三相异步电动机的常见故障分析及处理

南京铁道职业技术学院毕 业 论 文题 目： 三相异步电动机 常见故障的分析及处理 系 ： 铁道动力与工程学院 专 业： 机车车辆（动车组 班 级： 动车组0912 指导者： 李爱惠 评阅者： 2012年 1 月 毕业设计（论文）中文摘要三相异步电动机常见故障的分析及处理摘要 三相异步电动机与其他电机相比较，具有结构简单，制造方便，运行可靠，价格低廉等一系列优点；还具有较高的运行效率和较好的工作特性，能满足各行各业大多数生产机械的传动要求。异步电动机还便于派生成各种专用特殊要求的形式，以适应不同生产条件的需要。本文讲诉三相异步电动机的工作原理，基本结构。然后针对定子绕组的基本知识，绕组的感应电动势等进行讨论。然后针对三相交流异步电动机的定子绕组常见故障进行分析介绍。当我们掌握故障分析与处理方法后，便于及时发现某些故障的前兆，预防故障的发生和防止事故的扩大。正确地进行故障分析，准确找出事故的原因，本着科学的事实求是的态度分析故障从而拿出最好的解决措施，减少故障发生率，使三相异步电动机的运作合理高效可靠。 关键词 三相异步电动机 定子绕组 结构原理 故障分析 处理及预防措施第1页 共1页目 次1引言12三相异步电动机的组成12.1定子（静止部分）12.2转子（旋转部分）12.3三相异步电动机的其它附件23三相异步电动机的工作原理24三相异步电动机定子绕组常见故障24.1接地故障24.2短路故障34.3 断路故障54.4 绕组接错故障65三相异步电动机定子绕组故障的应急处理66三相异步电动机维护保养76.1 启动前的准备和检查76.2 维护7结 论9致 谢10参 考 文 献11第11页 共11页1 引言随着全国铁路第六次大提速在2007年4月18日零时正式拉开序幕，电力机车在中国铁路上占据主导位置。中国走向高铁时代，电力牵引机车在国家战略与国家发展上更是必不可少。电力机车具有功率大、过载能力强、牵引力大、速度快、整备作业时间短、维修量少、运营费用低、便于实现多机牵引、能采用再生制动以及节约能量等优点。采用三相交流电动机牵引的电力机车从接触网上引入单相交流电，首先把单相交流电整流成直流电，然后再把直流电逆变成可以使频率变化的三相交流电供三相异步电动机使用。这种机车具有优良的牵引能力，很有发展前途。 本论文分析了三相异步电动机定子绕组经常出现的故障，进行研究，根据三相异步电动机的工作环境和原理，对电机出现的常见故障进行分析，从而找出相应的预防及处理措施，并给出了一些日常维护的方法。2 三相异步电动机的组成三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结构是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件。2.1定子（静止部分）1、定子铁心 作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。 构造：定子铁心一般由0.350.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。2、定子绕组 作用：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。 构造：由三个在空间互隔120电角度、对称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。3、机座 作用：固定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。 构造：机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。 2.2转子（旋转部分）1、转子铁心： 作用：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。 构造：所用材料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。2、转子绕组 作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。 构造：分为鼠笼式转子和绕线式转子。 2.3三相异步电动机的其它附件1、端盖：支撑作用。2、轴承：连接转动部分与不动部分。 3、轴承端盖：保护轴承。4、风扇：冷却电动机。3 三相异步电动机的工作原理当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。4 三相异步电动机定子绕组常见故障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故障、短路故障、开路故障、接线错误故障。这些故障轻则使电动机不能正常工作，严重时不但危及设备的安全，影响生产，而且还会对人身安全造成危害。现在分别说明故障现象、产生的原因及检查方法。4.1接地故障1.接地故障：指由于嵌线工艺不当而将槽口底部绝缘压破、槽口绝缘封闭不良，槽绝缘损伤等，均会引起导线裸铜（或铝）与铁心机壳接通，造成定子绕组接地故障。2.产生接地故障原因：A.绕组受潮，绝缘物失去绝缘作用。特别是长期搁置不用的电机，往往容易出现这类故障；B.电动机长期过载运行，绝缘物老化、开裂、脱落；C.嵌线时绝缘物受损伤；E.绕组端部碰端盖；F.引出线绝缘损坏，与壳体相撞；G.定、转子相擦，引起绝缘物损坏；H.绕组绝缘受雷击损坏等。3.检查方法(1)观察法。通过目测绕组端部及线槽内绝缘物观察有无损伤和焦黑的痕迹。 (2)万用表检查法。用万用表低阻档检查，读数很小，则为接地。 (3)兆欧表法。根据不同的等级选用不同的兆欧表测量每组电阻的绝缘电阻，若读数为零，则表示该项绕组接地，但对电机绝缘受潮或因事故而击穿，需依据经验判定，一般说来指针在“”处摇摆不定时，可认为其具有一定的电阻值。 (4)试灯法。如果试灯亮，说明绕组接地，若发现某处伴有火花或冒烟，则该处为绕组接地故障点。若灯微亮则绝缘有接地击穿。若灯不亮，但测试棒接地时也出现火花，说明绕组尚未击穿，只是严重受潮。也可用硬木在外壳的止口边缘轻敲，敲到某一处等一灭一亮时，说明电流时通时断，则该处就是接地点。 (5)电流穿烧法。用一台调压变压器，接上电源后，接地点很快发热，绝缘物冒烟处即为接地点。应特别注意小型电机不得超过额定电流的两倍，时间不超过半分钟；大电机为额定电流的20%-50%或逐步增大电流，到接地点刚冒烟时立即断电。 (6)分组淘汰法。对于接地点在铁芯心里面且烧灼比较厉害，烧损的铜线与铁芯熔在一起。采用的方法是把接地的一相绕组分成两半，依此类推，最后找出接地点。 此外，还有高压试验法、磁针探索法、工频振动法等4.定子绕组接地故障的处理方法(1)绕组受潮引起接地的应先进行烘干，当冷却到6070左右时，浇上绝缘漆后再烘干。 (2)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。 (3)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。 4.2短路故障1. 短路故障：短路故障又分为匝间短路、线圈与线圈之间短路、极相组处短路和间短路。2.产生短路故障的原因：A.嵌线不熟练，造成电磁线绝缘损坏；B.绕组受潮，过高的电压使得绝缘击穿；C.电动机长期过载，电流大，使绝缘老化，失去绝缘作用；D.连接线绝缘不良或绝缘被损坏；E.端部或间层绝缘没能垫好；F.雷击或过电压使得绝缘损坏；G. 金属异物落入电动机内部和油污过多； H. 转子与定子绕组端部相互摩擦造成绝缘损坏。3.检查方法(1)外部观察法。观察接线盒、绕组端部有无烧焦，绕组过热后留下深褐色，并有臭味。 (2)探温检查法。空载运行20分钟(发现异常时应马上停止)，用手背摸绕组各部分是否超过正常温度。 (3)通电实验法。用电流表测量，若某相电流过大，说明该相有短路处。 (4)电桥检查。测量个绕组直流电阻，一般相差不应超过5%以上，如超过，则电阻小的一相有短路故障。 (5)短路侦察器法。被测绕组有短路，则钢片就会产生振动。 (6)万用表或兆欧表法。测任意两相绕组相间的绝缘电阻，若读数极小或为零，说明该二相绕组相间有短路。 (7)电压降法。把三绕组串联后通入低压安全交流电，测得读数小的一组有短路故障。 (8)电流法。电机空载运行，先测量三相电流，在调换两相测量并对比，若不随电源调换而改变，较大电流的一相绕组有短路。 4.定子绕组短路故障的处理方法(1)短路点在端部。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。 (2)短路在线槽内。将其软化后，找出短路点修复，重新放入线槽后，再上漆烘干。 (3)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。 (4)绕组短路点匝数超过1/12时，要全部拆除重绕。4.3 断路故障1.断路故障：断路故障有一相断路、匝间断路、并联分路处短路和并联几根中一根断路等。2.产生断路故障的原因A.在检修和维护保养时碰断或制造质量问题；B.接头焊接不好，电机过热后脱落；C.受机械力的影响，将线碰撞或拉断；D.匝间短路没有及时发现，电动机长期运行且发热后导致导体熔断。3.检查方法(1)观察法。断点大多数发生在绕组端部，看有无碰折、接头出有无脱焊。 (2)万用表法。利用电阻档，对“Y”型接法的将一根表棒接在“Y”形的中心点上，另一根依次接在三相绕组的首端，无穷大的一相为断点；“”型接法的短开连接后，分别测每组绕组，无穷大的则为断路点。 (3)试灯法。方法同前，等不亮的一相为断路。 (4)兆欧表法。阻值趋向无穷大(即不为零值)的一相为断路点。 (5)电流表法。电机在运行时，用电流表测三相电流，若三相电流不平衡、又无短路现象，则电流较小的一相绕组有部分短断路故障。 (6)电桥法。当电机某一相电阻比其他两相电阻大时，说明该相绕组有部分断路故障； (7)电流平衡法。对于“Y”型接法的，可将三相绕组并联后，通入低电压大电流的交流电，如果三相绕组中的电流相差大于10%时，电流小的一端为断路；对于“”型接法的，先将定子绕组的一个接点拆开，再逐相通入低压大电流，其中电流小的一相为断路。 (8)断笼侦察器检查法。检查时，如果转子断笼，则毫伏表的读数应减小。 4.定子绕组断路故障的处理方法(1)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。 (2)绕组由于匝间、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。 (3)对断路点在槽内的，属少量断点的做应急处理，采用分组淘汰法找出断点，并在绕组断部将其连接好并绝缘合格后使用。 (4)对笼形转子断笼的可采用焊接法、冷接法或换条法修复。4.4 绕组接错故障1.绕组接错故障：绕组接错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。2.产生绕组接错故障的原因A.误将“”型接成“Y”型；B.维修保养时三相绕组有一相首尾接反；C.减压启动是抽头位置选择不合适或内部接线错误；D.新电机在下线时，绕组连接错误；E.旧电机出头判断不对。 3. 检修方法(1)滚珠法。 如滚珠沿定子内圆周表面旋转滚动，说明正确，否则绕组有接错现象。 (2)指南针法。如果绕组没有接错，则在一相绕组中，指南针经过相邻的极(相)组时，所指的极性应相反，在三相绕组中相邻的不同相的极(相)组也相反；如极性方向不变时，说明有一极(相)组反接；若指向不定，则相组内有反接的线圈。 (3)万用表电压法。按接线图，如果两次测量电压表均无指示，或一次有读数、一次没有读数，说明绕组有接反处。 (4)常见的还有干电池法、毫安表剩磁法、电动机转向法等。 4.处理方法(1)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。 (2)引出线错误的应正确判断首尾后重新连接。 (3)减压启动接错的应对照接线图或原理图，认真校对重新接线。 (4)新电机下线或重接新绕组后接线错误的，应送厂返修。 (5)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。 (6)把“Y”型接成“”型或匝数不够，则空载电流大，应及时更正。5 三相异步电动机定子绕组故障的应急处理1. 绕组出现短路故障时的应急处理：讲经检查找出的该短路线圈的后侧端部线匝全部间断，并把各线头上的绝缘刮净后扭接在一起，再用绝缘包好。应该注意的是线头扭接时一根都不能漏接，以免线圈内存在的短路线匝产生感应电流而发热。2. 绕组出现断路故障时的应急处理：如果绕组内部断路点无法找出，那么可将断路线圈的所有线匝在其后侧端部短接起来。3. 绕组出现接地故障时的应急处理：首先将有接地故障的线圈从绕组脱开，并把接地线圈与相邻线圈的接头拆开，然后再套上绝缘套管绑牢，然后将同一级相组内的其余线圈依序串接起来即可。如果该接地的线圈不止一处的话，那么可以将该线圈在其端接处剪断并包好绝缘。 6 三相异步电动机维护保养6.1 启动前的准备和检查1、检查电动及启动设备接地是否可靠和完整，接线是否正确与良好。2、检查电动机铭牌所示电压、频率与电源电压、频率是否相符。3、新安装或长期停用的电动机启动前应检查绕组相对相、相对地绝缘电阻。绝缘地那组应大于0.5兆欧，如果低于此值，须将绕组烘干。4、对绕线型转子应检查其集电环上的电刷装置是否能正常工作，电刷压力是否符合要求。5、检查电动机转动是否灵活，滑动轴承内的油是否达到规定油位。6、检查电动机所用熔断器的额定电流是否符合要求。7、检查电动机各紧固螺栓及安装螺栓是否拧紧。上述各检查全部达到要求后，可启动电动机。电动机启动后，空载运行30分钟左右，注意观察电动机是否有异常现象，如发现噪声、震动、发热等不正常情况，应采取措施，待情况消除后，才能投入运行。启动绕线型电动机时，应将启动变阻器接入转子电路中。对有电刷提升机构的电动机，应放下电刷，并断开短路装置，合上定子电路开关，扳动变阻器。当电动机接近额定转速时，提起电刷，合上短路装置，电动机启动完毕。6.2 维护1、电动机应经常保持清洁，不允许有杂物进入电动机内部；进风口和出风口必须保持畅通。2、用仪表监视电源电压、频率及电动机的负载电流。电源电压、频率要符合电动机铭牌数据，电动机负载电流不得超过铭牌上的规定值，否则要查明原因，采取措施，不良情况消除后方能继续运行。3、采取必要手段检测电动机各部位温升。4、对于绕相型转子电机，应经常注意电刷与集电环间的接触压力、磨损及火花情况。电动机停转时，应断开定子电路内的开关，然后将电刷提升机构扳到启动位置，断开短路装置。5、电动机运行后定期维修，一般分小修、大修两种。小修属一般检修，对电动机启动设备及整体不作大的拆卸，约一季度一次，大修要将所有传动装置及电动机的所有零部件都拆卸下来，并将拆卸的零部件作全面的检查及清洗，一般一年一次。结 论本文主要通过对三相异步电动机的结构和原理的分析，不断总经验，从本质上分析三相异步电动机发生常见故障