船用三相异步电动机常见故障的检查及维修

刘彬

摘 要：众所周知，船用电机在使用过程中会出现各种故障，影响电机的正常工作。基于此，本文通过对大量资料的分析和研究，总结出船用电机各类故障的判断及维修方法，以期提升船用电机的可靠性及使用寿命，为电机的故障维修提供极有价值的参考。

关键词：船用电机；故障分析；检测维修

中图分类号：U672 文献标志码：A

为了提高电机的寿命和工作效率，应该对电气设备的各种安全隐患进行一一排查，针对这些安全隐患制定出相应的检修维护措施，从而使故障排查和处理的速率得到提升，保障了船舶电器系统的安全运行，使船用电机的使用寿命得到有效的延长。

1 判断船用三相异步电动机故障

三相异步电动机的故障总共分为两种——电气故障和机械故障。电气故障包括开关、熔断器、按钮、定子绕组和启动设备故障等；机械故障包括轴承、机壳、转轴、风叶和端盖故障等。电子电气员负担颇重，他们要熟知各种电动机故障，一旦三相异步电动机出现故障，船舶电子电气员必须在短时间内准确地找到故障发生的原因及部位，运用电机学理论对不同的故障进行比较，分析，排除无关因素，最后得出故障原因及部位，以下为判断故障的具体步骤：

（1）熟练掌握电动机的运行状态，电动机的结构，规格和工作机理。在平时电动机正常运行时，时刻关注其运行状态，一旦电动机发生异常（如电机温度突然升高、电机声音非常态），电子电气员要立即检修。

（2）在电动机发生故障后，仔细观察发生鼓掌的诸多异常现象（如声响、震动、温度、烟雾、转速、焦臭味、电源电压和电流等）。

（3）当电机故障异常现象不明显时，需要借助专用仪表进行排查，找出发生故障的具体原因及部位。

在排查故障时，电子电气员首先应该准确区分电动机出现的故障类型（电气故障或机械故障）。这里有一种简单的判别方法：将电动机的电源接通短时间内再断开，若故障同时存在于接通和断开的阶段，那么此故障属于机械故障；若只是在接通电源时存在，则是电气故障。

2 船用三相异步电动机常见故障的检查及维修方法

2.1 电机轴承故障

电机故障中发生概率最高的是电机轴承故障。轴承是機械运作的关键部件，电机的轴承出现故障，极易导致机械在运作过程中发生振动。滚动轴承的损坏首先表现在过大的噪声上，而更严重的是，电动机的机械振动会因此变得剧烈，各部件也会由于这种剧烈振动而在一定程度上出现损伤。电机的径向轴承和偏心轴承出现故障后，不仅转子轨迹会显得杂乱或者成椭圆形，而且会使径向振动加强。电机轴承发生故障的原因很多，例如元件制造工艺、轴承安装工艺以及一些元件本身的质量等可能造成这种故障。处理船舶电机故障，其实有很多的可行性方法：振动诊断法、温度诊断法、气隙转矩分析法，还有瞬时功率法、参数辨析法等。不同的方法都有优缺点。所以在不同的故障环境下，选择合适的分析方法判定轴承的好坏尤为重要。在此基础上调整轴承的位置，如果损坏程度严重，那么必须将其替换。

2.2 转子故障

转子故障可以分为两类，一类是转子绕组的故障，一类是转子本身的故障。造成转子故障的主要原因是转子的制作工艺存在一定的缺陷，从而导致转子的质量不合格或者转子在负荷的作用下本身结构链接松动，进而使支架、铁芯等部件松动和开裂。转子的不平衡通常由其匝间的断条、短路以及转子零部件的松动及脱落、转子端环移位或者转子安装未校正造成。这些异常一旦发生，电机就会产生异常振动和噪声。如果是安装未校正而导致的转子不平衡，可以采用在其不平衡的一端配重的方法进行修正。此外，当出现电流摆动及三相电流不平衡的现象时，最大的可能是由于转子绕组的绝缘过热、损伤和绕组间的污垢积聚而导致的转子绕组的匝间短路。当出现电机启动困难且电机电流摆动时，其原因可能是转子设计和制造的缺陷，也有可能是电机长期过载，焊接不良而导致的转子绕组断路。若电机反复正反转启动，或者长期工作在重负荷下，船用电机很可能会发生断条。在这种情况下，故障发生表现为电机在断条运行时出现周期性的振动以及噪声。

2.3 定子故障

定子故障可以分为以下几大类：定子绕组接地故障、定子绕组短路故障和定子绕组断路故障。如果转子的气隙磁场发生畸变，就会多多少少引起转子动偏心，这是定子绕组出现故障时的表现；如果绕组的自感、互感发生变化，则三相交流电动机的定子发生了短路故障。在发生短路故障时，三相电流之间的相位差会发生改变，源于定子电流的高次谐波增强。若要准确判断定子绕组有无发生短路故障，可以采用定子电流相位的诊断方法。因为现实的制作工艺不可能满足电机完全对称，所以判定定子绕组出现短路故障的条件是：三相电流的不对称程度大于8%，且三相电流之间的相位差的最大值大于7%。

电动机的接地故障是由于电动机的机壳带电，绕组过热，导致电路出现短路，从而使电动机工作发生异常。检查定子绕组接地故障的方法很多，任何一种方法，在检查接地故障前，都要先将各相的绕组接线端的连接片拆分开，一定要让各部分分开检测是否发生了接地故障。从众多的实例中发现，电动机的接地很大一部分发生在超出铁心端部的线圈槽口位置，所以，可以用观察法检查该位置有无焦黑现象来检测该故障。

若电动机在启动过程中出现难以启动，甚至无法启动的现象，则可以判断是电动机的定子绕组发生了断路故障。常用的故障检测方法有以下几种：检验灯法；三相电流平衡法；电阻法和万用表法等。检验灯法的具体操作方法是：将一个小灯泡与一节电池串联，然后其中任意一相绕组的首尾分别与两根引线相连。当有并联支路时，则必须拆开并联支路的连接线，让各支路互不连通。假如小灯泡不亮，则可以判定绕组发生了断路故障，测量方法如图1所示。

2.4 电机绝缘故障

船舶环境具有特殊性，其电机在运行过程中发生绝缘故障的概率往往较高。在船用电机的制造上，世界各国都根据其不同的使用环境制订了不同的标准和要求，以此降低在特殊环境中电机故障的发生率，长期以来，造船行业和电机行业在电机的绝缘研究上都极度重视，但是船用电机也依旧时常出现绝缘故障。其主要故障原因是绕组的机械性能和耐电性能不够好以及绝缘性能很差。许多厂商为了降低制造成本，在制造过程中降低用料的质量，并且制造工艺落后，从而导致了电机绝缘性的下降。在电机的恶劣工作环境里，绝缘层寿命缩短了很多。电机的制作工艺、绝缘材料本身的质量以及电机本身的结构特点、工作环境和日常的维护是分析其故障最主要的几个方面。要想电机的寿命延长，定期的检查和保养必不可少。

结论

船用电机在使用过程中会不可避免地发生故障。使用过程中，需要熟悉电机的各种障碍发生时的现象以及成因，以便能精准地解决问题，减少维修时间。电机在日常的运行中，时时对点机运行情况进行监测，是保证船舶安全必不可少的措施。

参考文献

[1]李伟楠，郑卫刚.浅谈船用三相异步电动机常见故障的检查及维修[J].变频器世界，2016（8）：102-104.

[2]吕闻.电动机定子绕组的常见故障分析及维修[J].黑龙江科技信息，2014（13）：67-68.