯(lián)后當(dāng)三相電流值相差大于5%時(shí)，電流小的一相是斷路相；對于三角形連接的繞組，應(yīng)采取逐一檢查的方式，其中電流較小的一相是斷路相。采用電阻法檢查時(shí)，當(dāng)電阻值相差大于5%，電阻值較小的一相是斷路相。

3.7針對定子繞組短路故障的檢查維修

      針對定子繞組短路故障的診斷，第一直接通過觀察、觸摸和聞的方式，觀察繞組有無出現(xiàn)冒煙、絕緣有無出現(xiàn)變色和燒焦等問題，或者在電動機(jī)停止運(yùn)行時(shí)用手去觸摸繞組判斷有無出現(xiàn)局部過熱的問題。第二用兆歐表測量，測量每相間的絕緣電阻，當(dāng)電阻值較低時(shí)則表明兩相之間出現(xiàn)了短路。第三用電流平衡法檢查，電流大的一相可能出現(xiàn)了短路。第四用電阻檢查法檢查，電阻小的一相可能出現(xiàn)了短路。第五可直接用短路專門測試儀器進(jìn)行檢查，該儀器是一個(gè)開口變壓器，開口鐵芯上繞有線圈，測試器的鐵芯和被測電動機(jī)定子鐵芯就形成了閉合磁路，而測試器的線圈則充當(dāng)變壓器的一次側(cè)繞組，被測電動機(jī)槽內(nèi)線圈則相當(dāng)于變壓器的二次側(cè)線圈。如果被測定子繞組沒有出現(xiàn)短路則電流表的讀數(shù)會很小，如果有短路則電流表的讀數(shù)會很大。

4.1產(chǎn)品簡介

      ARD該系列低壓電動機(jī)保護(hù)器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能?？膳c接觸器、電動機(jī)起動器等電器元件構(gòu)成電動機(jī)控制保護(hù)單元，具有遠(yuǎn)程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報(bào)警、現(xiàn)場總線通信等功能。應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

4.2產(chǎn)品選型

產(chǎn)品功能

 

綜上所述，三相異步電動機(jī)和其他類型的電動機(jī)相比，其具有機(jī)型相對較輕便、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、運(yùn)行操作簡單且性能較好等優(yōu)點(diǎn)，所以一般發(fā)生重大故障事故的概率很小，適應(yīng)能力也很強(qiáng)。但正因?yàn)槿绱?，該電動機(jī)往往會被應(yīng)用在復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境中，在運(yùn)行中難免會出現(xiàn)一些故障，但是這些故障檢查和維修起來難度也不大，在檢查時(shí)只要做好充分的準(zhǔn)備工作，并結(jié)合多年經(jīng)驗(yàn)找對故障檢查和維修的方法，就能從根源上解決故障問題。

[1]臧永佳.三相異步電動機(jī)常見故障分析及檢修方法探討[J].工程技術(shù)：文摘版，2017（1）：20.

[2]司榮峰.分析三相異步電動機(jī)的維修及故障排除措施[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2019(09):131-132.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.06版.

劉細(xì)鳳，女，本科安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)殡妱訖C(jī)保護(hù)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用