三相异步电动机出厂检验故障分析与处理

2018-05-02，，，

防爆电机 2018年2期

关键词：匝间摩擦片并联

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(1德州恒力电机有限责任公司，山东德州 253005；2德州瑞百利玻璃砖有限公司，山东德州 253000)

0 引言

三相异步电动机广泛应用于工农业生产中，造成三相异步电动机故障因素较多，为了保证三相异步电动机的安全运行，在电机组装完成后，需对电机的各项电气参数和运转时的动态机械性能进行检查验证，查看电机的各项性能指标是否在容许范围内，以确认合格。

1 电机故障分析及处理

1.1 电机定子绕组接地

定子绕组接地分以下几种情况：(1)定子端部高，造成线圈端部与端盖接触，以两极电机居多。对此应通过定子加热后重新整形绑扎解决。(2)电机引线挤破，压装过程中，由于端部空间狭小，引线引出部位存在尖角或毛刺，造成引线破损，损伤处与机壳或接线盒座接触造成接地。对此如果破损严重需更换引线，轻微破损可套绝缘套管，绑扎处理。(3)定子槽口或槽背绝缘破损，定子搬运和压装过程中容易造成槽背绝缘破损，转子填装过程中容易造成槽口绝缘破损。对此应通过定子加热后更换或修补破损的绝缘。(4)顶丝眼打透，造成顶丝直接接触定子绕组，需更换定子，多见于小机座号6、8极电机。

1.2 电机定子绕组错线，相序错和匝间

定子绕组错线分以下几种情况：(1)电机某相线圈断线，造成电机无法运转。找出故障点进行修复或更换定子线圈。(2)三相电机中一相首尾接错，造成电机磁场畸变，电机无法正常运转。找出接错相并改正。(3)电机星角接错或路数接错，造成电机电流呈倍数关系变化。改变接法或接线路数。(4)多速电机电流异常，一套绕组，高低速接法错误；两套绕组，一速电流正常，另一速电流异常，一套运行时，另一套中产生环流。双速或多速电机环流的影响，如果并联路数a=1，无论三相绕组是Y接或△接，非工作绕组均无环流。如果并联路数a>1，并联支路合成电势的矢量和与所串极相组之间的相位差有关。为消除环流，当并联路数a=2时，采用相距360°的极相组互串为并联支路。当并联路数a=3时，采用相距540°的极相组互串为并联支路。当并联路数a=n时，采用相距n×180°的极相组互串为并联支路。所以双绕组多速电机当采用多路并联支路时，应注意绕组各支路中线圈连接的相距，使非工作绕组中各支路合成电势为零或同相位。(5)电机一相绕组首尾接在同一相电源上，电机无转矩。

电机相序错，对于电机出线方式不同，接线时应有所改动。侧出线电机当右出线是正转时，则左出线为反转，要保持正转，需要把三相绕组的任意两相的引出线互换进行接线。而上出线电机，当右出线电机改为左出线时，只需把接线盒调个方向，电机的接线不变。

匝间是电机定子绕组线圈绝缘损坏的故障，造成电机匝间的绝缘故障分为匝间不良和匝间短路两种情况。匝间不良波形如图1所示。

图1 绕组匝间不良波形图

电机容易烧坏，何时会损坏，取决于电机在实际状态时的负荷及温升的情况，以及是否出现频繁过电压，是一种潜在的危险；匝间短路是金属性接触(搭结)的状态，是导致电机损坏的直接原因。匝间短路、相间短路、电晕放电、一匝短路、多匝短路或层间短路，将引起线圈局部放电，匝间波形的绝对差值和面积差值超出标准范围，故障发生部位会有放电火花和放电声，波形如图2所示。由于电机定子绕组错线故障大部分为三相线圈不对称引起，会造成电机匝间波形不重合，表现为匝间故障。如果是三相绕组对称性错线故障，匝间波形正常，但电机电流将会出现异常。

图2 绕组匝间短路波形图

1.3 电机电流异常

1.3.1 空载电流大

电机空载电流大的原因有：(1)定子用错，低电压的定子错当成高电压电机定子使用。(2)定转子错位，未按要求压装或定位基准选择有误，或转子穿轴尺寸存在问题。造成定转子有效利用部分不能对齐。(3)转子用错，定转子不匹配，造成空载电流大。(4)定子绕组匝数少于正常值。(5)铁心长度不足或叠压不实造成有效长度不足。(6)绕组接线有错误。如应三相星接接成角接，空载电流是正常值的3倍以上；并联支路数多于设计值，例如应1路串联实为2路并联，或2路并联实为4路并联，此时电流将成倍数地增长。

1.3.2 空载电流小

电机空载电流较小的原因与较大的原因大体相反，主要是绕组的每相串联匝数增多造成，如电机绕组的并联路数减少，应△接的绕组结成Y，会使电机的空载电流呈倍数关系减小。另外空载电流小的原因，也有可能定子为异电制，同一频率下，电压高的定子错当成电压低的定子使用，此时，堵转电流相应也降低，比较明显，更换定子即可解决；另一种为转子外径大，这种情况下，将造成定转子间的气隙减小，电机易造成定转子相擦，一般通过测量，车削转子解决。此时，堵转电流变化不明显，空载电流减小较多，例如：YT2H132M-4电机转子外径粗0.3mm，电机堵转电流降低6%，而空载电流降低20%左右。

1.3.3 空载电流不平衡

当三相电源对称时，长时间运转的异步电动机在额定电压下的三相空载电流任何一相与平均值的偏差不得大于10%。如果三相电压平衡，而三相空载电流不平衡，且改换电源相序后三相空载电流不平衡的情况仍然不变(某相电流仍大)，且运行时有嗡嗡声，则表明该电动机有缺陷。造成三相空载电流不平衡的原因有：(1)定子三相绕组不对称；(2)气隙严重不均匀或磁路不对称。如果三相绕组电阻平衡，或三相堵转(短路)电流不平衡度比空载电流不平衡度显著减小，则表明空载电流不平衡是由于气隙不均匀造成；反之，则表明定子绕组不对称。新电机空载电流的平衡度一般控制在5%以内，超出5%，即可认定为空载电流不平衡。如果空载电流不平衡是由三相直流电阻不平衡引起，一般为焊头虚焊或电缆头接触不良造成。如果三相直流电阻平衡而空载电流不平衡，通常是部分绕组接反或嵌错槽造成，也有可能是三相绕组各槽匝数分布不均造成，这种情况下，定子需重新接线或嵌线。交流电机空载损耗大且空载电流不平衡，表明绕组各并联支路的匝数不相等，或者是少数线圈有局部短路现象。

1.3.4 转子对电机电流的影响

不锈钢轴材质对电机电流的影响：堵转电流基本不变，空载电流是正常值的四倍，例如Y100L-2-H用不锈钢轴后空载电流为9.5A，轴的材质换为45号钢后，空载电流为2.4A，正常。解决措施：采取两头焊接的方法，转子穿轴磁路部分用45号钢。转子粗细对电机电流的影响：转子粗、空载电流小，容易造成定转子相擦；转子细、空载电流大，负载运行时电机容易超额定电流，造成电机发热。转子粗细对堵转电流影响小。

1.4 电机振动和噪声

电机振动的原因，可以从三个方向的振动值进行判断，水平振动大，转子平衡度差；垂直振动大，电机放置不稳；轴向振动大，轴承装配质量欠佳。4极以上多极数电机一般不会因为电机制造质量问题引起振动，振动超标常见于2极电机。对于电机的振动，在振动较大的情况下，可人为感觉出来。对振动要求较高的客户，一般用振动仪进行测试，注意正确的测试方法—轴身带半键并有弹性支撑。

噪声一般分为机械配合噪声、轴承噪声和电磁噪声。机械配合噪声为电机在装配过程中各配合件间存在应力所致，表现为启动或停止时声音异常，或运转过程中间歇性声音异常，一般通过敲击端盖能起到一定作用，彻底消除需通过更换或重新装配零部件，消除应力。轴承噪声，声音较大，刺耳，声音一直持续不变，有金属摩擦声，噪声较明显，一般通过加润滑脂或更换轴承解决。电磁噪声为电机定转子间气隙不均造成的一种涡流声，对有些电机由于技术工艺的限制，允许有一定的电磁噪声，但不允许超过电机本身的噪声限值。同时注意有电磁噪声的电机是否存在定转子相擦的现象发生。

电机裸机测试时的相擦噪声分为实擦和虚擦，实擦是电机定子铁芯和转子相互摩擦，俗称“扫膛”，“扫膛”会造成电机局部发热，长时间运转易造成电机局部匝间而烧坏，对电机的危害大。引起电机“扫膛”的主要原因是机壳止口的同心度偏差较大，定子叠压不齐或定子压装过程中局部变形造成，处理这种问题应根据扫膛的严重程度进行局部挫平或在车床上车平。虚擦是电机绕组的绝缘纸、槽楔或绑扎带与转子相擦。电机端部绝缘裁剪不齐、绑扎带接头部分太长，浸漆后翘起在电机定子端部内侧，电机个别槽楔歪斜，都可能造成电机虚擦。对出现虚擦的电机，一般拆开电机进行修剪，挫平。

1.5 电机刹车制动中出现的问题

1.5.1 刹车打不开

通常表现为电机送电后电机不转或转速缓慢、制动器发热，首先检查电机制动器间隙是否正常，如果间隙过小，会造成刹车打不开，间隙过大，会造成吸合电压高，此时应对间隙进行调整，密封处理，保证制动器间隙在正常范围内。

1.5.2 二次吸合和二次释放

如果制动部分由于装配或其它原因造成直流圆盘式电磁制动器的接触面间隙偏差较大，弹簧有效工作长度长短不一，往往会出现二次吸合和二次释放，造成刹车迟缓、制动效果差。此时应拆开制动部分检查各接触面的平行度，调整弹簧，修正后重新装配，调匀间隙，可消除二次吸合和释放，改善刹车效果。

1.5.3 电机起动、刹车时制动器出现异响

电机制动器在起动或刹车时的异响是指制动件上的摩擦片和与之相摩擦的对偶摩擦面相互摩擦而发出的异常声音，声音尖锐刺耳，属典型的噪声，必须设法消除。制动件上的摩擦材料经摩擦一段时间后，摩擦片表面光洁度增加，使摩擦系数降低，或与摩擦片相摩擦的制动盘变形，使摩擦的有效面积减少，造成启动或刹车时异响。现场修理可通过以下三种方法：一是更换摩擦片材质，由原先的硬材质换成软材质。二是同样摩擦片材质的情况下，由原来的粘接工艺改为铆制工艺，摩擦片通过铜铆钉固定在制动件上。三是增加摩擦盘强度，避免其变形，加工制动件摩擦片，保证其平面度，使制动时摩擦面充分接触。

1.5.4 自整流电机自整流部分常见故障

二极管击穿或整流块损坏，直流无法提供，造成制动部分打不开，二极管受潮、短路，均容易造成二极管击穿，这种情况下需更换损坏的二极管或整流块。整流块直流开关短路，造成电机刹车迟缓，找出短路点进行修复。

1.5.5 立式制动电机制动件摩擦片与摩擦面相擦

制动件同电机运行过程中，摩擦片容易与下端摩擦面相摩擦产生噪声，会加大电机负载，并造成制动器摩擦片不必要的磨损，温升过快，从而降低电机和制动器摩擦片的使用寿命。对此，可利用弹簧、托盘、连接板制成支撑材料来解决这一问题，如图3所示。