浅谈异步电机的故障诊断与诊断措施

摘要：异步电机在生产性行业扮演着重要角色，它是工业生产中最为重要的动力驱动设备。在发生故障时，不仅会对生产活动产生影响，严重时甚至会威胁到现场工作人员的安全。因此，异步电机的故障诊断具有重要的研究意义。笔者以三相异步电机为研究对象，对其故障诊断及措施进行研究。

关键词：三相异步电动机;故障诊断;诊断方法

电机的种类多，用途广，遍布在人们的生产生活中。但是，由于不同的电机材料不同，工艺不同，工作环境也都很复杂。工作在工厂的大型电机常年不停歇，不检修，受周围复杂环境和超负荷工作的影响，当电机突然出现故障时，会影响整个生产线的产品量，对于不同环境的电机操控人员素质不同，操作不当也会导致电机发生故障。因此，为了保证生产生活安全、高效率、优质、低耗运行，电机故障诊断具有重要研究意义。笔者将通过对异步电机的常见故障类型为研究重点，结合工作实际，对异步电机的故障诊断和诊断措施进行进一步阐述。

一、电气故障

三相异步电机的电气故障可分为两大类：定子故障和转子故障。

定子故障包含了定子绕组故障和外部故障。定子绕组最常见的故障是线圈短路，这就相当于该线组绕组匝数减少导致了三相电流的不稳定，引起相间短路故障或局部接地故障。产生此故障的原因主要有：开关浪涌、雷击、钢绞线振动、背部电晕或是局部放电、匝间绝缘处的化学反应、热降解或钢绞线和匝间绝缘材料不良而引起。

转子故障包含了转子断条、转子弯曲故障。转子断条故障是三相异步电最为常见的故障之一。其产生故障的原因有：生产水平低、结构设计不合理、冲击载荷频繁、制造工艺粗糙、人为误差控制等。因此，在日常工作中，对三相异步电机转子链条故障应当定期、及时的诊断和维修，避免因故障导致工业生产活动的停滞。转子弯曲是指转子中心与旋转轴线不重合的情况，一般分为永久性弯曲和热弹性弯曲两种。当出现永弯曲后无法恢复的状况称为永久性弯曲，产生的原因有制造过程中转轴结构设计不当，材质选取不良，长期摆放位置有误等。因受热膨胀而造成转子的弯曲称为热弹性弯曲，一般出现热弹性弯曲后可恢复因此也称为临时性弯曲。在未达到材料所允许的温度极限时，通常转子温度均匀后这种弯曲会自行消失。当发生热弹性弯曲后，若不立即停机，就可能使转子由暂时的热弯曲发展为永久性弯曲。

二、机械故障

三相异步电机的机械故障可分为三个部分：负载故障、轴承故障和偏心故障。

负载故障主要是指三相异步电机的负载发生波动导致的故障。此故障通常易发于电机在长时间过载情况下工作而定子电流大于额定值的情况下。工作人员可通过卸下异步电机负载，让电机在空载情况下运行的状态下，感受电机外部是否有明显过热的现象发生来诊断此故障。轴承故障会引起异步电机的异常振动、噪音较大、电机内外部温度升高等不良表现，从而导致电机损坏，导致严重故障发生。轴承作为异步电机的关键部分，若是日常保养维修不当，极易发生故障，其导致故障的主要原因有三個方面，一是外部振动造成的故障。在日常搬运时因固定不当不慎发生摔落等情况造成轴承内部发生振动或位移造成的故障;二是错误的安装和装配造成的故障。一旦轴承发生故障，将会影响电机的正常使用，严重时会威胁电机的有效寿命;三是外部环境和保养不足造成的故障。在对电机进行润滑油保养时，如果保养剂润滑程度不足或是遭到外部污染，必然会导致电机轴承的故障。偏心故障又包含静态偏心、动态偏心和混合偏心三种情况。偏心故障通常是由于电机工作时间过长、轴承过热或是遭受严重磨损、转子刚度不足或因安装不良所引起的。当偏心程度较重时，会导致异步电机发生重大故障甚至烧毁报废。

三、异步电机故障诊断基本措施

三相异步电机常用故障诊断措施主要包含以下几点，现就其类型及原理一一列举并作出简单分析：1、绝缘法。此法可通过绝缘的诊断方法来判定电机的绝缘程度，进一步推算出电机的剩余击穿电压和使用寿命。2、化学诊断法。在电机出现故障时，通过检测电机内润滑油和部分绝缘材料的分解物、或是轴承及密封件的磨损碎屑，经过对比其中化学成分的含量和比例，进一步发现和诊断电机相关部件的故障程度。3、噪声检测法。此法较为简单常用，在电机工作时，若工作人员发现电机的噪声发生较大变化时，可初步诊断为电机出现故障。通过分析和进一步深入检测，可以诊断电机的具体故障。4、温度分析法。正常情况下，电机上会安装温度检测器，可用于检测电机运行时内部温度的实时变化数据，若电机温度出现较大程度变化，工作人员可以通过分析温度数据诊断电机是否发生故障。5、振动分析法。电机运行时，其内部会发生振动，若出现异常振动，工作人员通过观察可以大致诊断出电机故障出现的部位或是类型。此法虽简单易行，但是可能会受到工作环境的影响，难以实现准确有效的诊断。6、电流分析法。根据研究表明，电流检测已经被业界证明为是对电极、轴承和机械结构进行健康检测最为有效和便捷的方法。电流分析法是指在电机发生不同故障时表现在定子电流的幅度和波形是不同的，因此可以通过分析定子电流判断出电机的故障类型。7、磁通检测法。此法是指工作人员使用探测线圈来对电机故障造成的磁通改变来诊断电机的运行情况，以此来判断电机发生故障的类型和严重程度。

结语

本文以三相异步电机常见故障诊断为研究主题，分别对两种类型的故障进行了研究分析，对三相异步电机常用故障诊断措施进行了较为直观的对比，取得了一些成果。在完成文章的过程中，笔者通过研读文献、深入研究、结合实际，深知在现代化生产企业中异步电机有着举足轻重的作用，一旦电机出现故障而不能及时诊断和修理，将会为企业、工厂和日常生活带来极大的损失和不便利。作为电器工程师，笔者同时也希望后续能够将此研究成果应用到实际工作中去，全力保障好企业的生产。

参考文献：

[1]刘莹莹. 异步电机电气故障诊断研究[D].上海电机学院，2020.

[2]梁昱. 基于深度学习理论的异步电机故障诊断方法研究[D].上海电机学院，2020.

作者简介：陈新培，男，本科，电工技师，主要从事现场电气设备维护工作。