电机常见故障判断分析与处理.ppt

电机常见故障分析与处理 倪卫平 电动机是将电能转换成机械能的装置 广泛应用于现代各种机械中作为驱动 电动机驱动的优点 减轻繁重的体力劳动 提高生产率 可实现自动控制和远距离操纵 电动机的分类 电动机 直流电动机 交流电动机 他励电动机 并励电动机 串励电动机 复励电动机 同步电动机 异步电动机 三相电动机 单相电动机 交流电动机 异步电动机 三相电动机 电动机 异步电机 异步电机 感应电机 的用途和类型 用途 异步电机主要用作电动机 是应用最广泛的一种电动机 在动力负载中 异步电动机的使用约占85 左右 在工业农业方面 拖动各类机械 三相异步电机 在家用电器方面的电扇 电冰箱 空调机等 单相异步电机 作异步发电机使用 多是单机使用 常用于电网尚未到达的地区 或用于风力发电等特殊场合 按相数 单相 三相 按转子结构 鼠笼式异步电动机 绕线式异步电动机鼠笼式异步电动机结构简单 坚固 成本低 运行性能不如绕线式 绕线式异步电动机通过外串电阻改善电机的起动 调速等性能 类型 优缺点 优点 结构简单 制造 使用和维护方便 运行可靠 效率较高 价格低廉 坚固耐用 缺点 转速不易调节 鼠笼式异步电动机的起动性能较差 功率因数滞后 异步电机的基本类型和基本结构 定子组成 定子铁心 定子绕组 机座三部分构成 定子铁心作用 定子磁路的一部分 嵌放定子绕组 构成 为减少铁耗 铁心一般采用导磁性能好 比损耗小的0 5mm厚的硅钢片叠成 为嵌放定子绕组 定子冲片中均匀地冲制若干个形状相同的槽 槽形 半闭合 小型机 绕组为圆导线 半开口 低压中型机 绕组为成型线圈 开口槽 高压大 中型机 绕组为用绝缘带包扎并浸漆处理过的成型线圈 作用 是电机的电路 它可感应电动势 流过电流 实现机电能量转换 成型线圈 散嵌线圈 定子绕组 机座 转子 组成 铁心 转子绕组 转轴 分类 笼型 绕线式 转子铁心 0 5mm厚的硅钢片冲制叠压而成 作用 电机磁路的一部分 嵌放转子绕组 转子绕组 感应电动势 流过电流 产生电磁转矩 斜槽形式 鼠笼式转子绕组 自己短路的绕组 在转子的每个槽中放有一根导体 铜 铝 导体比铁芯长 在铁芯两端用两个端环将导体短接 形成短路绕组 若将铁芯去掉 剩下的绕组形状似松鼠笼子 故称鼠笼式绕组 绕线式转子绕组 绕线式绕组为对称三相绕组 出线端经滑环 电刷引出电流 特点 可在转子回路串入附加电阻 改善起动性能 调节转速 转轴 电机气隙 气隙 定转子之间的间隙 很小 0 2 1mm 对电机的性能影响很大 气隙大小对电机性能有很大的影响气隙大 磁阻大 励磁电流大 功率因数低 气隙小 为了降低电机的空载电流 励磁电流 提高电机的功率因数 气隙应尽可能地小 如果把感应电机看作变压器 显然 气隙愈小则定子和转子之间的相互感应作用就愈好 但是气隙过小 将使装配困难和运行不可靠 因此允许采用的最小气隙是受加工可能性及机械安全考虑所能达到的最小值所限制 笼型异步电机剖面图 绕线型异步电机剖面图 异步电机的基本工作原理 电动机运行是异步电机最主要的运行方式 异步电动机是如何转动起来的 异步电动机定子上有三相对称的交流绕组 n1 定子的三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时 将在电机气隙空间产生旋转磁场 n1 转子绕组的导体处于旋转磁场中 转子导体切割磁力线 并产生感应电势 判断感应电势方向 右手定则 转子导体通过端环自成闭路 并通过感应电流 感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力 判断电磁力的方向 左手定则 电磁力作用在转子上将产生电磁转矩 并驱动转子旋转 n 根据以上电磁感应原理 异步电动机也叫感应电动机 异步电动机特点 转子实际n与旋转磁场n1不相等 旋转磁场的转速用n1表示 称为同步转速 转子的实际转速用n表示定义转差 n n1 n n n1是异步电机产生电磁转矩的必要条件 解释 n n1 则旋转磁场与转子导体之间将无相对运动 于是转子导体中将不产生电动势和转子电流 从而不产生电磁转矩 无法维持电机旋转 因此n和n1之间总是存在着差异 转子转动三条件 旋转磁场n1 60f p 转子导体闭合回路 n n1 1 电动机状态2 发电机状态3 制动状态 异步电机三种运行状态 三种工作状态的应用感应电机主要作为电动机 电磁制动往往只是感应电动机在完成某一生产过程而出现的短时运行状态 例如交流起重机下放重物时 为限制下放速度 往往使感应电机运行于电磁制动状态 感应发电机 有时用于农业小型水电站和风力发电站 电机运行中维护要求1 经常保持电气机清洁 不允许有水滴 油污或灰尘落入电机内部2 注意负载电流不能超过额定值3 经常检查轴承发热 漏油等情况4 电动机各部分最高允许温度和允许温升 根据电动机绝缘等级和类型而定5 电动机在运行中不应有摩擦声 尖叫声和其它杂声 如发现有不正常声音应及时停车检查 消除故障后方可继续运行6 绕线式电动机应检查电刷与滑环间的接触情况与电刷磨损情况7 各种形式电动机都必须使其通风良好 电机进风与出风口必须保证畅通无阻 日常点检维护项目及内容1 电机电气运行参数 电机外观检查并记录2 电机各部分是否有异常振动 噪音 各部分温度是否正常3 润滑 通风 冷却系统 电机安装运行前后的检查1 首先测试电机绝缘电阻符合要求2 检查电机接线是否正确3 检查电机定心符合要求4 检查电机与机械联轴器的安装是否正确5 用手或工具盘车 确认电机转动灵活6 电机碳刷紧固正常 碳刷活络7 确定电机旋转方向正确 现场保养项目及内容1 清灰 吹扫 清除和擦去电机内 外部灰尘和污垢 测量绝缘电阻2 检查和清擦电机接线端子 检查接线盒接线螺丝是否松动 烧伤 拧紧螺栓3 检查各固定部位螺丝及接地线 检查端盖及轴承盖等部位螺丝 检查接地螺丝 检查接地线连接及安装情况4 检查轴承 检查轴承是否缺油 油脂干涸 根据情况进行适当补油5 检查传动装置 检查联轴器或皮带有无破损 安装是否牢固 是否有螺栓松动 磨损和变形6 集电环检查 检查集电环表面是否有异常磨损 圆度情况 有无局部变色及打火现象 检查集电环绝缘轮毂及绝缘螺栓上的碳粉附着情况 检查集电环绝缘电阻7电刷和刷架检查 检查电刷石墨部分磨损 接触情况 检查电刷引线有无变色 接线部位有无松动 检查弹簧的紧固与弹簧压力情况 检查刷握间隙 电机内场保养项目及内容 解体 1 电机外部检查 彻底清灰 去掉污垢 检查外部有无损坏 零部件是否齐全 修补损坏部分 2 电机内部清理和检查 检查并清洁定子绕组脏污 检查绕组绝缘是否出现老化痕迹 深棕色 灰白色等 或有无脱落 损伤情况 若存在上述情况 应补修或浸漆 重绕等处理 检查转子绕组脏污和损伤情况 检查转子端环是否断裂 检查处理风道 铁心 槽楔 升高片 键 磁极安装螺栓 连接螺丝及其它部件的松动情况 检查机座及电机本体的焊接部位是否有虚焊 开焊 裂纹等 3 绕组检查 检查定子绕组和绕线转子绕组是否有相间短路 匝间短路 断路等现象 检查笼型转子是否断条 绕组扎线 引出线有无松动 磨损 针对发现的问题予以修复 4 清洗检查轴承磨损情况 结合电机转动时异音及振动测试 油样检查情况 判断 查看轴承表面粗糙 磨损 发热情况 对轴承尺寸精度和其它指标进行全面测量 轴头 轴承室磨损检查处理 5 其它项目 同现场保养项目内容6 安装基础检查 检查基础是否水平 是否存在沉降 松动等异常情况 三相异步电动机额定值刻在每台电动机铭牌上 一般包括下列几种 1 型号 为了适应不同用途和不同工作环境的需要 电动机制成不同的系列 每种系列用各种型号表示 例如Y132M 4 Y 三相异步电动机 其中三相异步电动机产品名称代号还有 YR为绕线式异步电动机 YB为防爆型异步电动机 YQ为高起动转距异步电动机 132 机座中心高 mm M 机座长度代号 4 磁极数2 接法 这是指定子三相绕组接法 一般鼠笼式电动机接线盒中有六根引出线 标有U1 V1 W1 U2 V2 W2 其中 U1U2是第一相绕组两端 V1V2是第二相绕组两端 W1W2是第三相绕组两端 如果U1 V1 W1分别为三相绕组的始端 头 则U2 V2 W2是相应末端 尾 这六个引出线端在接电源之前 相互间必须正确联接 联接方法有星形联接和三角形联接两种 电机的铭牌数据 3 额定功率PN 是指电动机在制造厂所规定的额定情况下运行时 其输出端的机械功率 单位一般为千瓦 kW 4 额定电压UN 是指电动机额定运行时 外加于定子绕组上线电压 单位为伏 一般规定电动机的工作电压不应高于或低于额定值的5 当工作电压高于额定值时 将使励磁电流大大增加 电流大于额定电流 使绕组发热 同时铁损耗增大 使定子铁心过热 当工作电压低于额定值时 引起输出转矩减小 转速下降 电流增加 也使绕组过热 这对电动机的运行也是不利的 5 额定电流IN 电动机在额定电压和额定输出功率时 定子绕组线电流 单位安6 额定频率fN 我国电力网的频率为50赫兹 Hz 7 额定转速nN 是指电动机在额定电压 额定频率下 输出端有额定功率输出时 转子的转速 单位为转 分 r min 由于生产机械对转速的要求不同 需要生产不同磁极数的异步电动机 因此有不同的转速等级 最常用的是四个极的异步电动机 n0 l500r min 8 额定效率 N 是指电动机在额定情况下运行时的效率 是额定输出功率与额定输入功率的比值 异步电动机的额定效率 N约为75 92 在额定功率的75 左右时效率最高 9 额定功率因数cosN 因为电动机是电感性负载 定子相电流比相电压滞后一个角 cos就是异步电动机的功率因数 三相异步电动机的功率因数较低 在额定负载时约为0 7 0 9之间 而在轻载和空载时更低 空载时只有0 2 0 3 因此 必须正确选择电动机的容量 防止 大马拉小车 并力求缩短空载的时间 10 绝缘等级 电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级 分A E B F H级 允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度 绝缘的温度等级A级E级B级F级H级最高允许温度 105120130155180绕组温升限值 K 607580100125 电机发生故障时 应仔细观察所发生的现象 如转速快慢程度 温度变化 是否有不正常响声和剧烈震动 开关和电动机绕组内是否有串火冒烟及焦臭味等 故障分析 电动机不能启动 可能原因 1 电源未接通2 定子或转子绕组断路3 定子绕组相间断路4 定子绕组通地5 定子绕组接线错误6 熔丝烧断7 绕线式转子电动机启动误操作8 过电流继电器调的太小9 负载过大或传动机被扎住10 控制设备接线错误 处理方法 1 检查开关 熔丝各对触点及电动机引出线头 将故障查处并修理2 用万用表检查定子或转子绕组有无断线 再检查电源电压3 用电流表测量三相电流或用手检查过热线圈4 用兆欧表检查定子绕组对地电阻5 按正确的接法改正6 查处烧坏原因 排除故障 然后按电动机规格配上新熔丝7 检查滑环短路装置及启动变阻器的位置8 适当调高整定值9 选择较大容量电动机或减轻负载 如传动机被扎住 应检查机器消除故障10 重新校正接线 电动机带负载运行时转速低于额定值 可能原因 1 电源电压过低2 笼式转子断条3 绕线式转子一相断线4 绕线式转子启动机的启动变阻器接触不良5 电刷与滑环接触不良6 负载过大 处理方法 1 用电压表 万用表检查电动机输入端的电源电压2 将电动机接到电压较低的三相交流电源上 约为额定电压的15 30 同时测量定子的电流 如果转子绕组有断裂或脱焊 随着转子位置不同 定子电流也会变化3 用校验灯 万用表检查断裂处 排除故障4 修理变阻器接触点5 调整电刷压力并改善电刷与滑环接触面6 选择大容量电动机或减轻负载 电机外壳带电 可能原因 1 电源线与接地线弄错2 电动机绕组受潮 绝缘老化或引出线与接线盒碰壳 处理方法 1 纠正接线2 电动机绕组干燥处理 绝缘严重老化者要更换绕组 整理接线 轴承过热 可能原因 1 轴承损坏2 轴承与轴配合过松 走内圈 或过紧3 轴承与端盖配合过松 走外圈 或过紧4 滑动轴承油环轧煞或转动过慢5 润滑油过多 过少或油质不好6 皮带过紧或联轴器装的不好7 电动机两侧端盖或轴承端盖未装平 处理方法 1 更换轴承2 过松时转轴镶套 过紧时从新加工到标准尺寸3 过松时端盖镶套 过紧从新加工到标准尺寸4 查明轧煞处 修好或更换油环 油质太厚时应更换较薄的润滑油5 加油或换油 润滑脂的容量不易超过轴承内容积的70 6 调整皮带张力 校正联轴器传动装置7 将端盖或轴承盖装平 旋紧螺丝 绕线式转子滑环火花过大 可能原因 1 电刷牌号及尺寸不合适2 滑环表面有污垢杂物3 电刷压力太小4 电刷在刷握内轧住 处理方法 1 跟换合适碳刷2 用0号砂布磨光滑环并擦净污垢 痕深时应车一刀3 调整碳刷压力4 磨小碳刷 电动机运转时声音不正常 可能原因 1 定子与转子相擦2 电动机两相运转有嗡嗡声3 转子风叶碰壳4 转子擦绝缘纸5 轴承严重缺油6 轴承损坏 处理方法 1 挫去定转子硅钢片突出部分2 检查熔丝及开关接触点 排除故障3 校正风叶 旋紧螺丝4 修剪绝缘纸5 清洗轴承加新油 润滑脂的容量不易超过轴承内容积的75 6 更换轴承 电机温升过高或冒烟 可能原因 1 负荷过大2 两相运行3 电机风道阻塞4 环境温度增高5 定子绕组匝间或相间短路6 绕组接地7 电源电压过低或过高 处理方法 1 选择较大容量电机或减轻负载2 检查熔丝 开关接触点 排除故障3 清楚风道油垢及灰尘4 采取降温措施5 利用万用表或兆欧表检查绝缘6 用万用表 校验灯检查电阻7 用电压表或万用表检查 三相异步电动机发生故障 案例一 有一台三相异步电动机输入三相交流电源后 电动机转子不转 有嗡嗡响声 故障原因分析 1 定子 转子绕线有断路 一相断线 或电源一相失电 2 绕组引出线始末端接错或绕组内部接反 3 电源回路接点松动 接触电阻大 4 电动机负载过大或转子卡住 5 电源电压过低 6 小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬 7 轴承卡住 处理方法 1 查明断点 予以修复 2 检查绕组极性 判断绕组首未端是否正确 3 坚固松动的接线螺钉 用万用表判断各接头是否假接 予以修复 4 减载或查出并消除机械故障 5 检查是否把规定的三角形接法误为星形接法 是否由于电源导线过细使压降过大 6 电机重新装配使之灵活 活性更换合格油脂 7 修复或更换轴承 案例二 某年4月1日下午 某炼钢厂内450t行车一台电机出现故障 电修厂派专业人员到现场处理 因现场无法处理 连夜送电修厂解体 检查发现电机接线盒内相间短路形成的电弧将接线盒壁板熔穿 使接线端子板 接线螺栓 连接排 接线鼻子 引接电缆线等严重烧毁 见图 测量电机绕组绝缘电阻对地为0 故障分析 从所拍摄的照片可以清晰地看到 该接线盒内发生了严重的电气短路 正是短路时的高温电弧和电流直接烧熔了接线盒的外壳 造成接线盒内部短路的原因 分析认为主要是内部堆积了大量的灰尘 结合设备运行的环境不难想见这些灰尘里不排除有导电的颗粒 当接线盒内三相裸露的电极之间的距离由于导电颗粒的存在而缩小到不足于抵御两电极之间的电压值时电极之间发生短路 瞬间的大电流和炽热的高温电弧必然使就近的金属外壳局部被熔穿 接线柱及外壳熔穿的金属 带着高温滴落的接线盒下部的绕组端部 造成线圈的短路接