三相異步電動機常見故障分析

李吉貴，郭宏偉

(佳木斯防爆電機研究所，黑龍江佳木斯154002)

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三相異步電動機常見故障分析

李吉貴，郭宏偉

(佳木斯防爆電機研究所，黑龍江佳木斯154002)

通過對三相異步電動機運行過程中出現的故障進行分析，著重從機械和電氣兩方面產生故障的原因及處理的方法進行了闡述。經過實踐證明該方法減少了電動機的事故率，提高了電動機的使用效率。

電動機；機械故障；電氣故障

0　引言

三相異步電動機在運行過程中的常見故障主要分為機械故障和電氣故障兩種，這些故障會給電動機的安全運行帶來極大的威脅，因此對電動機的故障分析維護與檢修顯得至關重要。為了保證異步電動機的安全運行，電氣技術人員必須掌握有關異步電動機的安全運行的基本知識，了解對異步電動機的安全評估，做到及時發現并消除電動機的事故隱患，以保證電動機安全運行。

1　故障類型及處理方法

1.1機械故障

機械故障主要有掃膛、振動、噪聲大、軸承過熱、損壞、通風散熱不良等。

1.1.1異步電動機定、轉子之間氣隙很小，容易導致定、轉子之間相碰。一般由于軸承過渡磨損，嚴重超差及端蓋內孔磨損或端蓋止口與機座止口磨損變形，使機座、端蓋、轉子三者不同軸心而引起掃膛。如發現是軸承問題應及時更換，如是端蓋問題應進行更換或止口刷鍍處理。

1.1.2振動應先區分引起原因并針對具體情況進行排除。屬于電動機自身引起的振動，多數是由于轉子動平衡不好，軸承不良或間隙過大，轉軸彎曲，風扇不平衡，端蓋、機座、轉子不同軸心，或者電動機安裝地基不平，安裝不到位，緊固件松動造成的。振動會產生噪聲，還會產生額外負荷。處理方法：更換軸承；校正轉軸或更換轉子；風扇校靜平衡；校對轉子平衡；將電動機安裝平穩底座，保證平衡性；進行皮帶輪或聯軸器校平衡以及基礎強度加固等。

1.1.3電機噪聲大致可分為三大類：電磁噪聲、機械噪聲、空氣動力噪聲。電磁噪聲是由氣隙磁場作用于定子鐵心的徑向分量所產生的，會使定子鐵心產生振動變形。其次是氣隙磁場的切向分量，它與電磁轉矩相反，使鐵心齒局部變形振動。當徑向電磁力波與定子的固有頻率接近時，就會引起共振，使振動與噪聲大大增強，甚至危及電機的使用壽命。我們可盡量采用正弦繞組，削減諧波成份；選擇恰當的氣隙磁密，不應過高，但過低又會影響材料的利用率；選擇適宜的槽配合，避免出現低次力波；采用轉子斜槽，斜一個定子槽距；定、轉子磁路對稱均勻，迭壓嚴密；定、轉子加工與裝配，注意它們的圓度與同軸度；避開它們的共振頻率。機械噪聲主要是軸承噪聲、因轉子不平衡及裝配偏心而引起的噪聲。可檢查軸承與軸承室的配合、轉子的平衡與裝配情況，必要時選擇密封軸承或低噪聲軸承。空氣動力噪聲與轉速、風扇與轉子的形狀、粗糙度、不平衡量及氣流的風道截面的變化和風道形狀有關，應根據現場情況選擇合適的風扇和風道或把剛性聯接改為彈性聯接。

1.1.4如果軸承工作不正常，可根據經驗用聽噪聲及溫升來判斷。用聽棒(銅棒)接觸軸承盒，若聽到沖擊聲，就表示可能有一只或幾只滾珠扎碎；如果聽到有咝咝聲，那就是表示軸承的潤滑油不足或油質不好含有雜質，因為電動機要每運行3000～5000h左右更換一次潤滑脂。如油質中含有雜質則立即清理廢舊潤滑油更換新的潤滑脂，在添潤滑脂時不宜太多，如果太多會使軸承旋轉部分和潤滑脂之間產生很大的磨擦而發熱，一般軸承盒內所放潤滑脂約為全容積1/2到2/3(一般2P電機為軸承室內外圈間體積的1/2；2P以上電機為內外圈間體積的2/3)。在軸承安裝時如果不正確，配合公差太緊或太松，也都會引起軸承發熱。在臥式電動機中裝配良好的軸承只受徑向應力，如果配合過盈過大，裝配后會使軸承間隙過小，有時接近于零，用手轉動不靈活，這樣運行中就會導致發熱。

1.1.5環境溫度過高，使進風溫度高；進風口有雜物擋住，使進風不暢，造成進風量小；電動機內部灰塵過多，影響散熱；風扇損壞或裝反，造成無風或風量小；未裝風罩或電動機端蓋內未裝擋風板，造成電動機無一定的風路等，這些都是造成通風散熱不良使電動機過熱產生故障的原因。應采取相應的措施清洗電動機，改善環境溫度，采用合理的降溫措施，修復風扇，必要時進行更換風扇等。

1.2電氣故障

電氣故障主要有電壓不正常、繞組接地、繞組短路、繞組斷路、缺相運行等。

1.2.1電源電壓偏高，磁通增加，激磁電流增大，造成定子繞組銅損增大，電動機會過分發熱，過分的高電壓會危及電動機的絕緣，使其有被擊穿的危險；電源電壓過低時，定子繞組所產生的旋轉磁場減弱，而電磁轉矩與電源電壓平方成正比，所以電動機起動轉矩不夠，造成電動機起動困難，如果負載轉距沒有減小，轉子轉數過低，這時轉差率增大造成電動機過載而發熱，長時間會影響電動機的壽命。另外，當三角形接法電動機錯接成星形時，電動機仍帶滿負載運行，定子繞組流過的電流要超過額定電流，會導致電動機自行停車，若停轉時間稍長又未切斷電源，繞組不僅嚴重過熱，還將燒毀繞組。當星形連接的電動機錯接成三角形，或若干個線圈組串成一條支路的電動機錯接成二支路并聯，都將使繞組與鐵心過熱，嚴重時將燒毀繞組。當三相電壓不對稱時，即一相電壓偏高或偏低時，也會導致某相電流過大，電動機發熱，同時轉距減小會發出嗡嗡聲，時間長會損壞繞組。總之無論電壓過高、過低或三相電壓不對稱都會使電流增加，電動機發熱而損壞電動機。所以按照國家標準電動機電源電壓在額定值±5%內變化，電動機輸出功率保持額定值。電動機三相電源電壓不平衡度不允許超過額定值的±5%，嚴格上應該控制在±2%以內比較安全。

1.2.2電動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。出現繞組接地多數是電動機受潮或淋水引起，有的是在環境惡劣時金屬物或有害粉末等進入電動機繞組內部造成。電動機出現繞組接地后，除了絕緣已老化、枯焦、發脆外都可以局部處理，繞組接地一般發生在繞組端部，這時可在故障處用天然云母片或絕緣紙插入鐵心和繞組之間，再用絕緣帶包扎好涂上絕緣漆烘干即可。如果接地點在鐵心槽內時，如果上成邊絕緣損壞，可以打出槽楔修補槽襯或抬出上成線匝進行處理，處理后進行絕緣、直流電阻、耐壓等測試，若故障在槽底或者多處絕緣受損，最好辦法就是更換繞組。

1.2.3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。可用兆歐表、三相電流平衡檢測、直流電橋測量等檢查定子繞組短路故障。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。繞組發生短路后在故障處產生高熱使絕緣焦脆，可在繞組外觀察有與燒焦的地方及嗅到難聞的氣味。不論是那一種，都會引起某一相或兩相電流增加，引起局部發熱，使絕緣老化損壞電動機。出現繞組短路時，短路點在槽外修理并不難。當發生在槽內，如果線圈損壞不嚴重，可將該槽線圈邊加熱軟化后翻出受損部分，換上新的槽絕緣，將線圈受損的部位用薄的絕緣帶包好并涂上絕緣漆進行烘干，用萬用表或直流電橋等方法檢查。證明已修好后，再重新嵌入槽內，進行絕緣處理和測試后就可繼續使用，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。

1.2.4繞組斷路是指電動機的定子或轉子繞組碰斷或燒斷造成的故障，可以用兆歐表檢查電動機繞組是否斷路。定子繞組斷路的部位大部分為各繞組元件的接頭處及引出線附近。這些部位都露在電動機鐵心外面導線容易碰斷，接頭處也會因焊接不實長期使用后松脫，發現后重新接好，包好并涂上絕緣漆后就可使用，如果因故障造成的繞組被燒斷則需要更換繞組。如轉子繞組發生斷路時，可根據電動機轉動情況判斷。一般表現為轉速變慢，轉動無力，定子三相電流增大和有嗡嗡聲的現象，有時不能起動等現象。

1.2.5三相異步電動機在運行過程中，斷一相繞組就會形成缺相運行(俗稱單相)，如果軸上負載沒有改變，則電動機將處于嚴重過載狀態，定子電流將達到額定值的二倍甚至更高，時間稍長電動機就會燒毀。在各行業中，因缺相運行而燒毀的電動機所占比重最大。一般電動機缺相是由于某相熔斷器的熔體接觸不良，或熔絲擰的過緊而幾乎壓斷，或熔體電流選擇過小，這樣通過的電流稍大就會熔斷，尤其是在電動機起動電流的沖擊下，更容易發生熔體非故障性熔斷。有時電動機負荷線路斷線，一般是安裝不當引起的斷線，特別是單芯導線放線時產生的小圈扭結，接頭受損等都可能使導線在運行過程中發生斷線。由于電動機長期使用使繞組的內部接頭或引線松脫或局部過熱把繞組燒斷電動機出現缺相運行時。總之不管是什么樣的缺相，只要能及時發現，對電動機不會造成大的危害。為了預防電動機出現缺相運行，除了正確選用和安裝低壓電器外，還應嚴格執行有關規范敷設饋電線路，同時加強定期檢查和維護。

1.2.6電動機接地是一個重要環節，可是有的單位往往忽視了這點，因為電動機不明顯接地也可以運轉，但這給生產及人身安全埋下了安全隱患。因為絕緣一旦損壞后外殼會產生危險的對地電壓，這樣直接威脅人身安全及設備的穩定性。所以電動機一定要有安全接地。所謂的電動機接地就是將電氣設備在正常情況下不帶電的某一金屬部分通過接地裝置與大地做電氣連接，而電動機的接地就是金屬外殼接地。這樣即使設備發生接地和碰殼短路時，電流也會通過接地向大地做半球形擴散，電流在向大地中流散時形成了電壓降，確保設備及人身安全。

2　結語

綜上所述，無論是電動機的機械故障還是電氣故障，只有采取正確的方法進行故障的判斷和修理，才能節省時間，盡快排除故障，使電動機處于正常的運轉狀態。同時要定期做好電動機的檢查和維護工作，這也是保證電動機安全運行，延長電動機使用壽命的有效措施。

[1]GB 755—2008旋轉電機.定額和性能.

[2]JB/T 5271—2010 Y系列三相異步電動機技術條件.

[3]孫克軍.電工手冊.北京：化學工業出版社，2009.

[4]才家剛.電機使用與維護.北京：化學工業出版社，2010.

Analysis on Common Fault of Three-Phase Induction Motor

Li Jigui and Guo Hongwei

(JiamusiExplosion-proofElectricMachineInstitute,Jiamusi154002,China)

By analyzing faults in operation of three-phase induction motor, reason and processing method are stated in mechanical and electrical aspects. Practice has proved that accident rate of the motor can be reduced and service efficiency can be improved by using this method.

Motor；mechanical fault；electrical fault

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.04.11

TM343+.2；TM307+.1

B

1008-7281(2016)04-0033-003

李吉貴 男1978年生；畢業于佳木斯大學電氣自動化專業，現從事防爆電氣審查工作.

2016-05-25