礦用三相異步電機(jī)常見(jiàn)故障分析及維修

田培祥

（兗礦集團(tuán)東華重工有限公司再制造分公司，山東 鄒城 273500）

目前，礦山采用的三相異步電動(dòng)機(jī)是目前使用最廣泛的電能轉(zhuǎn)化機(jī)械能的設(shè)備，礦山采用的三相異步電動(dòng)機(jī)處于復(fù)雜多變和潮濕的作業(yè)環(huán)境中，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行帶來(lái)一定的影響，加上井下惡劣的作業(yè)環(huán)境，導(dǎo)致三相異步電動(dòng)機(jī)常會(huì)出現(xiàn)各種故障，當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，更換配件更加成為維修設(shè)備的困難，因此礦山作業(yè)人員及時(shí)勘察事故發(fā)生原因并及時(shí)處理，在最短的時(shí)間內(nèi)排除設(shè)備故障，確保電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，保障煤礦生產(chǎn)的順利進(jìn)行。當(dāng)前技術(shù)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)故障的分析主要是通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)表面的故障進(jìn)行分析，其次是通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、性能或工作原理等分析，最后是對(duì)電動(dòng)機(jī)的壓力負(fù)載或電路分析等進(jìn)行分析查找，通過(guò)處理查詢，確定三相異步電動(dòng)機(jī)的事故發(fā)生原因并及時(shí)處理。

1 三相異步電機(jī)的工作原理

根據(jù)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理的不同可以講電動(dòng)機(jī)分為直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)三種，目前礦山中采用較多的電動(dòng)機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī)，三相異步電動(dòng)機(jī)是依靠同時(shí)接入3300v三相電壓供電的一種電動(dòng)機(jī)，三相異步電動(dòng)機(jī)由固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分組成，也就是定子和轉(zhuǎn)子組成，由于三相異步電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子以相同磁場(chǎng)不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，存在一定的差距，因此稱為三相異步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子通過(guò)三相對(duì)稱電流將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)切割磁力線時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流感應(yīng)，感應(yīng)電流和磁場(chǎng)聯(lián)合作用向電機(jī)轉(zhuǎn)子施加動(dòng)力。三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分組成，當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子三相對(duì)稱繞組并接入電源時(shí)，流入定子繞組的三相對(duì)稱電流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)處于逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體可以感應(yīng)到電動(dòng)力；在正常情況下，三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不能達(dá)到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的而低于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，磁場(chǎng)之間則不會(huì)存在相對(duì)的運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電動(dòng)力都將為零，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，產(chǎn)生電磁力，實(shí)現(xiàn)電能向機(jī)械能轉(zhuǎn)換的過(guò)程，形成三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理。

2 三相異步電機(jī)的常見(jiàn)電氣故障

（1）三相異步電動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高和噪聲異常原因分析。三相異步電動(dòng)機(jī)的溫度升高過(guò)快一方面是定子電流增加和電壓過(guò)高導(dǎo)致三相異步電動(dòng)機(jī)的磁密度過(guò)高，電機(jī)電壓過(guò)低增加了轉(zhuǎn)子和定子電流，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)電流產(chǎn)生電熱引發(fā)電機(jī)發(fā)熱；當(dāng)定子繞組或出現(xiàn)并聯(lián)繞組情況時(shí)容易導(dǎo)致支路斷路，引起三相電流不平衡，電流超過(guò)額定的安全額度，導(dǎo)致電機(jī)繞組局部溫度過(guò)高，加上三相異步電動(dòng)機(jī)的通風(fēng)條件較差和長(zhǎng)時(shí)間的超負(fù)荷運(yùn)作，導(dǎo)致作業(yè)環(huán)境溫度過(guò)高引起電機(jī)升溫過(guò)快。三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中如果電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子出現(xiàn)短路、繞組內(nèi)部線頭接反等情況時(shí)會(huì)發(fā)生電動(dòng)機(jī)噪音異常的故障，電動(dòng)機(jī)設(shè)備的定子和轉(zhuǎn)子之間的距離誤差，引起與鉆子的摩擦也是引發(fā)噪聲的原因之一；在電源電壓不穩(wěn)定、電源斷線或段容器熔斷等情況發(fā)生時(shí)都會(huì)引起三相異步電動(dòng)機(jī)的噪聲異常情況。

（2）三相異步電動(dòng)機(jī)外殼帶電的原因分析。三相異步電動(dòng)機(jī)的外殼當(dāng)出現(xiàn)破損時(shí)會(huì)發(fā)生漏電情況，外殼絕緣受到潮濕環(huán)境的影響或損壞時(shí)也會(huì)出現(xiàn)外殼帶電。

當(dāng)繞組長(zhǎng)期過(guò)載或絕緣老化、定子鐵心鋼片與繞組之間連接導(dǎo)致接地，都會(huì)造成電動(dòng)機(jī)外殼帶電。三相異步電動(dòng)機(jī)在使用過(guò)程中如果不均勻的定子間隙就要首先調(diào)整間隙，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行重新的平衡，當(dāng)安裝蓋出現(xiàn)不良情況時(shí)要重新安裝定子，對(duì)定子重新進(jìn)行排查檢驗(yàn)，安裝電機(jī)沒(méi)有固定的標(biāo)準(zhǔn)和說(shuō)明，導(dǎo)致機(jī)電配件出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，因此要避免電機(jī)振動(dòng)過(guò)大就需要嚴(yán)格按照電機(jī)安裝說(shuō)明操作，規(guī)范電機(jī)使用步驟。

（3）定子繞組缺相運(yùn)行的原因分析。三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中斷一根或一組繞組就容易導(dǎo)致缺相運(yùn)行，電機(jī)處于嚴(yán)重過(guò)載狀態(tài)時(shí)定子電流將會(huì)達(dá)到額定電流，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)容易引發(fā)燒毀的故障，在目前所有電機(jī)故障中，因缺相燒毀的電機(jī)現(xiàn)象最為嚴(yán)重；當(dāng)誤操作引起的電流或設(shè)備受沖擊發(fā)生震動(dòng)，也是導(dǎo)致定子繞組缺相的原因之一，因此為避免出現(xiàn)定子繞組缺相的故障首選要求作業(yè)人員定期檢查三相交流電壓。

（4）三相異步電動(dòng)機(jī)電流不平衡的原因分析。三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中容易引發(fā)電流不平衡的故障，當(dāng)三相電源對(duì)稱時(shí)，異步電機(jī)在額定電壓下任何一相與平均值差距較大都會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)發(fā)生較大的三相電流不平衡，三相電源電壓不平衡引起的電流不平衡，電機(jī)繞組短路，導(dǎo)致電機(jī)三相繞組匝數(shù)不平等，因此如果發(fā)生三相電源不平衡要對(duì)電源進(jìn)行檢修，定期對(duì)電機(jī)繞組匝間短路進(jìn)行檢查，確定繞組短路的發(fā)生原因；檢查定子繞組內(nèi)部線圈是否存在接反問(wèn)題，三項(xiàng)繞組匝數(shù)不平等可以采用萬(wàn)用表測(cè)量采取壓降措施。

（5）繞組短路故障的分析。繞組中相鄰的導(dǎo)線絕緣體受損后導(dǎo)致兩個(gè)導(dǎo)致的碰撞引起繞組短路故障，分為匝間短路和相間短路兩種，匝間短路發(fā)生在同一繞組之間發(fā)生的短路，相間短路則在不同組之間發(fā)生的繞組短路。發(fā)生匝間短路的原因較多，常見(jiàn)原因主要是電機(jī)過(guò)載、電壓或單項(xiàng)運(yùn)行等原因，大量的粉塵沉積在線匝縫隙中，在電磁力的相互摩擦作用下，導(dǎo)致絕緣線的破損，形成匝間短路；繞組連接絕緣體的損壞也會(huì)引起相間短路。因此消除故障可以采用短路偵察器，對(duì)設(shè)備線路進(jìn)行檢查，特別是槽口處進(jìn)行仔細(xì)篩查；在短路的端部用絕緣材料將短路點(diǎn)斷開(kāi)，從新包裝絕緣線，對(duì)短路點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)，重新放入線槽中。

（6）繞組接地故障的分析。電阻絕緣受損后會(huì)導(dǎo)致繞組的導(dǎo)體和機(jī)殼之間的碰撞，也就是繞組接地，繞組接地故障會(huì)造成繞組電流過(guò)大受熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀繞組，發(fā)生的主要原因主要是繞組受潮絕緣能力下降，電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期運(yùn)行，因此要對(duì)繞組端部絕緣損壞部分進(jìn)行重新絕緣處理，及時(shí)檢查槽內(nèi)絕緣墊，及時(shí)更換部分繞組元件，保障設(shè)備線路的絕緣效果。

3 結(jié)語(yǔ)

煤礦三相異步電動(dòng)機(jī)是礦山生產(chǎn)中不可缺少的電動(dòng)設(shè)備，是保障礦山安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，為確保三相異步電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行要及時(shí)對(duì)故障發(fā)生的原因進(jìn)行分析總結(jié)，掌握發(fā)生故障的原因，及時(shí)采取有效措施處理故障。

[1]郭君博;王奉濤;王亮.異步電機(jī)在線檢測(cè)系統(tǒng)研究[J].機(jī)電工程技術(shù),2009(02):86-88+108.

[2]王興全;郭啟山.淺談三相異步電機(jī)的使用與維護(hù)[J].科技與企業(yè),2012(04):142.