三相交流电动机缺相运行产生的原因及保护.doc

浅谈三相交流电动机常见运行故障产生的原因及解决方法

姓名：张建设

时间: 2013年5月

摘要：针对三相异步电动机在工作中发生的故障，分析产生的原因，提出解决办法，并在实际应用中验证，取得了很好的效果，总结成本次的论文。
关键词：电机 缺相 原因 保护
一、前言
参加工作以来，一直从事电气设备安装、调试及现场设备的维修，在工作过程中，我常接触的机电设备就是三相异步电动机，它是设备运行的原动力，异步电动机能否正常运行，与我们的工程质量息息相关，在此，就针对异步电动机常出现的问题进行分析，以便在以后工作中能及时发现问题和解决问题，进而提高我们的工作质量，同时也提高自己的工作技能。
二、电动机运行故障产生的原因及解决方法
异步电动机主要由两大部分组成，一是静止部分，叫定子。另一是旋转部分称为转子。定子部分由机座，定子铁芯和定子绕组组成。转子部分的转子是电动机的转动部分，它在定子绕组旋转磁场的作用下获得一定的转矩而旋转，从而带动机械负载工作，它由转子铁心转子绕组和转子轴组成。按转子结构的不同分为鼠笼式转子绕组和绕线式转子绕组两种。鼠笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。
电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
　　新安装的或停用三个月以上的电机，启动前应做以下检查：1.检查电动机和启动设备的绝缘电阻。用500伏兆欧表（摇表）测定，其绝缘电 阻不得小于0.5兆欧，若小于此值，应进行烘干处理。 2.根据电动机铭牌上的电压，检查电源电压是否相符。3.根据电动机铭牌上的接法（星形或三角形），检查接线是否正确。4.检查电动机外壳的接地或接零保护是否可靠和符合要求。5.检查电动机各螺丝是否拧紧，轴承是否缺油（长期不用的电机），转轴是否灵活。6检查传动装置是否符合要求。皮带松紧是否适度，连接是否紧固。联轴器的螺丝和销子是否紧固。7.检查起动设备是否完好，接线是否正确，规格是否符合电动机的要求。8.检查熔丝是否完好，规格是否符合要求。9.如果是绕线式电机，应检查电刷是否还能使用，与滑环接触是否良好。10.第一次起动应不带负载空转试运行待无问题后，再带上负载试起动，试运行。若试运转中发现有异常声音或不转，应立即停机检查。若空载试起动反转，应将电源线的任意两相或电动机出线的任意两根对调接入再试运转。
电动机过负荷，会使电动机启动困难达不到额定转速，同时电动机电流增大，当超过电动机允许额定电流时，会超过允许温升损坏电动机的绝缘，严重时烧坏电动机，所以不允许电机长时间过负荷。对于40千瓦以上的电动机应在操作地点装设电流表，电压表，可以监视电动机的正常运行以防止故障时烧毁电机。
三相异步电动机电源断一相时，电动机将无法启动。转子左右转动，有强烈的嗡嗡声。若电动机在运行中电源缺一相时，虽然电动机仍能继续转动，但出力将大大降低。在运行中电源缺相，电源由三相变成了单相，定子磁场由三相旋转磁场变成了单相脉动磁场，这一单相脉动磁场可分为两个互为反向的旋转磁场。其中正向旋转磁场将产生一个正向转矩使电动机转子继续旋转，但这一转矩比原来的电磁转矩降低了很多，反向旋转磁场产生了反向制动转矩，它抵消了一部分正向转矩，使本来就降低了的电磁转矩又降低了许多。故使电动机的出力大为降低，如果负载不降低，电动机的定子电流势必增加，引起过热，所以必须停止运行。否则，可能烧毁电动机。另外，反向旋转磁场还会产生附加损耗而使电机发热，所以电动机不允许长时间缺相运行，当电动机在运行中发生电源断相时，应由保护装置使电动机退出运行。
绕组是电动机的组成部分,老化,受潮、受热、受侵蚀、异物侵入、外力的冲击都会造成对绕组的伤害,电机过载、欠电压、过电压,缺相运行也能引起绕组故障。绕组故障一般分为绕组接地、短路、开路、接线错误。
（一）、绕组接地
　 当绕组接地时，机壳带电、控制线路失控、绕组短路发热,致使电动机无法正常运行。
　 引起绕组接地的原因有：绕组受潮后绝缘电阻下降；电动机长期过载运行；金属异物侵入绕组内部损坏绝缘；重绕定子绕组时绝缘损坏碰铁心；绕组端部碰端盖机座；定、转子磨擦引起绝缘灼伤；引出线绝缘损坏与壳体相碰等。
如果绕组受潮引起接地的应先进行烘干,一般使用灯泡烘干法，把电机的转子拆除，将定子垂直放置，把100瓦以上的灯泡悬吊在定子铁芯膛内，灯泡不能过分靠近绕组，以免烤坏线圈绝缘，在电机上面盖上耐热物保温，烘干温度保持在100度左右，烘干24小时左右测量绝缘电阻，当连续6小时能保持合格的阻值时烘干便可以结束。
烘干电动机时要注意以下几点：（1）干燥前应清扫干净，特别是定子腔内。（2）随时调节控制温度，温度不允许超过绕组绝缘等级所允许的最高耐热温度。（3）在加热过程中，为了避免绕组绝缘胀裂，加热温度应逐渐升高，温升速度一般不应超过每小时30摄氏度。(4）非常潮湿或者被水浸湿的电动机，不能用电流加热干燥法。因为温度迅速上升时会使绝缘胀裂，应用外部加热法加热到50至60度时，保持3~4小时，待大部分潮气排除后再加热。
若是绕组端部绝缘损坏时,在接地处重新进行绝缘处理,涂漆,再烘干。 　
当绕组接地点在槽内时,应重绕绕组或更换部分绕组元件。最后应用不同的兆欧表进行测量,满足技术要求即可。
（二）、绕组短路
　　如果电动机长期过载,会使绝缘老化失去绝缘作用；嵌线时造成绝缘损坏；绕组受潮使绝缘电阻下降造成绝缘击穿；端部和层间绝缘材料没垫好或整形时损坏；端部连接线绝缘损坏；过电压或遭雷击使绝缘击穿；转子与定子绕组端部相互摩擦造成绝缘损坏；金属异物落入电动机内部和油污过多等都会导致绕组短路。绕组短路会使定子的磁场分布不均,三相电流不平衡而使电动机运行时振动和噪声加剧,严重时电动机不能启动,而在短路线圈中产生很大的短路电流,导致线圈迅速发热而烧毁。
　　短路点在端部的情况，可用绝缘材料将短路点隔开,也可重包绝缘线,再上漆重烘干。短路点如果在线槽内。将其软化后,找出短路点修复,重新放入线槽后,再上漆烘干。 　
　对短路线匝少于1/12的每相绕组,串联匝数时切断全部短路线,将导通部分连接,形成闭合回路,供应急使用。 绕组短路点匝数超过1/12时,要全部拆除重绕。
（三）、绕组断路
　　绕组断路时电动机不能启动,三相电流不平衡,有异常噪声或振动大,温升超过允许值或冒烟。大多是在检修和维护保养时碰断或制造质量问题。另外绕组各元件、极(相)组和绕组与引接线等接线头焊接不良,长期运行过热脱焊；受机械力和电磁场力使绕组损伤或拉断；匝间或相间短路及接地造成绕组严重烧焦或熔断等。
　如果断路在端部时,连接好后焊牢,包上绝缘材料,套上绝缘管,绑扎好,再烘干。如果绕组是由于匝间、相间短路和接地等原因而造成绕组严重烧焦的一般应更换新绕组。对于断路点在槽内的,属少量断点的做应急处理,采用分组淘汰法找出断点,并在绕组断处将其连接好并且绝缘合格后使用。对于笼形转子断笼的可采用焊接法、冷接法或换条法修复。
（四）、绕组接错
　如果绕组接错会造成不完整的旋转磁场,致使启动困难、三相电流不平衡、噪声大等症状,严重时若不及时处理会烧坏绕组。主要有下列几种情况:某极相中一只或几只线圈嵌反或头尾接错；极(相)组接反；某相绕组接反； 多路并联绕组支路接错；“△”、“Y”接法错误。出现的故障现象是电动机不能启动、空载电流过大或不平衡过大,温升太快或有剧烈振动并有很大的噪声、烧断保险丝等现象。
　当一个线圈或线圈组接反,则空载电流有较大的不平衡,应进厂返修，引出线错误的应正确判断首尾后重新连接；降压启动接错的应对照接线图或原理图,认真校对重新接线；新电机下线或重接新绕组后接线错误的,应送厂返修；定子绕组一相接反时,接反的一相电流特别大,可根据这个特点查找故障并进行维修；把“Y”型接成“△”型或匝数不够,则空载电流大,应改正。根据电动机接线方式的不同，在不同负载下发生缺相运行的电流也不同，因此，采取的保护方式也不同。
三、总结
只要我们在施工时认真安装，在正常运行及维护检修过程中，严格按标准执行，一定可以避免由于电动机故障运行所造成的不必要的经济损失。为了能采用正确的方法进行电动机的故障修理，就必须熟悉电动机常见故障的特点及原因，才能少走弯路，节省时间，尽快地将故障排除，恢复电动机故障，使电动机处于正常的运转状态。做好电动机的定期检查和维护工作，也是保证电动机安全运行，延长寿命的有效措施之一。

参考文献：《电工》 机械工业出版社
《安装与维修技术》 机械工业出版社
《实用电工问答》 金盾出版社
《维修电工必读》 天津科学技术出版社