電動機轉子故障的分析

霍波

摘要 電動機是工廠的主要運行設備，在實際運行中由于各方面的原因，電動機轉子易出現各種形式的故障，為此就電動機轉子的故障原因進行全面分析，找出存在的問題。根據電動機轉子的不同結構，可采用多種方法進行檢測；至于轉子繞組的損壞，根據其內部結構，分成幾種情況，且根據其各種不同的形狀采用相應的方法進行處理，使電動機能夠重新安全地運行。

關鍵詞 電動機 轉子故障

中圖分類號：G718.1 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2016）05-0003-02

我在學校工作的十幾年中，很多廠礦送了些電動機到學校進行修理，曾多次出現過轉子繞組斷路的情況，按時間先后摘錄幾例：2000年一臺給水泵電動機轉子繞組開路，銅條刮傷定子端部線棒絕緣；2001年一臺工業水泵電動機轉子短路環開路；2005年一臺供油泵電動機轉子開路。從中可見，基本都是380V、200kW以上的低壓電動機存在這種問題。因此，檢修人員對此類問題必須重點關注，每次對電機大修時，均要對轉子繞組作細微檢查，做到預防為主。在實際工作中，我們怎樣去發現問題以及采取何種對策去進行處理，是一個值得思考的問題，下面簡要介紹一下轉子故障的檢查及相關處理方法。

一、轉子故障的原因及檢查方法

所有異步電動機轉子繞組都是由鼠籠或繞線組成。鼠籠轉子繞組又分為銅條焊接和鑄鋁兩種。轉子的故障大多發生在鼠籠轉子的兩端。對于繞線式轉子的故障與定子繞組故障檢查的方法差不多，比較容易判斷和處理，在此不詳細討論。此處主要討論鼠籠式電動機的檢查方法。

1.鑄鋁轉子的檢查

電機運行時，根據其聲音和電流表的指示可初步判斷其情況。當判斷為存在故障時，在電機停運后，拆開電機，抽出轉子，此時主要檢查有無斷條、裂紋等缺陷。這是因為故障中斷條所占比例較多，而且這種故障一般是澆鑄工藝質量差或頻繁起動受力過大所造成。對于這種情況用下面方法可查出：（1）定子通入三相低壓電流法。將轉子慢慢轉動，當電流表指針實然下降時，即可判斷該處為斷條處。（2）轉子導條通電流法。給轉子加20～30V交流電，在轉子上撒鐵粉，不吸鐵粉處即為斷條點，表明此處無電流通過，產生不出電磁場。不過這種方法應盡量少用，因為鐵粉難于徹底清干凈，電機運行時極易引起接地短路或相間短路。（3）轉子斷條檢查法。如圖1所示，若鼠籠條是完好的，因為其等效電阻較小，故副邊繞組的端電壓值很小，而原邊電流卻比較大；若鼠籠條有斷裂則其電阻相應變大，此時電壓值變大，原邊電流則相對較小。

2.銅條轉子的結構和故障的原因

焊接鼠籠轉子是采用成型裸銅導體，兩端與銅端環焊接成繞組回路。籠條的截面多種多樣，有圓形、矩形、楔形等各種規格。端環通常鉆孔后與對應銅條相連接。有些電機沒有鉆孔，只是表面相連焊，這種情況特別容易因應力、電磁力等產生裂縫。對于2極高速電機，一般由于端環不是整塊銅料鍛成，其接焊縫焊接不良，在運行中受熱應力容易造成開裂。此時，往往還會因銅甩出而刮傷定子繞組的端部絕緣層，引起相間短路或對地短路。銅條斷裂大多發生在伸出鐵芯端靠近端環焊接處。斷裂的一般原因是由于長期受熱力和電磁力作用而產生疲勞損傷。比如起動過程中銅條上下溫差大，熱膨脹不勻；雙鼠籠條轉子的外籠條銅條密度太大，致使在起動瞬時溫升超高；起動時銅條的離心力和切向應力作用使銅條受到朝向鐵心槽口方向的沖力；雙鼠籠銅條與鐵芯配合過松致使銅條在槽內發生振動；冷軋銅條在焊接過程中受熱退火不勻而使機械強度降低等等，這些因素均可引起銅條或端環斷裂。

3.銅條焊接轉子的故障檢查

根據上述故障原因，可采用如下的檢查方法：（1）采用鑄鋁轉子故障的檢查方法和工具。（2）采用另外一種方法，就是根據其電阻的大小來判斷的方法。這種方法可直觀、準確地測出焊接點的缺陷。檢查時把針形插棒直接插入銅條的末端靠近端環附近。在籠條完好的情況下，微歐表測量出的是整個籠條的電阻，當銅條在焊點處斷裂時，則微歐表測出的是一條銅條的有效電阻。當該電阻值超過正常值的1.5倍時，就應處理該銅條。

二、繞組的材料

為了對轉子繞組有進一步了解，有必要分析一下銅繞組的材料。當異步電動機容量大于100kW時，由于鑄鋁質量不易保證，常采用銅條繞組，而為了消除齒諧波的影響，把轉子槽做成斜槽。大電機轉子內外籠條采用不同材料，且二者的作用性質也不同。內籠條為運行繞組，用導電率p較小的紫銅，根據公式R=pI/s，可知電阻與電阻率成正比，ρ↓→R↓，而熱量Q=0.2412Rt，Q亦正比例于R，從中可推斷出ρ↓→R↓→Q↓，這對于長期運行的轉子繞組來講，熱量的降低無疑延長了繞組的運行壽命；外籠條為起動繞組，用導電率較大的青銅或黃銅制成，根據上述分析，外籠條在相同條件下比內籠條發熱程度要高，但由于位于轉子外側，與定子之間又有間隙，且間隙大小與電機容量成正比，因此散熱比較容易。

三、轉子故障的處理

1.銅轉子繞組

鼠籠繞組斷條是電動機常見故障。斷條后電動機雖可空載起動，但當帶滿負載時其定子電流就會不穩，電流表來回擺動，有時電動機還會發出異聲。經用前述方法確定斷條后就可進行修理。其修理方法如下：（1）轉子銅條的斷條故障大部分是銅條和短路環的焊接處脫焊，此時處理起來比較方便，像給水泵電機處理那樣，先清理、后銀焊。當然，清理并不是一件容易做到的事，因電機運行時間長，轉子處灰塵、油漬、青苔等積累較多，因而清理起來相當困難，用手銼、電動磨光機耐心打磨，必須打磨干凈，否則無法焊牢。（2）檢查出銅條在轉子槽中部發生斷裂，則應將斷裂的銅條完全打出，然后仔細清理鐵心槽內的雜物，再根據槽形尺寸裁出適當的新銅條打入槽內，用銀焊把它與端環焊接牢固。之后，用環氧樹脂填充轉子槽內的氣隙，使銅條與鐵心凝固成一個整體，這樣就可有效地防止銅條在槽內振動而引起疲勞斷裂。

2.鑄鋁轉子繞組

這種情況修理起來相當困難，只能采用2種方法：（1）送廠家重新澆鑄；（2）使整個轉子鑄鋁熔化后，改成銅條繞組。具體處理過程是：在鑄鋁被全部熔化后，在空出的鑄鋁槽中，根據槽的形狀和大小，把整條紫銅加工成幾段長方體，而且其表面積應小于槽面積的2/3，這樣就可避免起動時轉矩減小、定子電流增大等問題的出現，從而可使電機在滿負荷下平穩地運轉，紫銅條的長度和寬度必須符合一定的比例，不能使它在槽內有過多的間隙，以免產生振動。紫銅條全部放進槽內后，在兩端用短路環連接，焊接成兩個小端環，從而組成一個閉合回路。

經上述2種方法處理后的轉子，都需要重新校驗幾何平面并作動力平衡試驗，促使轉子能在一個中心下均勻地切割磁力線，從而使電機平穩運行，電機從開始出現故障，到找出故障點以及經過多個環節的處理，需花費很多人力和物力才能完成。因此，對此問題必須引起高度重視。

（責任編輯 曾卉）