淺談三相異步電動機的維修及保護措施

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011

摘  要：電動機是日常生產(chǎn)活動*的機械設備，利用電動機將電能轉(zhuǎn)換為機械能，為生產(chǎn)活動提供動力。其中三相異步電動機是電動機中比較先進的一種，有著其他電動機沒有的優(yōu)勢。比如三相電動機不但可以節(jié)約大量的材料資源，而且運行性能良好，價格便宜，重量輕便。但是在其運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的主要常見故障及其成因進行分析探討，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看法。

關(guān)鍵詞：三相異步電動機；常見故障；故障診斷和排除

      三相異步電動機的故障主要分為電氣故障和機械故障，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)子等設備的故障；機械類故障主要包括軸承、機殼、端蓋、轉(zhuǎn)軸等設備上零配件的故障。

      三相異步電動機的構(gòu)成主要包含兩個部分，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，定子繞組則是整個三相異步電動機的核心部位。從三相異步電動機故障發(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，首先要檢查電動機，采用合理的診斷方式找到準確的故障位置，然后判斷故障發(fā)生的原因，后排除故障。

      三相異步電動機由于工作場景特殊復雜，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，及時發(fā)現(xiàn)和排除故障便能降低對電動機的損害，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)出三相異步電動機主要的故障包括以下幾種：

2.1電動機無法啟動

      性能完好的電動機在通電以后是可以正常運作的，但如果電動機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)沒有任何反應無法啟動的現(xiàn)象。經(jīng)過檢查判斷，電動機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，導致電流無法正常流動；第二和負載過大有關(guān)，當電動機要求空載啟動而在實際啟動時戴上了負載運行時就會出現(xiàn)負載過大的問題，另外電動機或者負載啟動后出現(xiàn)了咬卡故障也會引起電動機無法啟動運行的現(xiàn)象；第三和定子繞組缺相有關(guān)，比如負載過大使得電動機絕緣性老化或者控制線路短路等。當電動機運行電流過大時其中一相的電源熔斷器便會出現(xiàn)熔體燒斷的問題，此外電動機和控制線路的接頭接觸不良也會直接導致電動機缺相而無法正常運行。第四電動機內(nèi)部的零配件本身出現(xiàn)了性能上的問題，也會使得電動機無法運行。

2.2電動機轉(zhuǎn)速不正常

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

2.3電動機溫度升高或冒煙

      電動機在運行中為避免對機器本身的性能造成傷害，需要對產(chǎn)生的熱量加以控制，因為熱量過高的話會使機器的性能產(chǎn)生傷害，影響機器的正常工作，甚至會縮短機器的使用壽命。電動機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、負載過大、環(huán)境溫度較高以及通風不良等外部因素的影響，也會受到電動機自身原因的影響。比如繞組接法出錯，將星形的接成了三角形或者接反了；因為定子繞組短路或接地故障而使電流過大；因為定子繞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，加上沒有及時對電動機表面進行處理，導致通風不良或者堵塞嚴重而引起溫度升高。

2.4電動機出現(xiàn)異常振動

      在電動機運行中出現(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就需要對機器進行檢查，很可能是在電動機運行中混入了雜物，或者內(nèi)部的零配件發(fā)生了錯位。

2.5電動機出現(xiàn)異常噪音

      在電動機正常運行以后，如果在作業(yè)過程中出現(xiàn)噪音是正常的，但是運行產(chǎn)生的噪音太大，甚至影響了正常的生產(chǎn)作業(yè)便需要對電動機進行檢查。這是因為電動機出現(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，也有可能和設備內(nèi)部混入了雜物有關(guān)。

3.1針對電動機通電后無法運行的檢查維修

      針對電動機在通電以后無法啟動運行的問題，在故障原因分析后我們總結(jié)出一個和電動機沒有足夠電力有關(guān)，另一個則和零配件受損有關(guān)。所以在診斷故障時可以從這兩方面著手，先對電線進行檢查，保證電線是可以對電動機正常供電的，一般采用電流檢測的方法檢測電動機內(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內(nèi)部的零配件進行檢查診斷，有可能是電動機內(nèi)部的熔絲燒斷使得電動機無法正常運行，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針對電動機運行噪音過大的檢查維修

      針對運行過程中電動機產(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)，從而使運行摩擦增加，也有可能是在運行中混入了異物，所以在檢查時從這兩個角度著手，及時檢查出問題然后采取針對性的措施加以解決，避免因為噪音問題過大對電動機本身產(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針對電動機運行中振動過大的檢查維修

      針對運行中大幅度振動問題的檢查診斷，因為振動問題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器振動部位進行檢查，很可能只是和機器出現(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)，或者是在電動機運行中混入了異物，這時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針對電動機運行溫度過高的檢查維修

      針對電動機運行中產(chǎn)生過高熱量的問題，一般會有專門的儀器對溫度進行測試和監(jiān)控，這是為了避免溫度過高而對機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，使整個電動機整體產(chǎn)生的熱量增加。另外也和零件本身老化有關(guān)，如果機器零部件老化就會在生產(chǎn)運作中消耗更多的電能，卻產(chǎn)生更少的機械能，這樣就自然會增加熱量的產(chǎn)生，使整個生產(chǎn)過程中出現(xiàn)比正常工作時更多的熱量。在檢查和維修過程中必須要對電動機的每一個部位進行仔細檢查和測試，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、校驗等檢查和高壓試驗檢查等幾種。其中采用兆歐表測量檢查時，如果絕緣電阻在0.5M歐以上說明該電動機的絕緣性良好，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。用校驗燈檢查時，首先打開所有相繞組接頭，將燈泡和36V低壓電源串聯(lián)，逐個檢查繞組和機座的絕緣性，如果檢驗燈的燈泡發(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。用高壓試驗法檢查時試驗電壓是電動機額定電壓的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，針對星形連接的繞組，在繞組并聯(lián)后當三相電流值相差大于5%時，電流小的一相是斷路相；對于三角形連接的繞組，應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，當電阻值相差大于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，或者在電動機停止運行時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，當電阻值較低時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行檢查，該儀器是一個開口變壓器，開口鐵芯上繞有線圈，測試器的鐵芯和被測電動機定子鐵芯就形成了閉合磁路，而測試器的線圈則充當變壓器的一次側(cè)繞組，被測電動機槽內(nèi)線圈則相當于變壓器的二次側(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該系列低壓電動機保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護功能。可與接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護單元，具有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應用范圍：可廣泛應用于煤礦、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，三相異步電動機和其他類型的電動機相比，其具有機型相對較輕便、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、運行操作簡單且性能較好等優(yōu)點，所以一般發(fā)生重大故障事故的概率很小，適應能力也很強。但正因為如此，該電動機往往會被應用在復雜的生產(chǎn)環(huán)境中，在運行中難免會出現(xiàn)一些故障，但是這些故障檢查和維修起來難度也不大，在檢查時只要做好充分的準備工作，并結(jié)合多年經(jīng)驗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的維修及故障排除措施[J].內(nèi)燃機與配件,2019(09):131-132.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.

劉細鳳，女，本科安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電動機保護器的設計與應用