由溫升引起的電動(dòng)機(jī)故障處理方法

在我國(guó)工農(nóng)業(yè)各類生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)工作量方面，電動(dòng)機(jī)的維護(hù)占有較大的比例。電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的原動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)按電源分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)。大家知道衡量電動(dòng)機(jī)發(fā)熱程度是用“溫升”而不是用“溫度”，當(dāng)溫升突然增大或超過(guò)最高工作溫度時(shí)，是電動(dòng)機(jī)異常運(yùn)行和發(fā)生故障的重要信號(hào)。因此，正確分析溫升的原因及及時(shí)處理故障電動(dòng)機(jī)，對(duì)電動(dòng)機(jī)及生產(chǎn)系統(tǒng)安全、可靠和穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。筆者從事中等職業(yè)院校電機(jī)教學(xué)工作多年，從安全生產(chǎn)角度出發(fā)，將電動(dòng)機(jī)溫升理論與實(shí)際情況結(jié)合，應(yīng)用到電動(dòng)機(jī)維護(hù)和故障處理中去。

1 電動(dòng)機(jī)溫升與材料的絕緣等級(jí)

電動(dòng)機(jī)的溫升限度是由所用絕緣材料的絕緣等級(jí)決定的。在—般使用條件下 （冷卻介質(zhì)溫度低于40℃，海拔不超過(guò)1 000 m），電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各部件的溫升及最高允許溫度限度如表1所示。

表1 電動(dòng)機(jī)絕緣等級(jí)與溫升表

檢測(cè)溫升的方法較多，對(duì)于大型電動(dòng)機(jī)，線圈溫度一般可以通過(guò)線棒下的熱敏電阻測(cè)得，能比較直觀地反映電動(dòng)機(jī)的線圈溫度；對(duì)于沒(méi)有采用熱敏電阻的電動(dòng)機(jī)，一般用酒精溫度（0～100℃）法，把電動(dòng)機(jī)外殼頂上的吊環(huán)螺絲擰下來(lái)，將溫度計(jì)插入吊環(huán)孔內(nèi)，再用棉紗等隔熱材料塞好吊環(huán)孔，所測(cè)得的溫度是繞組的表面溫度，比繞組最熱點(diǎn)的溫度要低10℃左右，將測(cè)量溫度再加10℃就是繞組最熱點(diǎn)的實(shí)際溫度。將這一實(shí)際溫度減去當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度，就是電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中的溫升。

所謂絕緣材料的最高允許溫度，系指電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)預(yù)期壽命內(nèi)，運(yùn)行時(shí)繞組絕緣中最熱點(diǎn)的溫度。如果運(yùn)行溫度長(zhǎng)期超過(guò)材料的最高允許溫度，則絕緣老化加劇，壽命大大縮短，所以電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中，溫度是影響電動(dòng)機(jī)壽命的主要因素之一。

2 溫升產(chǎn)生的原因

溫升是電動(dòng)機(jī)與環(huán)境的溫度差，是由電動(dòng)機(jī)發(fā)熱引起的。運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)鐵芯處在交變磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生鐵損，繞組通電后會(huì)產(chǎn)生銅損，還有其他雜散損耗等，這些都會(huì)使電動(dòng)機(jī)溫度升高。另一方面電動(dòng)機(jī)也會(huì)散熱，當(dāng)發(fā)熱與散熱相等時(shí)即達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度不再上升而穩(wěn)定在一個(gè)水平上。當(dāng)發(fā)熱增加或散熱減少時(shí)就會(huì)破壞平衡，使溫度繼續(xù)上升，擴(kuò)大溫差，則增加散熱，在另一個(gè)較高的溫度下達(dá)到新的平衡。但這時(shí)的溫差即溫升已比以前增大了，所以說(shuō)溫升是電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)及運(yùn)行中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，標(biāo)志著電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱程度，在運(yùn)行中，如電動(dòng)機(jī)溫升突然增大，說(shuō)明電動(dòng)機(jī)有故障。其原因主要有以下幾個(gè)方面。

2.1 電源方面

（1）電壓過(guò)高，當(dāng)電壓超過(guò)額定電壓10%以上時(shí)，鐵芯磁路飽和，主磁通的增加使激磁電流急劇增加，從而使定子電流增大，電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，致使溫升超過(guò)允許值而燒毀。

（2）電壓過(guò)低，當(dāng)電壓過(guò)低（低于額定電壓5%以上）時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩因與電壓成平方關(guān)系而大幅下降，如果負(fù)載不變，轉(zhuǎn)子就要保持必需的電磁轉(zhuǎn)矩來(lái)平衡負(fù)載的阻力矩，這就迫使正在運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流增大，造成電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，溫升增高。

（3）三相電源電壓相間不平衡，不平衡度超過(guò)5%時(shí)，引起三相電流不平衡，使定子及轉(zhuǎn)子過(guò)熱。

（4）一相熔絲斷路或電源開(kāi)關(guān)接觸不好，造成缺相運(yùn)行而過(guò)熱。

2.2 電動(dòng)機(jī)本身

（1）定子鐵芯部分硅鋼片之間絕緣不良或有毛刺，會(huì)使鐵損增大而過(guò)熱。

（2）定子繞組匝間或相間短路或接地，使電流增大，銅損增加而過(guò)熱。

（3）定子一相繞組斷路或并聯(lián)某一斷線支路，引起三相電流不平衡而使繞組過(guò)熱。

（4）電動(dòng)機(jī)受潮或浸漆后沒(méi)烘干，絕緣性能過(guò)低而產(chǎn)生過(guò)熱。

（5）繞組接線錯(cuò)誤，將星形接成三角形，或?qū)⑷切谓有切危陬~定負(fù)載下運(yùn)行都會(huì)使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。

2.3 負(fù)載方面

（1）負(fù)載過(guò)大，使電動(dòng)機(jī)定子繞組電流增大，如長(zhǎng)期運(yùn)行就會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。

（2）所傳動(dòng)的機(jī)械發(fā)生故障（有不正常摩擦或卡澀），引起電動(dòng)機(jī)過(guò)電流發(fā)熱；嚴(yán)重時(shí)電動(dòng)機(jī)甚至卡住不轉(zhuǎn)，使電動(dòng)機(jī)溫度急劇上升，繞組很快被燒毀。

（3）過(guò)載時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，用連續(xù)定額的電動(dòng)機(jī)來(lái)承受短時(shí)或周期性沖擊負(fù)載，若沖擊時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，溫升升高。

（4）啟動(dòng)過(guò)于頻繁，使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱溫升升高。

2.4 通風(fēng)散熱方面

（1）環(huán)境溫度過(guò)高（超過(guò)40℃），使電動(dòng)機(jī)進(jìn)風(fēng)太熱，散熱困難，從而引起電動(dòng)機(jī)溫升過(guò)高。

（2）周圍環(huán)境粉塵污染嚴(yán)重，電動(dòng)機(jī)吸入大量粉塵，使端部線圈間的間隙、鐵芯通風(fēng)道堵塞（若軸承漏油，堵塞更為嚴(yán)重），造成吸入的風(fēng)量大大減小，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。

（3）冷風(fēng)和熱風(fēng)短路。對(duì)于離心式風(fēng)扇，由于端蓋的擋風(fēng)圈與風(fēng)扇的間隙過(guò)大，低壓風(fēng)與高壓風(fēng)短路，減小了進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的風(fēng)量，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。

（4）電動(dòng)機(jī)冷卻器發(fā)生故障，或堵漏風(fēng)不嚴(yán)，熱風(fēng)直接漏入冷風(fēng)區(qū)，使電動(dòng)機(jī)入口風(fēng)溫增高，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。

（5）內(nèi)排風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生故障，電動(dòng)機(jī)排出的熱風(fēng)不能很快排散，又被電動(dòng)機(jī)吸入，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。

（6）采用軸流式風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)，如果風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)方向反了，或末裝風(fēng)扇，或風(fēng)扇損壞，都會(huì)引起電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。

2.5 其他方面

（1）與電動(dòng)機(jī)繞組接觸的鐵芯及其他部件，其溫升不應(yīng)超過(guò)所接觸的絕緣繞組用電阻法測(cè)溫的溫升限度。

（2）對(duì)不絕緣的短路繞組（如鼠籠繞組）、不與繞組接觸的鐵芯及其他部件的溫升，不應(yīng)達(dá)到足以使任何鄰近的絕緣或其他材料有損壞危險(xiǎn)的數(shù)值。

（3）集電環(huán)的溫升應(yīng)不超過(guò)本身所用的絕緣等級(jí)的容許限度，短時(shí)定額電動(dòng)機(jī)的溫升，比上述數(shù)值提高10℃。因?yàn)槎虝r(shí)負(fù)載的電動(dòng)機(jī)，溫升只是在短時(shí)間內(nèi)高出10℃，而長(zhǎng)期處于冷狀態(tài)，因而其使用壽命仍可與連續(xù)負(fù)載正常溫升的電動(dòng)機(jī)接近。

（4）在環(huán)境溫度40℃時(shí)，滑動(dòng)軸承的溫度應(yīng)不超過(guò)80℃，滾動(dòng)軸承應(yīng)不超過(guò)95℃，特種軸承采用特殊的潤(rùn)滑脂后，工作溫度允許升高到制造廠規(guī)定的數(shù)值。滑動(dòng)軸承工作溫度過(guò)高，會(huì)加速潤(rùn)滑油氧化變質(zhì)，并使其黏度降低、油膜不穩(wěn)定，甚至引起軸承合金與轉(zhuǎn)軸干摩擦而熔化。滾動(dòng)軸承溫度過(guò)高，會(huì)引起潤(rùn)滑油脂變質(zhì)、硬化、分解，有效潤(rùn)滑期縮短。軸承工作溫度過(guò)高，會(huì)造成軸承退火、硬度降低，壽命縮短，軸承游隙減小，摩擦損耗劇增，潤(rùn)滑脂熔化而嚴(yán)重漏油，軸承發(fā)生干摩擦而損壞。另外，潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂的黏度隨溫度升高而降低。環(huán)境溫度升高時(shí)，軸承摩擦損耗減小，軸承溫升也稍降低，因此在運(yùn)行中，潤(rùn)滑油溫度要保持在一定的范圍內(nèi)，并非越低越好。

3 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱故障的排除

當(dāng)電動(dòng)機(jī)溫度超過(guò)最高工作溫度，溫升超過(guò)規(guī)定，或溫升雖然未超過(guò)限度，但在低負(fù)荷時(shí)溫升突然增大，說(shuō)明電動(dòng)機(jī)有故障，其判斷和排除方法如下。

（1）在額定負(fù)荷下溫升未超過(guò)溫升限度，僅由于環(huán)境溫度超過(guò)40℃，而使電動(dòng)機(jī)溫度超過(guò)最大允許工作溫度。這種現(xiàn)象說(shuō)明電動(dòng)機(jī)本身是正常的。解決的辦法是用人工方法降低環(huán)境溫度；如辦不到，則必須減負(fù)載運(yùn)行。

（2）在額定負(fù)載下溫升超出銘牌規(guī)定。不管什么情況，均屬電動(dòng)機(jī)有故障，必須停機(jī)檢查，特別對(duì)溫升突然變大更要注意。其外部原因有：電網(wǎng)電壓太低或線路壓降太大 （超過(guò)10%），負(fù)載太重 （超過(guò)10%），電動(dòng)機(jī)與機(jī)械配合不當(dāng)；內(nèi)部原因有：?jiǎn)蜗噙\(yùn)行、匝間短路、相間短路、定子接地、風(fēng)扇損壞或未固緊、風(fēng)道阻塞、軸承損壞、定轉(zhuǎn)子相擦、電動(dòng)機(jī)與電纜接頭發(fā)熱（特別是銅鋁或鋁鋁連接）、電動(dòng)機(jī)受腐蝕或受潮等。此外，從理論上講電動(dòng)機(jī)均可正反轉(zhuǎn)，但有些電動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇有方向性，如反了，溫升會(huì)超出許多。總之，必須針對(duì)各種具體情況，排除故障。

（3）電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中應(yīng)沒(méi)有振動(dòng)、噪聲和異味。若出現(xiàn)振動(dòng)，則會(huì)引發(fā)與電動(dòng)機(jī)相連接的負(fù)載部分與電動(dòng)機(jī)不同軸，增大負(fù)載電流，從而燒毀電動(dòng)機(jī)；因此，要經(jīng)常檢查引起振動(dòng)的地腳螺栓、電機(jī)端蓋、軸承壓蓋等處，不得有松動(dòng)，連接裝置必須可靠，尤其對(duì)大功率的電動(dòng)機(jī)，必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)排除。噪聲和異味是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行異常的重要標(biāo)志，也是重大事故的前兆，必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)，即時(shí)查明原因加以排除，否則會(huì)延誤時(shí)機(jī)，擴(kuò)大故障范圍，釀成燒毀電動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重事故。

（4）啟動(dòng)前要認(rèn)真檢查和正確操作。①啟動(dòng)前要檢查線路電壓是否正常，過(guò)高或過(guò)低都不宜啟動(dòng)，通常應(yīng)不超過(guò)額定電壓值10%，才能進(jìn)行啟動(dòng)。②啟動(dòng)前要檢查電動(dòng)機(jī)有無(wú)卡澀，尤其是傳動(dòng)皮帶不得過(guò)緊或過(guò)松，聯(lián)軸器螺母、鍵等不能有松動(dòng)。③清除電動(dòng)機(jī)上的污垢及附近的雜物、易燃品、爆炸品。④限制啟動(dòng)次數(shù)，電動(dòng)機(jī)連續(xù)啟動(dòng)的次數(shù)不得超過(guò)3～5次（空載狀態(tài)）；工作后再停機(jī)不久而啟動(dòng)的，不應(yīng)超過(guò)2次，否則易燒毀電機(jī)。⑤多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，應(yīng)按次序一臺(tái)一臺(tái)操作，不得幾臺(tái)同時(shí)啟動(dòng)。⑥當(dāng)啟動(dòng)出現(xiàn)反轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)立即停機(jī)，將任意兩相電源線對(duì)調(diào)后再啟動(dòng)。

在電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中要密切監(jiān)視電流表指針變化及電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后應(yīng)能很快進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行，若轉(zhuǎn)速、聲音或振動(dòng)出現(xiàn)異常，則要及時(shí)停機(jī)進(jìn)行檢查，一切正常后方可再次啟動(dòng)。