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交流异步电动机常见故障的分析、诊断及处理
2011-02-12 11:20:38 来源: 作者: 【 】 浏览:2001次 评论:0
【摘 要】 交流异步电动机做为电力企业中的重要设备,各种故障经常发生,有时故障是多种原因同时存在的,通过对电动机的各种故障分析、诊断和处理,并综合考虑解决设备的各种方法。达到以最快、最准确的判断、处理和检修设备的目的,并为广大职工诊断和处理设备故障提供借鉴。
【关键词】 电机;故障;处理;
教学论文发表
        引言
        电力企业中,电动机的异常会直接导致机械设备的停转,影响设备及人身的安全,降低设备的开动率,造成减产及停产。本人针对交流电动机常见的故障进行了分析与诊断,并做出相应的处理措施,及时判断和处理设备故障和隐患对设备的安全稳定运行具有很重要的作用。
        一、异步电动机的故障分析、诊断与处理
        电动机的故障大体归纳为电磁的原因和机械的原因两个方面。常见故障分析、诊断与处理如下:
        1.异步电动机不能起动:
        1.1电动机不能起动,有被拖动机械卡住、起动设备故障和电动机本体故障及其它方面原因:
        处理方法:当电动机不能起动的故障时,可使用万用表测量三相电压,若电压太低,应设法提高电压,原因可能有:⑴电源线太细,起动压降太大,应更换粗导线。⑵三角形接线错接成星形接线,又是重载起动,应按三角形接法起动。⑶送电电压太低,应增高电压,达到要求的电压等级。若三相电压不平衡或缺相,说明故障发生在起动设备上。若三相电压平衡,但电动机转速较慢并有异常声响,这可能是负荷太重,拖动机械卡住。此时应断开电源,盘动电动机转轴,若转轴能灵活均衡地转动,说明是负荷过重;若转轴不能灵活均衡地转动,说明是机械卡阻。若三相电压正常而电机不转,则可能是电机本体故障或卡阻严重,此时应使电动机与拖动机械脱开,分别盘动电动机和拖动机械的转轴,并单独起动电动机,即可知道故障所在,作相应的处理。
        1.1.1当确定为起动设备故障时,要检查开关,接触器各触头及接线柱的接触情况;检查热继电器过载保护触头的开闭情况和工作电流的调整值是否合理;检查熔断器熔体的通断情况,对熔断的熔体在分析原因后应根据电动机起动状态的要求重新选择;若起动设备内部接线有错,则应按照正确接线改正。
        1.1.2 当确定为电动机本体故障时,则应检查定,转子绕组是否接地或轴承是否损坏。绕组接地或局部匝间短路时,电动机虽能起动但会引起熔体熔断而停转,短路严重时电动机绕组很快就会冒烟。
        检查绕组接地常采用的方法:用兆殴表检查绕组的对地绝缘电阻,若存在接地故障,兆殴表指示值为零。绕组短路:通常用双臂电桥测直阻的平衡情况,对于绕组接地、匝间短路的处理通常都是重新绕制绕组。
        1.1.3其它原因
        由于轴承损坏而造成电动机转轴窜位、下核心期刊论文发表沉、转子与定子磨擦乃至卡死时,应更换轴承。
        若在严冬无保温,环境较差场所的电动机,应检查润滑脂。
        2、鼠笼式电动机起动后转速低于额定值
        2.1电动机运行时的转速降低:
        2.1.1电源电压;如端电压降低,则电机起动转矩减小,转速降低。若检查是电压太低,则应提高电源电压。电动机接线错误,绕组应是三角形接线而错接成星形的也会使相电压降低。
        2.1.2转子电阻;若鼠笼转子导条断裂或开焊,表现为转速和起动转矩下降。导条断裂和开焊,首先可进行直观检查,也可借助于仪表检查。直观检查:就是查看鼠笼导条有没有电弧灼痕,有无断裂和细小裂纹,端环连接是否良好。借助于仪表检查:一种方法是在电动机运行时,看指示电动机定子电流的电流表。在鼠笼转子导条断裂或开焊故障时,电流表指针将来回摆动。对于未装设电流表的电动机,可将电动机的定子绕组串联电流表后接到15-20%Ue(Ue为额定电压)的三相交流电源上,(用三相自耦调压器调压),盘动电动机转轴,随着转子位置不同,定子电流会发生变化,指针突然下降处即导条断裂或开焊处。
        2.2若检查是被拖动机械轻微卡住,使转轴转不灵活,也会使电动机勉强拖动负载而引起转速下降。
        3、异步电动机运行时三相电流不平衡
        造成电动机三相电流不平衡的主要原因:
        3.1三相电压不平衡。若电源电压不平衡导致电动机运行时三相电流不平衡,可检查电源电压,做出处理。
        3.2个别绕组匝间短路。将造成各相阻抗不相等,在三相平衡电压的作用下,使得三相电流不平衡。
        3.3由于起动设备故障造成电动机三相电压不平衡。对于绕组重新绕制的电动机,除上述原因外,还可能是由于线圈接线有错误或部分线圈匝数有错误所造成。对错误接线应检查纠正。用双臂电桥测量各相绕组的直流电阻,若电阻值相差过大,则说明线圈匝数有误应重新绕制。
        4、异步电动机运行时温升过高
        电动机运行时温升过高。可按以下几方面进行检查和处理。
        4.1过载运行引起温升过高。若经检查确定温升过高是由拖动机械皮带太紧和转轴运转不灵活引起,应会同机械维修人员适当地放松皮带,拆检机械设备,使转轴灵活,并应保持在额定负载状态下运行。
        4.2工作环境恶劣引起温升过高。此时可搭简易凉棚遮阴或用鼓风机,风教育教学论文发表扇吹风。同时更应注意清除电动机本身风道的油污及灰尘,以改善自冷条件。
        4.3电动机运行故障造成温升过高。电动机绕组有匝间短路及接地存在,或者因轴承运行中损坏,均会引起局部温升过高。这时打开电动机,目视鼻闻,有否烧焦。手摸,比较温度,找出短路处,分开短路部分。轴承损坏可更换轴承。
        4.4由于鼠笼转子导条断裂、开焊造成的温升过高,对电机转子处理后投入运行。
        4.5此外,电动机温升过高还与电动机电压过高或过低有关。
        4.6重新绕制的电动机,由于绕制参数变化也可能会造成电动机在试运行时就发热。此时可测量电动机的三相空载电流,若大于额定值,则说明匝数不够,应予增加。
        4.7正反转频繁或起动次数过多也可引起电机温升过高,这时应减少电机正反转和起动次数,或改用其他类型的电动机。
        5、异步电动机运行时轴承过热
        轴承运行中温度高于规定值85℃称发热。电动机运行时轴承过热,通常是因润滑不良、安装不良等原因造成的,当出现过热时,可从以下几方面查找原因并作相应的处理。
        5.1.轴承润滑状态是否良好。当出现轴承热时,首先应拆开电动机两端的轴承盖,对润滑脂进行外观检查。润滑脂太脏有杂质侵入,或已干枯等都会造成轴承过热,可合理选用润滑脂进行更换。
        5.2轴承室中润滑脂不宜过多或过少。润滑脂应占整个轴承室容积1/2-2/3为宜。
        5.3轴承的安装必须具备适当的公差配合。轴承径向间隙的过大过小,内外套配合过松过紧都是造成电动机运行时轴承过热的原因。
        5.4此外,联轴器安装不当,皮带太紧,电动机运转时有振动等都有可能使轴承发热。这时应调整联轴器,使两轴线在一直线上,在不影响转速的情况下适当放松皮带,电动机运转时的振动应消除。
        6、异步电动机运行时有噪声
        电动机运行时有噪声,通常是由于起动设备故障,电动机装配不良及轴承损坏等原因所造成。
        6.1起动设备主触头接触不良引起缺相运行,或电动机绕组一相断线,运行时会发出嗡嗡声。起动设备故障可进行处理。后者,则用万用表或直阻表检查电动机绕组,并酌情修复或重新绕制绕组。
        6.2电动机装配不良常见的有两种情况。一是端盖与定子(或者轴承盖与端盖)的坚固螺钉四周紧固不均匀,以及装配止口四周啮合不均匀,造成端盖(或轴承盖)安装不正,影响了定转子的同心度,二是轴承内、外套与转轴、端盖轴孔配合太松,致使定子铁芯与转子相擦,应合理装配。
        6.3轴承滚珠、滚柱、内外套和隔离架等严重磨损以及金属剥落,致使电动机运行时发出很大的金属撞击声和震动声,此时应更换轴承。另外,定子绕组重新绕制后绝缘纸未修剪而与转子相擦、联轴器松动或转轴变形等均可能发生噪声,遇有这些情况应查明原因后对症处理。
        7、异步电动机运行时振动过大
        电动机运行时振动过大,通常是由于电磁和机械两方面原因所引起。
        7.1电源电压不对称、绕组短路及多路绕组中个别支路断路,或者定子铁芯装得不紧,鼠笼转子导条有较多的断裂或开焊等。这些电磁方面的原因会引起电动机运行时发生振动。电动机转轴弯曲、轴径成椭圆形或转轴及转轴上所附有的转动机件不平衡等,这些机械方面的原因也会引起电动机运行时发生振动。因此,当电动机发生振动过大时,可首先检查传动部件对电动机的影响,然后再脱开联轴器使电动机空转进行检查。
        若电动机空转时振动并不大,这可能是由于电动机与所拖动机械的轴中心找得不准,也可能是电动机与所拖动机械间的振动引起电动机的振动。确定振动的原因后,即可会同机械维修人员重新校验,针对机械方面的缺陷进行处理。
        7.2若电动机空转时振动较大,则原因在电动机本身。这时应切断电源,以判断振动是由于机械方面原因还是电磁方面原因所引起。
        切断电源后振动立即消除,说明是电磁方面的原因,应检查绕组并联支路有否断线,鼠笼转子导条是否开焊或断裂。绕组并联支路有否断线可用万用表测电阻值进行分析。绕组并联支路确有断线时,应仔细查出断头后焊牢并作绝缘处理,必要时要重新绕制绕组。 
       切断电源后若振动继续存在,说明原因出在机械方面,例如:转子或皮高级职称论文发表带不平衡、轴端弯曲、轴承故障等。转子不平衡可将转子作静平衡或动平衡校验。皮带轮不平衡通常是由于轴孔偏心,可车削后镶套,轴端轻度弯曲可在压力机上校正或车削1-2mm后镶套,轴端弯曲过大时可用电焊在弯曲处表面均匀堆焊一层,然后以转子外圆为基准找中心,在车床、磨床上加工成符合要求的尺寸。此外,电动机的基础混凝土破裂或地脚螺丝、端盖螺丝未上紧等都会引起电动机振动过大,查明原因后,可对这些问题进行处理。
        8、隔离开关合上后烧保险丝
        隔离开关合上后烧保险丝主要故障原因:
        8.1接头和定子绕组之间接线有短路。拆开电动机接线头,检查导线的绝缘性。
        8.2定子绕组接地或短路参阅(1.电机不能起动)中所述的定子绕组接地或短路检查方法处理。
        8.3电机负载过大或有机械卡住。则用电流表检查定子电流和转动转子有无卡住现象,减轻负载和消除故障。
        8.4保险丝选择太细或有虚接,检查接头和保险。
        9、电动机空载电流偏大
        电动机空载电流偏大可从以下几方面来检查故障原因:
        9.1电源电压过高。当电源电压高于额定电压时,使电机的饱和度大大增加,使激磁电流加大,同时铁心的饱和也使得电机铁耗加大。检查电源电压,若电压等级过高,则降低电压等级。电机本身气隙较大,拆开电机,用内卡、外卡测量定子内径和转子外径。
        9.2机定子绕组匝数未绕够。重绕定子绕组,增加匝数。
        9.3电机装配不当。用手试转电机,如转子转动不灵活。则可能是转子轴向位移过多。或端盖螺栓没有平衡上紧,可放松螺丝再试转。
        9.4电机定子绕组应该是星形的接线误接成三角形。检查定子接线与铭牌规定。
        10、机壳带电
        机壳带电的主要原因和处理
        10.1引出线或接线盒接头绝缘损坏碰地。检查后套上绝缘套管或包扎绝缘布。
        10.2端部太长碰机壳。端盖卸下后接地现象即消除。此时应将绕组端部刷一层绝缘漆,并垫上绝缘纸再装上端盖。 10.3槽子两端的槽口绝缘损坏,细心扳动绕组端接部分,耐心找出绝缘损坏处,然后垫上绝缘纸再涂上绝缘漆。
        10.4槽内有铁屑等杂物未除尽,导线嵌入后即通地。清除铁屑等杂物。
        10.5在嵌线时,导体绝缘有机械损伤。细心扳动绕组端接部分,耐心找出绝缘损坏处,然后垫上绝缘纸再涂上绝缘漆。
        10.6外壳没有可靠接地。按上面几个方法排除故障后,将电机外壳可靠接地。
        11、电动机绝缘电阻降低
        电动机绝缘电阻降低的主要原因和处理
        11.1潮气浸入或雨水滴入电机内。用摇表检查后,进行烘干处理。
        11.2绕组上灰尘污垢太多。清除灰尘、油污后浸渍处理。
        11.3引出线和接线盒接头的绝缘即将老化。重新包扎引出线接线头。7KW以下电机可重新浸渍处理。
        12、常见三相交流绕组烧损故障的特征、原因和处理方法
        针对交流电动机的绕组烧损的表象进行原因分析并提出处理办法。
        12.1缺相运行
        从目前修理电机工作中可以看出,因缺相运行烧毁绕组的约占修理量50%以上。 
        造成缺相运行的原因主要是线路和电机引线联接不妥,如瓷插式保险丝,挂保险丝的螺钉没有拧紧,或拧得过紧而将保险丝几乎压断了,有浮接现象,或是把保险丝绕在铜插头上没有接触好,或是电机出线端处理得不好未焊牢等等,这些都引起电阻大。由于电动机起动电流很大,使该处逐步氧化而造成断路。由于缺相运行而烧毁的电机绕组,其损坏特征明显,卸开电机端盖,看到电机绕组端部的1/3或2/3的极相绕组烧黑或变为深棕色,而其余的两相绕组完好无损或稍微烤焦。则说明是缺相运行造成的。
       电机修复后,使用和维护者应经常注意电机线路、闸刀开关、保险丝、出线盒等处的联接线,必须十分可靠,有条件最好采用磁力起动器,选配合适的热继电器或自动空气断路器,严防两相运转和过载。
        12.2匝间短路
        电机制造时的下线质量问题。端部碰伤,或原设计并联路数多,选用导线时线径太细,端部机械强度太差,或线径太粗,不易弯曲整形,都易使绝缘层损伤而造成匝间短路。
        因匝间短路而烧坏的电机绕组,其特征也较明显,在线圈的端部,可以清楚地看到有几匝或一圈或一极相组烧焦,这部分电磁线往往被烧成裸铜线,而短路部分以外的本相或其他二相线圈都比较完好或稍微烧焦。
        处理方法:可以局部修理,换一圈或一组线圈即可。如果双层绕组而且绝缘已烤硬老化,或槽满率较高的情况,则不宜局部翻线,还是全部换线圈,质量较有保证。
        12.3相间短路
        相间短路往往是端部相间绝缘薄膜、漆布或双层线圈的层间垫条没有垫好,在电机受热或受潮的情况下,这些薄弱处绝缘下降,最后击穿形成相间短路。也有组间联线套管处理不妥,或有些电机修造者不了解聚氯乙烯等塑料套管的耐热性较差,而把它应用在电机绕组上,由于电机发热,使塑料熔化,造成联线间短路。
        处理方法:换去旧绕组。注意相间的绝缘要垫妥,采用合适耐热等级的绝缘材料和套管。
        12.4接地
        接地故障的原因很多,常见的有:
        1)修造时下线质量不高2)电机机械加工质量不高3)高温或受潮4)雷击。
        处理方法:
        有接地故障时,检查能在槽底或槽口看到明显的烧伤现象,如看不出来,可用摇表查出故障点:
        1)属于下线质量的,在重换线圈时务必注意原来的线圈尺寸是否太小,必要时可稍微修正线模尺寸,改进线规或匝数,注意槽绝缘要有足够的宽度和长度。
        2)属于定转子相擦的,应先修好机械部分,防止线圈换新后重又烧坏。
        3)因高温导致绝缘老化的,应选用较耐高温的电磁线、槽绝缘等绝缘材料,例如选用B级绝缘材料。同时注意原来的线圈数据是否合理,注意改进浸漆质量,加大风扇,减轻负荷等降温措施。
        4)、如果使用环境比较潮湿,应改进绕组浸漆处理的质量,不采用纸类绝缘物,而采用薄膜、漆布、玻璃丝等耐水性好的绝缘物,浸无溶剂漆或在端部喷涂环氧树脂类漆进行封闭,以防潮气进入绕组。
        二、如何对异步电动机的故障进行诊断和处理
        如何准确判断和处理各种故障,除要掌握其基本原理的理论知识外,更重要的是在现场中的反复实践,不断总结积累经验,对故障的检查处理要做到快、准、好。
        1.当设备发生故障时;
        1)必须先调查情况,向管理、操作人员询问电动机与设备故障前后的运行情况和故障发生的过程、现象;然后对事故现场进行观察,看设备外表有无明显的损伤或异常气味;再用手盘动转动部分,检查它是否灵活或松动、响声等等,可初步了解电动机内部的损坏程度和故障部位。
        2)经上述检查而未发现较大问题时,再测量电源电压及检查其绝缘情况,如电机的直阻、接地电阻等。
        3)检查电动机的起动设备及控制回路的一些电器设备,如:空气开关、交流接触器、热继电器等有无不正确的断开及闭合。
        4)检查电机绕组接线。
        5)拆开电机联轴器或皮带轮,空载起动电动机,查看电机本体有无故障。空载试车时,仔细观察其响声、气味、振动、温升、电流、电压及转速等现象;根据实际情况作出正确的判断。
        如空载起动,电动机不正常,则必须拆开电机本体,察看电动机的定子、转子、绕组、轴承及电机装配中出现的各种质量问题。
        如电机无异常现象,则故障发生在拖动机械设备上。有可能是皮带过紧、负荷过大或联轴器装配不当等等原因造成的,可会同机械维修人员拆检拖动机械,消除障碍点。
        2.检测设备故障的方法;
        直观检查,通过眼看、耳听、鼻闻查找故障。查看外表面有无烧焦、变形等,倾听电机的运行声音,是否有噪声及振动等现象。鼻闻设备是否有异常气味。在直观无法判断时可借助仪器仪表检测:1)可用万用表测量线路电压、电流、电阻。2)双臂电桥测直阻。3)兆姆表可测量电阻。4)电流表、电压表测量设备的电流及电压。5)钳型电流表测量三相电流。可判断线路是否短路及断路、匝间短路、接地、绕组绝缘、转子断条等等故障。
        以上所说常见的这些故障,有时不是单独存在,也有可能是多种原因同时存在的,希望大家能够综合考虑以解决设备的各种问题。
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