TK 250-14/430同步电动机特殊故障判断检修

张绍滨

（哈尔滨轴承集团公司动能供应公司，黑龙江哈尔滨150036）

1 前言

在冲压机械产品生产加工中，锻压设备需要用压缩空气。5 L－4 0型空气压缩机是生产压缩空气设备的常用设备。在生产设备类别划分中，空气压缩机属于动力设备。笔者多年来一直从事工厂的电力设备及动能专供设备的维修工作。在多年的工作中，偶尔会遇到一些值得总结的特殊的技术问题，今以一则高压同步电动机的故障现象、分析判断、修复的过程为例加以总结。愿本文对同行的工作有一定的参考价值。

2 故障的现象

5 L－4 0型空气压缩配套的动力机械为TK250-14/1 430I型同步电动机。电动机的主要技术参数为定子额定电压6 000V，定子额定电流2 5A，转子额定激磁电压44V，转子激磁电流75A。电动机转子轴与空气压缩机主机为直接连接方式，同步电动机的启动方式为全压直接启动。该设备自安装投入使用以来一直工作正常，但不久后出现了奇怪的现象，启动时有类似转子机械扫膛“打火”现象。

“打火”现象发生的具体过程是：当定子加上额定高压时启动的瞬间，转子与定子之间有大约50mm长的火花，火花持续时间大约2秒钟。随着启动过程的进一步延续，火花消失。启动完成后，电动机长时间运动时，经长时间观察，无任何打火现象，定子，转子回路和转子励磁回路的指示仪表指示数值均为正常，电动机运行正常。

3 故障检查过程

在故障检查时，首先对同步电动机的机械部分进行检查。先用塞尺检查转子和定子的间隙，未发现异常；其次，检查电动机的定子和转子铁心，并未发现转子和转子之间有机械“扫膛”的痕迹，排除机械“扫膛”故障的可能性；再对转子线圈进行检查，所有线圈外观完好，未发现有击穿或烧伤的痕迹。这样的线圈内局部短路或者电动机外壳击穿“打火”的可能性也被排除。经反复分析，最后将故障的部位初步确定在同步电动的转子上。对转子的检查从两个方面进行，一方面使用塞尺对转子短路环各个连接部分进行直观检查，检查其连接是否良好；另一方面是通过双臂电桥对电动机转子短路环进行测量，测量其直流电阻，通过测得的数值来分析判断各短路环上各个连接处的连接是否良好。

具体的办法如下：

（1）用0.03mm的塞尺对同步电动机转子短路板连接处进行测量，发现有个别短路板连接处有间隙。同时，还发现短路板间隙处有油污，这说明短路板连接不良。

（2）用双臂电桥（笔者在处理故障时用的电桥型号是：QJ44型）按图1所示分别接到L1、L2处测量直流电阻，其电压值为3.7×10－5Ω，再将电桥接到L3、L4处,测量直流电阻,其电阻值为6×10－5Ω。对于L1-L2、L3－L4两对测量点的确定，选择原则上的几何对称。由于转子上各几何对称点之间的导条数量和短路板接点相同，如果各短路板接处接触正常（良好），则任何两对几何上对称的点上的直流电阻基本上相同，最大相差也应小于5%。而上述故障电动机的L1－L2处、L3－L4处的直流电阻相差非常大。从这个意义上来说，就有可能存在着很大的问题，即接点处接触不良引起的“打火”现象。为什么接触不良会“打火”，这就要从电动机启动过程的原理来论述。

4 同步电动机启动原理

TK250-14/1430同步电动机是一种异步启动、同步运行的电动机，同步电动机从定子通入额定的三相交流电至准同步状态转子线圈通入励磁电流同步运行前，可以把它视为一台异步鼠笼电动机。因为同步电动机是在启动过程中“打火”,所以分析引起“打火”的原因时，就应该运用异步鼠笼电动机启动时的原理来对其进行分析、判断。当电动机通电启动的瞬时，电动机“鼠笼”导条在定子旋转磁场的作用下，其内部感应出交流电，在转子开始转动的瞬间，导条和短路板上的电流和频率最大，随着时间的推移，转速的不断增加，电流和频率逐渐减小，当电动机进入准同步状态时，控制系统将激磁投入，电动机立即同步运行状态。这时，通过转子导条和短路板的电流和频率为零。至此，同步电动机的启动过程完成。

5 “打火”故障分析

根据同步电动机启动的原理，结合同步电动机转子短路板之间的连接状况，对同步电动机“打火”的时间进行综合分析。“打火”的原因就是当同步电动机启动的瞬间，转子导条及短路板之间存在着一个较大的电动势和电流，如这时导条之间或短路板之间接触不良，就会在接触不良处产生火花，也就是前面所说的有“打火”现象。本文中所提到的在启动瞬间“打火”是因为此时的转子导条的电动势最大，“打火”现象非常明显，容易被人直接观察到，随着转速的增加和电动势和电流的逐步减少，“打火”现象也越来越不明显，无法观察。

5 L-40型空气压缩机属于往复式空气压缩设备，压缩机工作时机械振动较大，而机械振动易引起紧固螺丝松动。对于一台运行多年的拖动往复式空气压缩机的同步电动机来说，电机上的螺栓出现松动现象是有可能的。

另外，这里还有说明一点，本文中分析故障时所有的电桥的型号为QJ44，这种电桥为老型号的电桥。目前，能测量直流电阻的电桥型号很多。在处理故障时，也可以使用更好的测量仪器和设备。

6 故障的处理过程

分析清楚同步电动启动的原理和引起“打火”的原因后，就可以有目标地采取相应措施。

（1）将短路板之间的连接坚固螺栓全部打开；

（2）用细砂布打磨连接处，清除污垢直至表面处理干净；

（3）将短路板重新按原来的安装；

（4）将重新处理过的转子按图1的方式，用双臂电桥进行测量，检查直流电阻的对称性，经检查发现处理后的同步电动机各对称部分的电阻为2×10-5Ω；

（5）最后重新开动电动机，“打火”现象消失，同步电动机运转正常。

7 结束语

（1）同步电动机的“打火”原因不一定都是同步电动机转子和定子之间的“扫膛”，以及由转子或定子线圈对机体本身放电所引起的，特别是对于运行多年的此类同步电动机来说，短路板接触不良引起“打火”的可能性是存在的。此类故障要引起足够的重视。

（2）在安装同步电动机时，要用双臂电桥面对转子短路板进行测量，并将测量结果整理记录在设备管理档案中。当同步电动机出现有相类似的故障时可重新对转子进行测量，并将新测量的结果与原始测量记录进行比较，这样有利于及时判断出故障。