三相异步电动机起动异常的故障分析与探讨

吴君线

(陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安 710300)

三相异步电动机起动异常的故障分析与探讨

吴君线

(陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安 710300)

三相异步电动机是工业生产中使用最广泛的驱动装置。着重从电动机的负载、电动机的机械故障、起动方法及电气接线等几个方面来分析了三相异步电动机起动异常的故障特点以及故障原因。

三相异步电动机;起动异常;故障特点;故障原因

1 引言

在工业生产和人们的日常生活当中，电动机是使用最广泛的主要原动力和驱动装置，其应用之广、数量之多、作用之重要可以说其他动力设备是不能相比的。随着科技的进步、生产的发展，电动机容量逐步增大，其组成的系统规模也越来越大、构成亦更复杂，那么对电动机的可靠性要求就会越高。系统中一台主要电动机发生故障可能会使整个系统崩溃，导致灾难性的事故，造成巨大损失。因此电动机故障预防和诊断就显得尤为重要。本文着重讨论分析三相异步电动机不能正常起动的故障原因。

2 电动机非正常起动的探讨与分析

异步电动机是把电能转换成机械能的设备［1］。其工作原理是:定子绕组输入交流电后交流电产生的旋转磁场以一定的方式切割转子导体，在转子绕组中产生感应电动势和感应电流，此感应电流与磁场相互作用在转子上产生转矩，驱动转子顺着旋转磁场方向旋转，其轴端就会输出机械能。在运行过程中，其转子的转数永远低于旋转磁场的转数，故称为异步电动机。

电动机从开始起动到等速运转的过程称为起动过程，小型电动机的起动过程只有几秒，大型电动机的起动过程约为十几到几十秒，在此过程中电动机即要克服所带机械的反作用转矩，又要克服机械的惯性转矩，势必会产生较大的起动电流，但是过大的起动电流又会使电网电压降低过多，要解决这个问题，就要根据具体情况采用不同的起动方法。［2］一般的起动方法有:全压起动和降压起动。前者是在电动机上直接加上额定电压起动，此方法设备简单，起动转矩大，但起动电流大;后者是在起动时利用起动设备使电源电压不会全部加于电动机绕组上，从而减小起动电流，但同时起动转矩亦会减小。下面就电动机起动异常时的故障现象及产生原因作以分析。

2．1 负载过重

常用三相笼型异步电动机起动转矩只有额定转矩的1．5～2倍，若电动机的起动转矩低于负载所需的起动转矩就不能起动［3］。导致这种故障的原因，一种可能是所选电动机的容量过小;还有一种情况是被拖动的机械有卡阻现象:例如，风机的轴弯曲，风轮与外壳摩擦、叶片被异物堵塞等;水泵的轴弯曲，叶轮与泵壳摩擦，叶轮中堵有杂物、或水中泥沙过多等等，都可能导致电动机严重过载而不能起动;其次是电动机与工作机械装配不当。例如，在联轴器传动中电动机转子和工作机械两轴不同心、带传动中两轴不平行、齿轮传动中齿轮之间没有很好的啮合等等，都会产生一个非常大的附加力矩，从而导致电动机不能起动。

2．2 电动机的机械故障

若电动机在接通电源后，无法起动并且发出强烈的“嗡嗡”声，这时很有可能是出现了转子与定子相摩擦的机械故障，造成这种故障应考虑的因数:轴承内套与电动机转轴未及时保养，从而使间隙超过最大允许间隙;还有可能是定子绕组的某一部分出现断路或短路，而使气隙中的磁路不对称，转子受力也不对称，久而久之转子被拉向一侧而与定子相碰;另外电动机自身如果出现轴承磨损、烧毁、滑动轴承断油咬死、润滑脂冻结、杂物堵塞等卡组现象，或高扬程水泵用于低扬程(压水量增加)等等，都会使摩擦阻力增加导致转动不灵活，特别是星—三角降压起动，起动转矩只有全压起动的三分之一，遇到这种机械卡组电动机就更不容易起动了。

2．3 三相异步电动机一相断线

电动机缺相断线分为外部一相断线和内部绕组一相断线，对星形连接与三角形的电动机是有区别的。［4］在星形连接时，不管是外部还是内部一相断线，完好的两相绕组就会成为串联，若外加的是380V的线电压，那么每相绕组的电压就从原来的220V降到190V(流过的电流就要超出正常值)，不能形成旋转磁场，故不能起动如图1(a)、(b);运行中的电动机，一相断线后运行电流会比额定电流大许多，这个电流会使电动机绕组过热以致烧毁。在三角形连接时，若外部一相断线如图1(c)，三相定子绕组被分成两路，一路是两相绕组串联，另一路只有一相绕组，通过各绕组的电流基本是同一相位的，不能形成旋转磁场，故不能起动;运行中的电动机一相断线，只有一相绕组的那一路中的电流大大增加，这一相绕组必然会烧坏;若内部一相绕组断线，如图1(d)，三相绕组会形成一个开口三角形，三相电压分别加于完好的两相绕组，能够形成旋转磁场，但只有两相绕组参加工作，电动机的功率降低了三分之一，在这种情况下，若负载很重，电动机将不能起动，若为轻载，电动机还能起动，但会引起其他不利影响。

所以，三相电动机缺相起动、运行都是不允许的，否则将造成更大的故障。造成电动机缺相断线原因应从以下几个方面考虑:刮风下雨，造成电源导线一相接头松脱或断开;电源开关或起动设备的出头烧伤、松动、接触不良，造成线路一相不通电;电动机内部线圈的接头脱焊或其他原因，造成一相绕组断路;熔断器有一相熔体在安装过程中受到机械损伤，虽然当时未断开，但在电动机通电起动运行过程中受电流的电力作用而熔断，造成电动机缺相运行;配电变压器高压侧或低压侧的熔断器一相熔断。

图1 三相异步电动机一相断线示意图

2．4 电源电压过低或过高

中小型三相异步电动机的额定电压一般为380V，不管电源电压过低或过高，电动机在起动运行中都会发生故障。由于电动机的电磁转矩M正比于电压U(M∝U2)，当电动机外加电压过低时，其电磁转矩M会急剧减少，若这一转矩小于工作机械的起动转矩电动机就不能起动。更为严重的是，如果负载转矩不变，运行中的电动机的转数会下降电流会增大，从而导致电动机的温度升高，就有可能使电动机绕组烧毁;当电源电压过高时，电动机的激磁电流急速增大，电动机的发热量增大而使绕组烧毁，而且电压过高会危及电动机的绝缘寿命。在三相电源不平衡时，同样会由于一相电压过低或过高，导致电动机电流增大使得电动机发热情况恶化，从而损毁绕组。

2．5 起动方法选择不当

电动机起动方法要根据电动机的功率大小、负载的轻重来进行选择，若选择不当就会出现故障，比如星形—三角形降压起动虽然减少了电动机的起动电流，但同时又会使得电动机的起动转矩降低到全压起动的三分之一，因此这种方法只适用于空载或轻载起动，对于重载起动的生产机械就会出现不能起动或起动困难;对于自耦减压起动器，若用二分之一全电压起动，则起动转矩就只有全电压时的四分之一，如果电动机带负载起动，就会因起动转矩太小而延长起动时间，甚至不能起动。

2．6 电动机控制线路有故障

用接触器、低压断路器、磁力起动器等直接起动的电动机，一般都是通过电气线路控制来控制电动机动作，若控制线路有故障，开关合不上，那么电动机也不能起动。其次起动器内部接线错误、电器触头接触不良、或将三角形接法的电动机错接成星形接法等，都可能导致电动机起动不能起动。

3 结语

三相异步电动机不能正常起动的原因很多，应根据实际情况遵循一电源二负载三电动机自身的顺序作认真分析找出故障原因。切记不能强行带故障反复起动，特别是电动机在起动时出现声音异常、转数异常，应立即切断电源，在排除故障后方可起动，以防故障扩大，造成事故。

［1］ 何利民．怎样查找电气故障［M］．北京:机械工业出版社，1998．

［2］ 历文健．电动机常见故障检修［M］．北京:机械工业出版社，2003．

［3］ 蒋世忠．电动机维修问答［M］．北京:机械工业出版社，2010．

［4］ 沈裕钟．电工学［M］．北京:高等教育出版社，1997．

［5］ 吕栋腾．普通卧式车床的电气控制系统的PLC改造［J］．科技信息，2011(7):89．

Analysis and Discussion on Abormal Starting of Three Phase Asynchronocus M otor

WU Jun-xian
(Shanxi Institute of Technology Xi’an Abnormal Starting 710300，China)

Three phase asynchronousmotors arewidely used in practice of production．In this paper，we are going to talk about the features of fault and the reasons of fault about three phase asynchronousmotor abnormal starting．And we focus on themotor load，mechanical problem ofmotor，the startingmethod and motor wiring．

three phase asynchronousmotor;starting abnormal;the features of fault;the reasons of fault

TM34

B

1004－289X(2013)04－0009－03

2013－04－16

吴君线(1963－)，女，陕西西安人，实验师，研究方向:电工电子技术。