專業(yè)論文
三相異步電動機維修及故障排除
三相異步電動機維修及故障排除
摘要：介紹三相異步電動機的結(jié)構(gòu)特點及損壞情況，根據(jù)近幾年在三相異步電動機檢修中的經(jīng)驗，總結(jié)出三相異步電動機的檢修方法及在試運轉(zhuǎn)試驗中常見的幾種故障及排除方法。
關(guān)鍵詞：三相異步電動機 檢修 定子繞組 單相運行的原因
1 概況
經(jīng)過多年的摸索，不斷總結(jié)實踐經(jīng)驗，目前為止三相異步電動機的檢修質(zhì)量和判斷故障點的速度都得到了很大的提高，得到了廣大客戶的認(rèn)可。三相異步電動機又叫感應(yīng)電動機，它是一種結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、使用和維護方便、運行可靠的電動機，它主要是：由定子和轉(zhuǎn)子組成。目前絕大多數(shù)動力設(shè)備，如機床、起重設(shè)備、運輸機械、鼓風(fēng)機、各種泵類以及日常生活中的電扇、醫(yī)療設(shè)備等裝置中廣泛應(yīng)用。三相異步電動機要定期檢修，方能保證可靠運行。它的檢修有一般維修，也有恢復(fù)性大修。隨著使用年限的增長，使用數(shù)量的增多，損壞情況也不斷增加，恢復(fù)性大修數(shù)量也逐年上升。
2 結(jié)構(gòu)特點及損壞情況
三相異步電動機是由固定部分—定子和轉(zhuǎn)動部分—轉(zhuǎn)子組成的，定子與轉(zhuǎn)子之間留有相對運動所必須的空氣隙。定子是電動機的靜止部分，主要由定子鐵心、定子繞組和機座等部件組成。定子鐵心它作為電動機的磁路，一般由0.35～0.5mm的硅鋼片疊壓而成，鋼片的表面涂有絕緣漆，內(nèi)圓表面沖有均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放定子繞組。定子繞組的作用是通入三相交流電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。通常繞組是用高強度漆包線繞制成各種型式的線圈，嵌入定子槽內(nèi)。機座是固定定子鐵心和定子繞組，并以兩個端蓋支承轉(zhuǎn)子，同時起到保護整個電動機和發(fā)散電動機運行中所產(chǎn)生熱量的作用。轉(zhuǎn)子是電動機的旋轉(zhuǎn)部分，主要由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸、端蓋等部件組成。轉(zhuǎn)子鐵心它作為電動機的磁路是由0.35～0.5mm的硅鋼片疊壓而成，固定在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子表面沖有均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組用以切割定子磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電流，并在旋轉(zhuǎn)磁場作用下使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)軸用以傳遞轉(zhuǎn)矩，支撐轉(zhuǎn)子的重量，一般由鋼及合金經(jīng)過機械加工而成。端蓋一般為鑄鐵件裝在機座的兩側(cè)，起支撐轉(zhuǎn)子的作用。三相異步電動機主要有下面幾種損壞情況：（1）滾動軸承安裝不正確造或潤滑脂不合適，造成軸和軸承發(fā)生磨擦，使軸磨損嚴(yán)重而損壞。（2）定子繞組損壞。主要原因是電機過載、匝間、相間、短路、對地?fù)舸┑仍斐啥ㄗ永@組損壞。
3 三相電動機的定期檢修
為了避免和減少三相異步電動機突然損壞事故，三相異步電動機需要定期保養(yǎng)和檢修。如遇有電動機過熱和定子繞組絕緣太低時，須立即進行檢修。三相異步電動機的檢修方法是：將電動機進行解體，對各零件先進行清理，再對它們作表觀檢查，是否有異常。然后對關(guān)鍵部位的尺寸進行測量，對電機繞組作電氣檢查。
（1）機械檢查。檢查電機的外殼和端蓋是否有裂縫現(xiàn)象，如有裂縫應(yīng)進行焊接和更換。檢查轉(zhuǎn)子由一側(cè)到另一側(cè)的軸向游隙，測量時將長500~600mm的塞
尺，塞入定、轉(zhuǎn)子之間，按4個或8個等分位置來測量氣隙，然后取其平均值。表1列出了三相異步電動機氣隙大小的參考數(shù)值，該數(shù)值系指兩邊尺寸的總和。如平均值與參考值偏差較大，則應(yīng)檢查轉(zhuǎn)軸是否彎曲，裝配工藝是否妥當(dāng)。另外用手撥動轉(zhuǎn)子，看是否能轉(zhuǎn)動，如轉(zhuǎn)不動看是否有異物卡住，軸承是否良好。然后根據(jù)情況更換軸承、軸套。測量檢查葉輪的上、下外止口和與它們相配合的環(huán)及電機內(nèi)徑的尺寸，這兩個配合間隙是否在檢修標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，超差時需更換零件或采取其它措施（如：堆焊、鑲套）使配合間隙達(dá)到規(guī)定要求。否則將影響電機的性能、軸向平衡力等。觀察檢查定、轉(zhuǎn)子的表觀情況，尤其要注意焊縫處有無異常情況。
（2）電氣檢查。直流電阻檢查：三相電阻的不平衡度不得超過2%。絕緣電阻檢查：三相異步電動機繞組的絕緣電阻一般能達(dá)到100MΩ以上。如低于5MΩ時需分析原因，絕緣是否受潮，或繞組因絕緣不好而接地等，如經(jīng)電橋?qū)嶒灆z測三相電阻平衡無問題，則純屬絕緣受潮，需進行干燥處理，如定子三相電阻不平衡，則需對電機線圈三相分別做對地耐壓實驗及匝間實驗，查出接地點。多采用F級絕緣。漆包線，槽絕緣、槽楔、絕緣套管、引接線及浸漬漆等均需采用H級絕緣的材料。75kW以下的定子繞組更換大多采用B級絕緣。漆包線，槽絕緣、槽楔、絕緣套管、引接線及浸漬漆等均需采用B級絕緣的材料。電機更換繞組的原則是：按原樣修復(fù)，尤其是線圈匝數(shù)不可隨意變動，匝數(shù)變化將明顯影響電機的主要性能，線徑則只要接近原總面積即可，繞組形式、線圈跨距也不要變動。
（3）總裝和檢查性試驗。在完成定、轉(zhuǎn)子的修理后，備好合格的軸承、軸套、密封圈等即可進行總裝。裝配完成后用手轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)動應(yīng)均勻、靈活，轉(zhuǎn)子應(yīng)
有一定的軸向竄動量，其竄動量應(yīng)在檢修標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)：完成總裝后再檢查一下直流電阻和絕緣電阻等，認(rèn)為電氣性能正常后，將三相異步電動機做耐壓實驗，最后進行試運轉(zhuǎn)觀察其電流、轉(zhuǎn)速、振動等有無異常。
4 三相異步電動機的恢復(fù)性大修
繞組損壞的三相異步電動機，需進行恢復(fù)性大修。損壞情況一般是定子繞組發(fā)生對地、相間擊穿，線圈匝間短路，過載而造成繞組燒毀。均需更換定子線圈。
（1）定子繞組更換 75kW以上的定子繞組更換大電動機的容量k W/0.5～0.75/1～2/2～7.5/10～15/20～40/50～75/100～180/200～250/正常氣隙:m m/
0.25/0.30/0.35/0.40/0.50/0.65/0.80/1.00//增大的氣隙/m m/0.40/0.50/
0.65/0.65/0.80/1.00/1.25/1.50//正常氣隙:m m/0.30/0.35/0.50/0.65/0.80/
1.00/1.25/1.50//增大的氣隙:m m/0.50/0.50/0.80/1.00/1.25/1.50/1.75/
5 電動機單相運行產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施
１、熔斷器熔斷
⑴故障熔斷：主要是由于電機主回路單相接地或相間短路而造成熔斷器熔斷。
預(yù)防措施：選擇適應(yīng)周圍環(huán)境條件的電動機和正確安裝的低壓電器及線路，并要定期加以檢查，加強日常維護保養(yǎng)工作，及時排除各種隱患。
⑵非故障性熔斷：主要是熔體容量選擇不當(dāng)，容量偏小，在啟動電動機時，受啟動電流的沖擊，熔斷器發(fā)生熔斷。
熔斷器非故障性熔斷是可以避免的，不要片面認(rèn)為在能躲過電機的啟動電流的情況下，熔體的容量盡量選擇小一些的，這樣才能夠保護電機。我們要明確一點那就是熔斷器只能保護電動機的單相接地和相間短路事故，它絕不能作為電動機的過負(fù)荷保護。
２、正確選擇熔體的容量
一般熔體額定電流選擇的公式為：額定電流＝Ｋ×電動機的額定電流
⑴耐熱容量較大的熔斷器（有填料式的）Ｋ值可選擇1.5～2.5。⑵耐熱容量較小的熔斷器Ｋ值可選擇４～６。對于電動機所帶的負(fù)荷不同，Ｋ值也相應(yīng)不同，如電動機直接帶動風(fēng)機，那么Ｋ值可選擇大一些，如電動機的負(fù)荷不大，Ｋ值可選擇小一些，具體情況視電機所帶的負(fù)荷來決定。此外，熔斷器的熔體和熔座之間必需接觸良好，否則會引起接觸處發(fā)熱，使熔體受外熱而造成非故障性熔斷。
在安裝電動機的過程中，應(yīng)采用恰當(dāng)?shù)慕泳€方式和正確的維護方法。
⑴對于銅、鋁連接盡可能使用銅鋁過渡接頭，如沒有銅鋁接頭，可在銅接頭出掛錫進行連接。
⑵對于容量較大的插入式熔斷器，在接線處可加墊薄銅片（0.2mm），這樣的效果會更好一些。⑶檢查、調(diào)整熔體和熔座間的接觸壓力。⑷接線時避免損傷熔絲，緊固要適中，接線處要加墊彈簧墊圈。
３、主回路方面易出現(xiàn)的故障
⑴接觸器的動靜觸頭接觸不良。其主要原因是：接觸器選擇不當(dāng)，觸頭的滅弧能力小，使動靜觸頭粘在一起，三相觸頭動作不同步，造成缺相運行。預(yù)防措施：選擇比較適合的接觸器。⑵使用環(huán)境惡劣如潮濕、振動、有腐蝕性氣體和散熱條件差等，造成觸頭損壞或接線氧化，接觸不良而造成缺相運行。預(yù)防措施：選擇滿足環(huán)境要求的電氣元件，防護措施要得當(dāng)，強制改善周圍環(huán)境，定期更換元器件。⑶不定期檢查，接觸器觸頭磨損嚴(yán)重，表面凸凹不平，使接觸壓力不足而造成缺相運行。預(yù)防措施：根據(jù)實際情況，確定合理的檢查維護周期，進行嚴(yán)細(xì)認(rèn)真的維護工作。⑷熱繼電器選擇不當(dāng)，使熱繼電器的雙金屬片燒斷，造成缺相運行。預(yù)防措施：選擇合適的熱繼電器，盡量避免過負(fù)荷現(xiàn)象。⑸安裝不當(dāng)，造成導(dǎo)線斷線或?qū)Ь€受外力損傷而斷相。預(yù)防措施：在導(dǎo)線和電纜的施工過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行“規(guī)范”嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，文明施工。⑹電器元件質(zhì)量不合格，容量達(dá)不到標(biāo)稱的容量，造成觸點損壞、粘死等不正常的現(xiàn)象。預(yù)防措施：選擇適合的元器件，安裝前應(yīng)進行認(rèn)真的檢查。⑺電動機本身質(zhì)量不好，線圈繞組焊接不良或脫焊；引線與線圈接觸不良。預(yù)防措施：選擇質(zhì)量較好的電動機。
4 單相運行的分析
根據(jù)電動機接線方式的不同，在不同負(fù)載下，發(fā)生單相運行的電流也不同，因此，采取的保護方式也不同。//例如：Ｙ型接線的電動機發(fā)生單相運行時，其電機相電流等于線電流，其大小與電動機所帶的負(fù)載有關(guān)。//當(dāng)△型接線的電動機內(nèi)部斷線時，電動機變成∨型接線，相電流和線電流均與電動機負(fù)載成比例增長，在額定電流負(fù)載下，兩相相電流應(yīng)增大1.5倍，一相線電流增加到1.5倍，其它兩相線電流增加√３／２倍。//當(dāng)△型接線的電動機外部斷線時，此時電動機兩相繞組串聯(lián)后與第三組繞組并聯(lián)接于兩相電壓之間，線電流等于繞組并聯(lián)之路電流之和，與電動機負(fù)荷成比例增長，在額定負(fù)載情況下，線電流增大３／２倍，串接的兩繞組電流不變，另外一相電流將增大１／２倍。//在輕載情況下，線電流從輕電流增加到額定電流，接兩相繞組電流保持輕載電流不變，第三相電流約增加1.2倍左右。//所以角型接線的電動機在單相運行時，其線電流和相電流不但隨斷線處的不同發(fā)生變化，而且還根據(jù)負(fù)載不同發(fā)生變化。//綜上所述，造成電動機單相運行的原因無非是以下的幾種原因造成的：１、環(huán)境惡劣或某種原因造成一相電源斷相。２、保險非正常性熔斷。
３、啟動設(shè)備及導(dǎo)線、觸頭燒傷或損壞、松動，接觸不良，選擇不當(dāng)?shù)仍斐呻娫磾嘁幌唷?
４、電動機定子繞組一相斷路。５、新電機本身故障。６、啟動設(shè)備本身故障。
6 其他常見的電機故障及排除方法
（1）通電后電動機不能轉(zhuǎn)動，但無異響，也無異味和冒煙。則檢查電源回路開關(guān)，熔絲、接線盒處是否有斷點，如有則進行修復(fù)。（2）通電后電動機不轉(zhuǎn)，然后熔絲燒斷則說明可能缺一相電源或定子繞組相間短路、定子繞組接地、定子繞組接線錯誤等原因。然后一一排除這些故障。首先檢查刀閘是否有一相未合好，電源回路是否有一相斷線，如有則進行修復(fù)電源回路，若無則用兆歐表、萬用表、耐壓機、匝間試驗儀、電橋逐一排除查找出故障點。（3）電動機空載電流不平衡，三相相差大則可能是重繞時，定子三相繞組匝數(shù)不相等、繞組首尾端接錯、電源電壓不平衡、繞組存在匝間短路、線圈反接等故障。通過繞組匝間沖擊耐電壓試驗儀、電橋試驗等逐一排除和消除這些故障。（4）電動機空載電流平衡，但數(shù)值大。可能是修復(fù)時，定子繞組匝數(shù)減少過多，或Y接電動機誤接為Δ，或電機裝配中，轉(zhuǎn)子裝反，使定子鐵芯未對齊，有效長度減短。或大修拆除舊繞組時，使用熱拆法不當(dāng)，使鐵芯燒損。這些問題則通過逐一排除進行修復(fù)，若是匝數(shù)減少的問題，則重繞定子繞組恢復(fù)正確匝數(shù)。若是接法錯誤，則改接為Y，若是裝配錯誤和鐵芯燒損則重新裝配，檢修鐵芯等來解決。
7 結(jié) 論
通過對三相異步電動機的維修，不斷總結(jié)實踐經(jīng)驗，使我對電動機的質(zhì)量有了很大的提高。我們不僅初步理順了電動機的管理體制，建立了一套較規(guī)范的檢修管理流程，使維修工作走上規(guī)范化管理道路。
參考文獻(xiàn)：
1 彭鴻才 《電機原理及拖動基礎(chǔ)》 北京郵電大學(xué)出版社
2 劉宗富 《電機學(xué)》 北京冶金工業(yè)出版社
3 李發(fā)海 《電機與拖動基礎(chǔ)》 北京清華大學(xué)出版社
發(fā)布時間：2011-11-11 16:56:27