三相異步電機的常用電氣故障及維修

摘 要：三相異步電機具有簡單結構、運行可靠以及價格便宜等優點，廣泛應用于工業生產的各個領域，電機在整個機械系統中起著舉足經重的作用，如果電機發生故障就會影響整個系統的正常運行，甚至會危及人身安全。對三相異步電機的故障進行診斷具有重要的現實意義，文章主要探討了三相異步電機在電氣方面容易出現的故障，并提出維修的方法，提高對三相異步電機電氣故障的檢查及維修能力，確保異步電機安全可靠地運行。

關鍵詞：異步電機；電氣故障；維修

1 引言

三相異步電機是目前應用最為廣泛的電動機，是應用最普遍的電能轉化為機械能的設備，三相異步電機可作為拖動機床、水泵、起重卷揚設備以及農產品加工設備的原動機，還可以作為一部機械的動力，并且還可以作為農村小型電站的發電機。與單相異步電機相比，三相異步電機運行性能好，可節省各種材料，它具有優質高效的特點。

2 三相異步電機的工作原理

三相異步電機是由定子（固定部分）和轉子（轉動部分）組成的，定子和轉子之間是相對運動所需要的氣隙。其中定子主要由定子鐵心、定子繞組和機座三部分組成，轉子由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸組成。三相異步電動機的定子裝有三相對稱繞組，當接至三相交流電源時，流入定子繞組的三相對稱電流在電機的氣隙內產生一個以同步轉速n1旋轉的磁場。轉子導體嵌放在轉子鐵心槽內，兩端被導電環短接。當旋轉磁場以逆時針方向旋轉時，轉子導體切割磁力線產生感應電動勢。在轉子回路閉合的情況下，轉子導體中就有電流流通。如果不考慮轉子繞組電感，那么電流的方向與電動勢的方向相同。

在正常情況下，異步電動機的轉子轉速不能達到旋轉磁場的轉速，即不能達到同步轉速n1，而總是略低于n1。因為如果n=n1，則旋轉磁場和轉子導體之間將不存在相對運動，轉子導體電動勢、電流和電磁轉矩都將變為零、因此轉子轉速n總是略小于同步轉速n1，即運行于異步轉速。載流的轉子導體在磁場中受到電磁力的作用，產生電磁轉矩，驅動轉子旋轉，實現了電能向機械能的轉換，這就是異步電動機基本的工作原理。

3 三相異步電機的常見電氣故障

三相異步電機在運行的過程中，會出現各種各樣的故障，主要可分為機械故障和電氣故障兩部分。機械故障主要有定、轉子鐵芯故障，軸承過熱、損壞等；電氣部分故障有定子繞組缺相運行、三相電流不平衡、繞組短路以及繞組接地等。本文主要探討三相異步電機在電氣方面的常見故障。

3.1 定子繞組缺相運行

三相異步電機在運行過程中，斷一根火線或斷一相繞組就會形成缺相運行，如果軸上負載沒有改變，則電機處于嚴重過載狀態，定子電流將達到額定值的二倍甚至更高，時間稍長電機就會燒毀。在所有燒毀電機的故障中，因缺相運行而燒毀電機的現象最為嚴重。

可能的原因：電源缺相；控制回路中的接觸器、繼電器長期使用，觸點可能在出現氧化的情況，當受到電機啟動電流的沖擊或設備的震動而誤操作，導致定子繞組缺相；電機接線盒中接線柱松脫；連結頭虛接或分斷；絕緣老化。

消除故障的方法：（1）檢查三相交流電壓。用萬用表檢查三根相線的相電壓，如果兩根相線之間的電壓正常，而這兩根相線與另一根相線之間的電壓在100V以下，則表明缺少一相電源。（2）檢查定子繞組。用萬用表檢查三相繞組是否導通，如果不導通，說明定子繞組斷路。（3）檢查線路中熔體和觸點的接觸情況。主要是檢查各熔體是否熔斷，接觸點是否接觸良好等情況。

3.2 三相電流不平衡

當三相電源對稱時，異步電機在額定電壓下的三相空載電流，任何一相與平均值的偏差不得大于平均值的10%，在三相電壓不平衡過大或電動機本身有故障時，電動機會產生較大的三相電流不平衡。

可能的原因：三相電源電壓不平衡而引起電機的三相電流不平衡，電機繞組匝間短路，定子繞組內部線圈接反，電機三相繞組的匝數不相等。

消除故障的方法：（1）如果是三相電源不平衡，需要對電源進行維修。（2）電機繞組匝間短路可用短路偵察器進行檢查，串接在短路偵察器線圈回路的電流表讀數將會明顯增大，則可以確定是繞組匝間短路故障。（3）檢查定子繞組內部線圈接反故障，可對某相施加低直流電壓，并沿鐵心槽面用指南針逐槽檢查其極性。（4）三相繞組的匝數不相等的故障，可將各相首尾串聯通電，并用萬用表分段測量壓降。

3.3 繞組短路

繞組中相鄰兩條導線之間的絕緣損壞后，使兩導體相碰，就稱為繞組短路。發生在同一繞組中的繞組短路稱為匝間短路。發生在兩相繞組之間的繞組短路稱為相間短路。不論是哪種，都會引起某一相或兩相電流增加，引起局部發熱，使絕緣老化損壞電機。

可能的原因：電機過載、過電壓、單相運行、導線絕緣材質不良等均會造成繞組匝間短路。尤其聚酯漆包線的漆膜熱態機械強度較差，當浸漆不良而線匝之間未能形成堅固的整體時，大量外界粉塵會積存在線匝縫隙當中，導線在電磁力作用下相互振動摩擦，縫隙中的粉塵起“研磨劑”的作用，長時間將導線絕緣磨破，形成匝間短路。造成相間短路的原因是由于相間絕緣尺寸不符合規定、絕緣墊本身有缺陷、層間墊條墊偏或嵌線時使其遭受損傷等。另外，繞組連接線或引出線套管絕緣損壞也會造成相間短路。

故障消除的方法：可用短路偵查器，逐槽檢測，查到哪個槽電流突然增大，說明這是短路點，仔細檢查，一般在槽口處較多。（1）短路點在端部。可用絕緣材料將短路點隔開，，也可重包絕緣線，再上漆重烘干。（2）短路在線槽內。將其軟化后，找出短路點修復，重新放入線槽后，再上漆烘干就可繼續使用。如果線圈受損傷的部位過多，或者包上新絕緣后的線圈邊無法嵌入時，只好更換新的繞組。

3.4 繞組接地

電機繞組絕緣受到損壞，及繞組的導體和鐵心、機殼之間相碰即為繞組接地。這時會造成該相繞組電流過大，局部受熱，嚴重時會燒毀繞組。

可能的原因：繞組受潮使絕緣電阻下降；電動機長期過載運行；有害氣體腐蝕；金屬異物侵入繞組內部損壞絕緣；重繞定子繞組時絕緣損壞碰鐵心；繞組端部碰端蓋機座；定、轉子磨擦引起絕緣灼傷；引出線絕緣損壞與殼體相碰；過電壓（如雷擊）使絕緣擊穿。

消除故障的方法：（1）繞組受潮引起接地的應先進行烘干，當冷卻到60-70℃左右時，澆上絕緣漆后再烘干。（2）繞組端部絕緣損壞時，在接地處重新進行絕緣處理，涂漆，再烘干。（3）繞組接地點在槽內時，應重繞繞組或更換部分繞組元件。

4 結束語

對三相異步電機的故障進行維修時，需要熟悉電機的構造，這樣才便于及時查找故障的原因，并提出針對性的維修方法，注意保護好繞組的線圈絕緣，防止更嚴重故障的產生，確保電機重新正常運行。

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作者簡介：李博宇（1984-），男，漢，遼寧撫順人。