三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速偏低故障分析

1、三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速偏低故障分析河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系呂俊霞摘要：簡單分析了電動機(jī)不能啟動機(jī)轉(zhuǎn)速偏低故障的查找及排除方法。包括負(fù)載方面的原因，電動機(jī)本身原因及電源原因等。關(guān)鍵字：三相異步電動機(jī)，啟動，故障,查找三相異步電動機(jī)是電機(jī)的主要類型之一，它廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，在電力拖動的設(shè)備中占有重要的地位。電動機(jī)不能啟動的主要原因有三個方面：一是負(fù)載方面的故障，二是電動機(jī)本身的故障，三是啟動方法或電氣接線錯誤。在正常情況下，電動機(jī)應(yīng)維持額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，若轉(zhuǎn)速偏低，使得轉(zhuǎn)差增加，轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電流增加，將使電動機(jī)明顯過熱。其次，轉(zhuǎn)速偏低將直接影響到被拖動的工作機(jī)械的正常使用，工作效率低，產(chǎn)品質(zhì)量

2、下降，甚至不能使用。主要故障原因如下。1.負(fù)載過重對常用的籠型異步電動機(jī)，啟動轉(zhuǎn)矩通常只有額定轉(zhuǎn)矩的倍，如果負(fù)載所需的啟動轉(zhuǎn)矩超過了電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩，那就不能啟動了。造成負(fù)載過重的原因，可能是電動機(jī)容量選擇過小。在選擇合理的情況下，應(yīng)從以下幾方面去查找。1.1 被拖動的機(jī)械有卡阻故障例如，水泵的軸彎曲、葉輪與泵殼摩擦、填料壓的過緊、葉輪中堵有雜物或者水中泥沙過多等。風(fēng)機(jī)的軸彎曲、風(fēng)輪與外殼摩擦、葉片被雜物堵塞等，都可能使電動機(jī)嚴(yán)重過載而不能啟動。1.2 傳動裝置安裝不合理電動機(jī)與工作機(jī)械常常用聯(lián)軸器、傳動帶、齒輪的傳動裝置。如果傳動裝置安裝不合理，就會產(chǎn)生一個很大的附加阻力矩，使電動機(jī)不能啟動

3、。對不同的傳動方式，安裝技術(shù)要求是不同的，對聯(lián)軸器傳動，要求電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸與工作機(jī)械軸的中心盡量在一條直線上；對帶傳動，應(yīng)使兩軸盡量平行；對齒輪傳動，應(yīng)使齒輪嚙合良好。負(fù)載過重，電動機(jī)拖不動，必然要降低轉(zhuǎn)速。2. 電動機(jī)一相斷線電動機(jī)一相斷線包括兩種情況，一是外部斷線（或斷一相電源），二是電動機(jī)內(nèi)部繞組一相斷線。如果電動機(jī)在運(yùn)行過程中一相斷線，電動機(jī)仍能運(yùn)轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)速將明顯降低。這是因?yàn)殡妱訖C(jī)一相斷線后，變成了單相運(yùn)行，單相電流產(chǎn)生的磁場，可以認(rèn)為是兩個旋轉(zhuǎn)方向相反、大小相等的旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)電動機(jī)已在旋轉(zhuǎn)，由于慣性力加強(qiáng)了正方向的旋轉(zhuǎn)磁場，從而時電動機(jī)仍能按原來的旋轉(zhuǎn)方向繼續(xù)運(yùn)行。但因?yàn)槭菃蜗噙\(yùn)行，

4、所以電動機(jī)的功率已大大下降。理論計(jì)算表明，若要維持電動機(jī)工作電流不變，電動機(jī)的輸出功率下降值應(yīng)為：（1）對于星形連接電動機(jī)內(nèi)部、外部一相斷線，或三角形連接電動機(jī)外部一相斷線，電動機(jī)輸出功率為額定功率的58%。（2）對于三角形連接電動機(jī)內(nèi)部一相斷線，電動機(jī)輸出功率為額定功率的67%。功率下降，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速必然下降。3.電動機(jī)機(jī)械故障電動機(jī)本身如有卡阻等機(jī)械故障，也可能使電動機(jī)無法啟動。例如電動機(jī)軸承磨損、燒毀，潤滑脂凍結(jié)、灰塵雜物堵塞等，都會使摩擦阻力增加，轉(zhuǎn)動不靈活，尤其是使用啟動，啟動轉(zhuǎn)矩只有全壓啟動的，遇到這種機(jī)械卡阻就更不容易啟動了。更嚴(yán)重的是，轉(zhuǎn)子與定子相摩擦?xí)r接通電源后，電動機(jī)發(fā)出強(qiáng)

5、烈的“嗡嗡”聲響，轉(zhuǎn)子根本不能啟動，如不立即斷開電源，電動機(jī)就會燒毀。造成這種故障的原因如下。（1）軸承內(nèi)套與電動機(jī)轉(zhuǎn)軸長期磨損不保養(yǎng)，使間隙加大。（2）定子繞組的某一部分發(fā)生短路或斷路，使氣隙中的磁場嚴(yán)重不對稱，轉(zhuǎn)子受力也不對稱，轉(zhuǎn)子被拉向一側(cè)，這樣，氣隙磁場更不對稱，加劇了轉(zhuǎn)子被拉向一側(cè)的力量。久而久之，使轉(zhuǎn)子與定子相碰。4. 電源電壓低電源電壓降低后，電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩按電壓平方值的比例下降，轉(zhuǎn)速也降低。電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比。因此電壓過低將使電動機(jī)輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩大大降低。當(dāng)這一轉(zhuǎn)矩小于工作機(jī)械的啟動轉(zhuǎn)矩時，電動機(jī)將不能啟動。因此，應(yīng)提高電源電壓。5.電源頻率偏低電源頻率降低，將

6、直接影響到電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。6.定子繞組匝間短路定子繞組相間短路，將使電動機(jī)不能工作。但多數(shù)情況是繞組中有一部分線匝短路（稱為匝間短路），短路線不能工作。雖然電動機(jī)能啟動，但輸出功率下降了，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速將因匝間短路的嚴(yán)重程度不同而相應(yīng)降低。6.1 引起匝間短路的原因絕緣受潮：對于那些長期備用的電動機(jī)，以及那些長期工作在地下坑道、水泵房等潮濕場所的電動機(jī)，容易受潮，使層間絕緣性能降低，造成匝間短路。絕緣老化：電動機(jī)使用時間較久或者長期過載，在熱及電場作用下，使絕緣逐漸老化，如分層、枯焦、龜裂、酥脆等都屬于老化現(xiàn)象，這種劣化的絕緣材料在很低的過電壓下就容易被擊穿。電動機(jī)長期運(yùn)行時聚集灰塵過多，加上潮氣

7、的侵入，引起表面爬電而造成匝間短路。6.2 判斷匝間短路的方法可以從測量三相空載電流的平衡程度及直流電阻的大小來判斷。電流偏大、直流電阻偏低的相，就應(yīng)考慮屬于匝間短路。確定了匝間短路故障后，還應(yīng)找出匝間短路部位。尋找故障點(diǎn)的方法很多，下面是其中的幾種。（1）空載法：將電動機(jī)在額定電壓下空轉(zhuǎn)約后，首先打開端蓋，用手摸繞組端部，溫度比其他部位高的則為短路線匝。（2）短路偵查器法：短路偵查器法是利用變壓器原理檢查電動機(jī)匝間短路的方法，其主要設(shè)備是一個開口變壓器。將開口變壓器置于定子鐵芯繞組的槽口上，開口鐵芯和定子鐵芯構(gòu)成閉合磁路，定子繞組則變成了這一特殊變壓器的二次繞組。若電動機(jī)繞組正常，相當(dāng)于二次

8、繞組開路，則短路偵察器中的電流表指示值很??；若繞組發(fā)生匝間短路，相當(dāng)于變壓器繞組短路，電流表指示值很大，從而確定已短接的線匝。（3）電壓降法： 在故障相的兩端通以低壓電（注意電流不要超過繞組電流的額定值），然后用一電壓表測量各繞組的電壓，指示值為或很小的線匝則為短路線匝。為了測試的方便，可將電壓表的兩端線接一鋼針（普通的縫衣針即可），分別刺穿絕緣與導(dǎo)體相碰。7.定子繞組單相接地 在三相四線制供電系統(tǒng)中，零線是接地的，有些形連接電動機(jī)的中性點(diǎn)也是接地的。因此，繞組的接地，相當(dāng)于一部分線匝短接了，這與前述匝間短路情況的一樣的，同樣造成轉(zhuǎn)速的降低。特別是接地處的電弧，在線路沒有可靠保護(hù)時，可能迅速發(fā)

9、展為匝間短路。造成繞組接地的原因與匝間短路基本一致。此外，由于電動機(jī)內(nèi)部殘留的鐵粉末沒有清掃干凈，在這些鐵粉磁場的作用下，產(chǎn)生一種向繞組內(nèi)部的鉆孔作用，使絕緣擊穿。如果鐵粉末顆粒過大，還會在其中產(chǎn)生渦流發(fā)熱，致使電動機(jī)全部損壞。所以一定要將電動機(jī)內(nèi)部清掃干凈。尋找繞組接地的方法，首先用絕緣電阻表測試出接地故障的相別，然后尋找出接地點(diǎn)。查找方法有冒煙法及電壓降法。接地點(diǎn)找到后，如果明顯可見，可墊以適當(dāng)絕緣物以消除接地點(diǎn)；如接地造成不能工作的線匝不多，可采取一定措施處理一下，電動機(jī)可繼續(xù)使用。8.定子繞組內(nèi)部斷線異步電動機(jī)的每相繞組一般由多個繞組并聯(lián)而成，如果其中的并聯(lián)繞組斷線，使這一繞組不能工作

10、，則轉(zhuǎn)速也降低。繞組斷線的原因是：由于焊接質(zhì)量不高，經(jīng)多次彎折而斷線。多數(shù)情況是由于短路、接地等故障產(chǎn)生的高熱、大電流（電動力增加）而造成的。尋找斷線點(diǎn)，首先是測量每相的直流電阻，判斷出斷線相別，然后進(jìn)行測量。其方法是：將并聯(lián)繞組的一端分開，萬用表一表接于繞組一端，另一表筆接一鋼針，依次插入繞組線心，電阻值從一定值到“”的交界點(diǎn)，就是斷線點(diǎn)。斷線點(diǎn)如果明顯可見，焊好后繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；如果斷線在槽內(nèi)，急用時可用跳線法，將一部分線圈廢棄。9.籠型轉(zhuǎn)子斷條籠型轉(zhuǎn)子比較堅(jiān)固，故障很少，但有時也出現(xiàn)斷條現(xiàn)象。斷條以后，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)感應(yīng)的總電流小了，并且不對稱，使得電磁轉(zhuǎn)矩下降，轉(zhuǎn)速降低。同時，定子電流波動，電動

11、機(jī)出現(xiàn)振動等現(xiàn)象。斷條故障一般發(fā)生在籠條與短路端環(huán)連接處，其原因有：電動機(jī)頻繁啟動或重載啟動、沖擊性負(fù)載的影響、制造質(zhì)量不高、籠條與端環(huán)焊接不牢等。10. 定子繞組一相接反定子三相繞組首尾連接正確時，隨著各相電流大小、方向依次變化，它們產(chǎn)生的磁場是以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的。如果一相繞組的頭尾接反了就會使磁場不能規(guī)則地旋轉(zhuǎn)，大大削弱旋轉(zhuǎn)磁場拖動轉(zhuǎn)子的力，使轉(zhuǎn)速下降。與此同時，轉(zhuǎn)子在不規(guī)則力的作用下，將產(chǎn)生劇烈振動，并在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生很大的附加電流，使電動機(jī)過熱。首尾接反的故障現(xiàn)象明顯，通常發(fā)生在新投入使用或經(jīng)過修理后第一次使用時，比較容易判別。尋找首尾接反相可利用檢查極性的原理進(jìn)行。首先將三相繞組的六個頭分

12、開，找出三個繞組，然后處理。查找方法有交流電壓法、直流電壓法及剩磁法等。11.電源容量不足 電動機(jī)啟動時會產(chǎn)生很大的啟動電流。此電流，一方面使供電線路的電壓損失加大，另一方面使電源設(shè)備輸出電壓下降。常用的電源，一是來自電網(wǎng)，經(jīng)配電變壓器供電；二是自備柴油發(fā)電機(jī)供電。對變壓器來說，大電流將使得內(nèi)部壓降加大，輸出電壓下降，導(dǎo)致斷路器跳閘，熔絲熔斷，電動機(jī)不能啟動。對發(fā)電機(jī)來說，大電流使去磁作用增加，在勵磁電流供不上的情況下，發(fā)電機(jī)輸出電壓也將大大降低，導(dǎo)致電動機(jī)不能啟動。為了保證電動機(jī)的正常啟動，一般來說，允許直接啟動的單臺發(fā)電機(jī)的容量不能超過變壓器容量的，不能超過發(fā)電機(jī)容量的，否則應(yīng)采用減壓啟動

13、。12啟動方式的選擇或接線不正確減壓啟動的基本出發(fā)點(diǎn)是降低啟動電流，但使得啟動轉(zhuǎn)矩降低。如果啟動電壓過低（如啟動），但使得啟動轉(zhuǎn)矩降低了；自耦減壓啟動器抽頭位置選擇不合適，啟動電壓過低；啟動器內(nèi)部接線錯誤或者觸頭接觸不良，都有可能使電動機(jī)不能啟動。13. 電動機(jī)控制線路有故障 用接觸器、磁力啟動器、斷路器等開關(guān)直接啟動的電動機(jī)，一般都是通過自動控制線路控制開關(guān)的電磁鐵使開關(guān)動作的。如果控制線路有故障，開關(guān)合不上，則電動機(jī)也不能正常啟動。綜上所述，我們討論了三相異步電動機(jī)不能啟動機(jī)轉(zhuǎn)速偏低故障的查找及排除方法。在實(shí)際使用過程中，應(yīng)根據(jù)故障的具體情況，采取相應(yīng)的措施，排除故障，使得電動機(jī)維持額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，使系統(tǒng)正常工