发动机异响特性的分析与诊断VIP

中 北 大 学毕 业 论 文三相异步电动机常见故障分析与处理学生姓名： 王小娟 号： 65A02 学 院： 中北大学成人教育学院 函授站点： 阳 泉 函 授 站 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 2009 年 10 月 中北大学成人教育学院 2009 届毕业论文10三相异步电动机常见故障分析与处理摘 要为减少三相异步电动机发生故障后，处理时间长等原因，对三相异步电动机的起动应该考虑因素、电动机的降压起动机电气制动进行了简单介绍，并对三相异步电动机的常见故障进行了分析，并对常见故障找出了造成的原因及排除法方法，共列举了13 种常见故障，通过详细介绍，对发生故障后的排除缩短了大量的时间。关键字：电动机，故障，原因，处理中北大学成人教育学院 2009 届毕业论文10目 录1 引言12 三相异步电动机启动考虑因素13 三相异步电动机的降压起动14 电动机的电气制动25 电动机的调速36 电动机故障原因及排除方法36.1 通电后电动机不能转动，但无异响，也无异味和冒烟36.2 通电后电动机不转，然后熔丝烧断36.3 通电后电动机不转有嗡嗡声46.4 电动机起动困难，额定负载时，电动机转速低于额定转速较多46.5 电动机空载电流不平衡，三相相差大4 6.6 电动机空载，过负载时，电流表指针不稳，摆动46.7 电动机空载电流平衡，但数值大46.8 电动机运行时响声不正常，有异响56.9 运行中电动机振动较大56.10 轴承过热56.11 电动机过热甚至冒烟5中北大学成人教育学院 2009 届毕业论文106.12 电动机异常噪声或震动大76.13 电动机温升过高或冒烟77 结束语88 参考文献99 致谢10中北大学成人教育学院 2009 届毕业论文101 引言三相异步电动机应用广泛，但通过长期运行后，会发生各种故障，及时判断故障原因，进行相应处理，是防止故障扩大，保证设备正常运行的一项重要的工作。交流异步电动机又称感应电动机，是工农业生产机械中使用最广泛的一种电动机。它有两种基本型式，笼形转子型和绕线转子型。异步电动机具有一系列有点：结构坚固、运行可靠、维护方便、价格便宜、转子惯性小、可直接使用交流电源而不需要变流设备等。但其调速性能差。2 三相异步电动机起动考虑因素笼形转子异步电动机具有转子结构坚实、效率高、价格低、控制设备简单和维护使用方便等优点，因此在各种应用领域中使用最为广泛。但这种电动机的启动性能较差，启动转矩低而启动电流很大。因此选择使用时应考虑启动问题。即：（1） 启动转矩应大于负责静转矩；（2） 启动电流在供电电网上造成的瞬间压降不能超过容许值；（3） 在启动过程中电动机内的能量损失要小。通过各种分析认证，得出两个结论：（1）三相异步电动机在启动过程中转子回路的能量损耗主要决定于拖动系统的机械惯量；（2）在启动过程中定子绕组的能力损耗与定子绕组电阻和转子回路电阻的比值有关。拖动系统的机械惯量包括电动机转子本身的转动惯量，所以即使电动机轴上不带任何机械负载，其启动次数也要受到转子本身转动惯量的限制。因此在采煤机、装岩机、起重机、牵引绞车等启动频繁的机械上使用的电动机都有其结构特点，如为了减少转子本身的转动惯量，把转子做出细长的；转子回路电阻较大，以降低启动电流倍数，同时可使定子绕组的能力损耗减小；在转子槽形设计上使电动机的机械特性具有较高的启动转矩和过载能力，以减少启动时间，减少转子回路的能量损耗。3 三相异步电动机的降压起动中北大学成人教育学院 2009 届毕业论文10三相异步电动机最简单的启动方法为直接全压启动。但往往由于电压容量的限制不允许直接启动，这时就需要采用降压启动，以减少启动电流的冲击。常有的降压方法有三种：（1） 电阻降压（2） 电抗器降压（3） 自耦变压器降压降压启动必须满足两个条件：（1） 启动时电网电压降落不得超过允许值；（2） 启动转矩必须满足生产机械启动的要求。三相异步电动机一般用于需要经常启动、调速和启动转矩较大的生产机械上，如提升机、各种绞车等。有时也用于某些长时运行但启动困难的机械上，如扇风机、压风机、大型胶带输送机等。三相异步电动机的启动过程与直流电动机电枢回路串电阻的启动过程相似。在启动过程中，随着电动机转速的升高，需要逐渐减少转子回路电阻，即通过接触器将转子逐段短接。根据转子电阻切除的方法不同，分为三相平衡切除和不平衡切除两类。多数情况采用平衡切除方式，不平衡切除方式只是在某些不经常启动或容量较小的设备上使用，且多为手动控制。4 电动机的电气制动在电力拖动系统中有两种制动措施：机械制动器和电气制动。电气制动较机械制动有制动力较均匀，制动力易于调整，没有摩擦部分便于维护等优点。在机械惯性大，起停频繁或带位势负载的生产机械上，除了必须装备机械制动器外，还应采用电气制动。常用的电气制动方式有以下三种：（1）发电反馈制动：电动机在某种外负载作用下，转速超过同步转速时，电动机的电磁转矩方向与其旋转方向相反，此时电动机工作于发电状态，把外界加在轴上的机械能转变为电能，传送到电网中去，这种运行状态称为发电反馈制动。（2）反接制动：在运转中的异步电动机，若将其定子三相电源任意调换两相，则定子磁场旋转方向方向，此时电动机转子的转向与旋转磁场方向相反，即电动机过渡中北大学成人教育学院 2009 届毕业论文10到反接制动状态。反接制动可用于下列两种情况：减速制动；以低于同步转速的速度下放重物。（3）动力制动：动力制动是矿井提升机和绞车上广泛使用的一种电气制动。将正在运行中的异步电动机的定子绕组与供电电网断开，并迅速接到一个直流电源上，在定子绕组中通入直流励磁电流，产生不旋转的磁场，转子在外力的作用下运动，其导线与磁场相切割产生感应电势，在转子回路产生电流，此电流与气息磁通相作用，产生制动转矩。在制动过程中外负载的能量（位能和动能）通过电动机转变为电能，消耗于转子回路中。5 电动机的调速异步电动机调速性能较差的问题，一直为人们所重视。半个多世纪以来，无数科技工作者为改善交流电动机的调速性能进行了大量的工作，提出过各种各样的方案。但大多数方案由于技术上不成熟，或技术经济不经合理而不能推广应用。自本事件 60年代以来由于电力半导体器件和变流技术的迅速发展，为交流电动机调试的发展和推广使用创造了有力条件。可以讲交流异步电动机的调速方法分为两类：（1）改变定子旋转磁场速度；（2）改变转差率。属于第一类的方法有：改变定子供电电源的频率；改变极对数；属于第二类的方法有：改变定子电源、转子回路串入附加电阻或阻抗、转子回路引入外加电势等。除上述基本调速方法外，在矿山企业中还有一些调速方法在实际使用。 （1）双电动机拖动，其优点是运行效率高、调速特性较好、工作可靠性提高、重量轻。 （2）电磁离合器拖动系统。6 电动机故障原因及排除方法6.1 通电后电动机不能转动，但无异响，也无异味和冒烟。 1故障原因电源未通（至少两相未通） ；熔丝熔断（至少两相熔断） ；过流继电器调得过小；控制设备接线错误。2故障排除检查电源回路开关，熔丝、接线盒处是否有断点，修复；检查熔丝型号、熔断原因，换新熔丝；调节继电器整定值与电动机配合；改正接线。中北大学成人教育学院 2009 届毕业论文106.2 通电后电动机不转，然后熔丝烧断 1故障原因缺一相电源，或定干线圈一相反接；定子绕组相间短路；定子绕组接地；定子绕组接线错误；熔丝截面过小；电源线短路或接地。 2故障排除检查刀闸是否有一相未合好，可电源回路有一相断线；消除反接故障；查出短路点，予以修复；消除接地；查出误接，予以更正；更换熔丝；消除接地点。6.3 通电后电动机不转有嗡嗡声l故障原因定、转子绕组有断路（一相断线）或电源一相失电；绕组引出线始末端接错或绕组内部接反；电源回路接点松动，接触电阻大；电动机负载过大或转子卡住；电源电压过低；小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬；轴承卡住。 2故障排除查明断点予以修复；检查绕组极性；判断绕组末端是否正确；紧固松动的接线螺丝，用万用表判断各接头是否假接，予以修复；减载或查出并消除机械故障，检查是还把规定的面接法误接为 Y；是否由于电源导线过细使压降过大，予以纠正，重新装配使之灵活；更换合格油脂；修复轴承。 6.4 电动机起动困难，额定负载时，电动机转速低于额定转速较多 1故障原因电源电压过低；面接法电机误接为 Y；笼型转子开焊或断裂；定转子局部线圈错接、接反；修复电机绕组时增加匝数过多；电机过载。2故障排除测量电源电压，设法改善；纠正接法；检查开焊和断点并修复；查出误接处，予以改正；恢复正确匝数；减载。 6.5 电动机空载电流不平衡，三相相差大 1故障原因重绕时，定子三相绕组匝数不相等；绕组首尾端接错；电源电压不平衡；绕组存在匝间短路、线圈反接等故障。 2故障排除重新绕制定子绕组；检查并纠正；测量电源电压，设法消除不平衡；峭除绕组故障。6.6 电动机空载，过负载时，电流表指针不稳，摆动 1故障原因笼型转子导条开焊或断条；绕线型转子故障（一相断路）或电刷、集电环短路装置接触不良。 2故障排除查出断条予以修复或更换转子；检查绕转子回路并加以修复。中北大学成人教育学院 2009 届毕业论文106.7 电动机空载电流平衡，但数值大 1故障原因修复时，定子绕组匝数减少过多；电源电压过高；Y 接电动机误接为 ；电机装配中，转子装反，使定子铁芯未对齐，有效长度减短；气隙过大或不均匀；大修拆除旧绕组时，使用热拆法不当，使铁芯烧损。2故障排除重绕定子绕组，恢复正确匝数；设法恢复额定电压；改接为Y；重新装配；更换新转子或调整气隙；检修铁芯或重新计算绕组，适当增加匝数。6.8 电动机运行时响声不正常，有异响 1故障原因转子与定子绝缘纸或槽楔相擦；轴承磨损或油内有砂粒等异物；定转子铁芯松动；轴承缺油；风道填塞或风扇擦风罩，定转子铁芯相擦；电源电压过高或不平衡；定子绕组错接或短路。2故障排除修剪绝缘，削低槽楔；更换轴承或清洗轴承；检修定、转子铁芯；加油；清理风道；重新安装置；消除擦痕，必要时车内小转子；检查并调整电源电压；消除定子绕组故障。 6.9 运行中电动机振动较大 1故障原因由于磨损轴承间隙过大；气隙不均匀；转子不平衡；转轴弯曲；铁芯变形或松动；联轴器（皮带轮）中心未校正；风扇不平衡；机壳或基础强度不够；电动机地脚螺丝松动；笼型转子开焊断路；绕线转子断路；加定子绕组故障。2故障排除检修轴承，必要时更换；调整气隙，使之均匀；校正转子动平衡；校直转轴；校正重叠铁芯，重新校正，使之符合规定；检修风扇，校正平衡，纠正其几何形状；进行加固；紧固地脚螺丝；修复转子绕组；修复定子绕组。6.10 轴承过热 1故障原因滑脂过多或过少；油质不好含有杂质；轴承与轴颈或端盖配合不当（过松或过紧） ；轴承内孔偏心，与轴相擦；电动机端盖或轴承盖未装平；电动机与负载间联轴器未校正，或皮带过紧；轴承间隙过大或过小；电动机轴弯曲。 2故障排除按规定加润滑脂（容积的 1/3-2/3） ；更换清洁的润滑滑脂；过中北大学成人教育学院 2009 届毕业论文10松可用粘结剂修复，过紧应车，磨轴颈或端盖内孔，使之适合；修理轴承盖，消除擦点；重新装配；重新校正，调整皮带张力；更换新轴承；校正电机轴或更换转子。6.11 电动机过热甚至冒烟 1故障原因电源电压过高，使铁芯发热大大增加；电源电压过低，电动机又发电机定子绕组的电感矩阵是一个时变的双重级数形式的矩阵，将其代入发电机的电压和磁链方程进行数值求解，每一步都需要计算电感矩阵的系数，并且还要求出它的逆矩阵，计算量是相当大的。对此一些文献提出了多种简化计算方法，例如忽略电感系数中二次谐波以上的项；电感参数计算时谐波磁通势只取有限项；避开电机故障的瞬态过程，仅在稳态条件下求解，因此可以不计各次谐波间的相互影响等等。而在文献2中采用了另一种简化方法：只计与第 k 次谐波磁势产生的第 k 次谐波磁密有关的主电感系数（即在式 3 中只取 k=j 的项） ，由此可以得出定子线圈（组）互感的简化一重级数表达式。从定子线圈电感的推导过程中我们知道，严格说来，k 次谐波磁通势会产生多种谐波的磁密，并且谐波次数满足一定的关系 1。因此，在计算单个线圈的电感系数时，忽略第 k 次谐波磁势产生的其它次谐波磁密后计算主电感系数是不严格的，会对单个线圈的电感系数造成较大的误差。但是，对于正常设计的电机，其相绕组一般都采用分布短距绕组，从而大大削弱了相绕组线圈产生的气隙谐波磁场。因此对于正常电机，可以不考虑气隙谐波磁场的影响，在理想电机的条件下进行分析。由此我们可以设想，在研究电机内部定子线圈故障时，对于考虑小匝数短路故障等情况，例如在讨论电机内部故障的继电保护灵敏度校验等时，在式(3)中忽略