TK 250-14/430同步電動機特殊故障判斷檢修

張紹濱

（哈爾濱軸承集團公司動能供應公司，黑龍江哈爾濱150036）

1 前言

在沖壓機械產品生產加工中，鍛壓設備需要用壓縮空氣。5 L－4 0型空氣壓縮機是生產壓縮空氣設備的常用設備。在生產設備類別劃分中，空氣壓縮機屬于動力設備。筆者多年來一直從事工廠的電力設備及動能專供設備的維修工作。在多年的工作中，偶爾會遇到一些值得總結的特殊的技術問題，今以一則高壓同步電動機的故障現象、分析判斷、修復的過程為例加以總結。愿本文對同行的工作有一定的參考價值。

2 故障的現象

5 L－4 0型空氣壓縮配套的動力機械為TK250-14/1 430I型同步電動機。電動機的主要技術參數為定子額定電壓6 000V，定子額定電流2 5A，轉子額定激磁電壓44V，轉子激磁電流75A。電動機轉子軸與空氣壓縮機主機為直接連接方式，同步電動機的啟動方式為全壓直接啟動。該設備自安裝投入使用以來一直工作正常，但不久后出現了奇怪的現象，啟動時有類似轉子機械掃膛“打火”現象。

“打火”現象發生的具體過程是：當定子加上額定高壓時啟動的瞬間，轉子與定子之間有大約50mm長的火花，火花持續時間大約2秒鐘。隨著啟動過程的進一步延續，火花消失。啟動完成后，電動機長時間運動時，經長時間觀察，無任何打火現象，定子，轉子回路和轉子勵磁回路的指示儀表指示數值均為正常，電動機運行正常。

3 故障檢查過程

在故障檢查時，首先對同步電動機的機械部分進行檢查。先用塞尺檢查轉子和定子的間隙，未發現異常；其次，檢查電動機的定子和轉子鐵心，并未發現轉子和轉子之間有機械“掃膛”的痕跡，排除機械“掃膛”故障的可能性；再對轉子線圈進行檢查，所有線圈外觀完好，未發現有擊穿或燒傷的痕跡。這樣的線圈內局部短路或者電動機外殼擊穿“打火”的可能性也被排除。經反復分析，最后將故障的部位初步確定在同步電動的轉子上。對轉子的檢查從兩個方面進行，一方面使用塞尺對轉子短路環各個連接部分進行直觀檢查，檢查其連接是否良好；另一方面是通過雙臂電橋對電動機轉子短路環進行測量，測量其直流電阻，通過測得的數值來分析判斷各短路環上各個連接處的連接是否良好。

具體的辦法如下：

（1）用0.03mm的塞尺對同步電動機轉子短路板連接處進行測量，發現有個別短路板連接處有間隙。同時，還發現短路板間隙處有油污，這說明短路板連接不良。

（2）用雙臂電橋（筆者在處理故障時用的電橋型號是：QJ44型）按圖1所示分別接到L1、L2處測量直流電阻，其電壓值為3.7×10－5Ω，再將電橋接到L3、L4處,測量直流電阻,其電阻值為6×10－5Ω。對于L1-L2、L3－L4兩對測量點的確定，選擇原則上的幾何對稱。由于轉子上各幾何對稱點之間的導條數量和短路板接點相同，如果各短路板接處接觸正常（良好），則任何兩對幾何上對稱的點上的直流電阻基本上相同，最大相差也應小于5%。而上述故障電動機的L1－L2處、L3－L4處的直流電阻相差非常大。從這個意義上來說，就有可能存在著很大的問題，即接點處接觸不良引起的“打火”現象。為什么接觸不良會“打火”，這就要從電動機啟動過程的原理來論述。

4 同步電動機啟動原理

TK250-14/1430同步電動機是一種異步啟動、同步運行的電動機，同步電動機從定子通入額定的三相交流電至準同步狀態轉子線圈通入勵磁電流同步運行前，可以把它視為一臺異步鼠籠電動機。因為同步電動機是在啟動過程中“打火”,所以分析引起“打火”的原因時，就應該運用異步鼠籠電動機啟動時的原理來對其進行分析、判斷。當電動機通電啟動的瞬時，電動機“鼠籠”導條在定子旋轉磁場的作用下，其內部感應出交流電，在轉子開始轉動的瞬間，導條和短路板上的電流和頻率最大，隨著時間的推移，轉速的不斷增加，電流和頻率逐漸減小，當電動機進入準同步狀態時，控制系統將激磁投入，電動機立即同步運行狀態。這時，通過轉子導條和短路板的電流和頻率為零。至此，同步電動機的啟動過程完成。

5 “打火”故障分析

根據同步電動機啟動的原理，結合同步電動機轉子短路板之間的連接狀況，對同步電動機“打火”的時間進行綜合分析。“打火”的原因就是當同步電動機啟動的瞬間，轉子導條及短路板之間存在著一個較大的電動勢和電流，如這時導條之間或短路板之間接觸不良，就會在接觸不良處產生火花，也就是前面所說的有“打火”現象。本文中所提到的在啟動瞬間“打火”是因為此時的轉子導條的電動勢最大，“打火”現象非常明顯，容易被人直接觀察到，隨著轉速的增加和電動勢和電流的逐步減少，“打火”現象也越來越不明顯，無法觀察。

5 L-40型空氣壓縮機屬于往復式空氣壓縮設備，壓縮機工作時機械振動較大，而機械振動易引起緊固螺絲松動。對于一臺運行多年的拖動往復式空氣壓縮機的同步電動機來說，電機上的螺栓出現松動現象是有可能的。

另外，這里還有說明一點，本文中分析故障時所有的電橋的型號為QJ44，這種電橋為老型號的電橋。目前，能測量直流電阻的電橋型號很多。在處理故障時，也可以使用更好的測量儀器和設備。

6 故障的處理過程

分析清楚同步電動啟動的原理和引起“打火”的原因后，就可以有目標地采取相應措施。

（1）將短路板之間的連接堅固螺栓全部打開；

（2）用細砂布打磨連接處，清除污垢直至表面處理干凈；

（3）將短路板重新按原來的安裝；

（4）將重新處理過的轉子按圖1的方式，用雙臂電橋進行測量，檢查直流電阻的對稱性，經檢查發現處理后的同步電動機各對稱部分的電阻為2×10-5Ω；

（5）最后重新開動電動機，“打火”現象消失，同步電動機運轉正常。

7 結束語

（1）同步電動機的“打火”原因不一定都是同步電動機轉子和定子之間的“掃膛”，以及由轉子或定子線圈對機體本身放電所引起的，特別是對于運行多年的此類同步電動機來說，短路板接觸不良引起“打火”的可能性是存在的。此類故障要引起足夠的重視。

（2）在安裝同步電動機時，要用雙臂電橋面對轉子短路板進行測量，并將測量結果整理記錄在設備管理檔案中。當同步電動機出現有相類似的故障時可重新對轉子進行測量，并將新測量的結果與原始測量記錄進行比較，這樣有利于及時判斷出故障。