三相异步电动机常见故障与维修

三相异步电动机常见故障与维修 毕业设计(论文)标 题: 三相异步电动机常见故障与维修 学生姓名: 唐义鹏 系 部: 机电工程系专 业: 机电一体化班 级: 三一班 指导教师: 张文彬株洲职业技术学院教务处制 目录摘要1引言21 三相异步电动机的结构.21.1 定子部分.31.2 转子部分.41.3 其它部分.52 三相异步电动机的工作原理.63 三相异步电动机的常见故障与检修.6 3.1 启动方面的故障概述6 3.2 三相异步电动机的电气故障与检修7 3.2.1 定子绕组接地故障或绝缘电阻下降的检修7 3.2.2 定子绕组短路故障的检修.8 3.2.3 定子绕组断路故障的检修.104 三相异步电动机维护和保养11 4.1 启动前的准备和检查.11 4.2 行中的维护.12结论.13参考文献.14后记.15摘要 对三相异步电动机的正常维护、检测,监视其运行状况是电机正常工作的保证。掌握三相异步电动机的基础故障检测、分析及处理方法,是电机运行维护人员的必需技能。本章将介绍三相异步电动机常规的运行维护及常见故障的处理分析方法。关键词:绕阻 定子 故障 处理 电动机 引言 随着三相异步电动机在工业生产中的广泛应用,在整个机械系统中占据举足轻重的地位。一故障就会影响整个系统的正常运行,甚举危及人身安全。由于人部分三相异步电动机使用年限较长,而且不少电动机运行在较恶劣的环境中,三相异步电动机烧毁的事故常有发生,目前有里,上升趋势,严重影响着生产的安全性、可靠性、长周期运行。为了尽快解决这一问题,本论文以最常用的三相异步电动机为主要对象,着重介绍其运行中常见的故障,产生的原因,以及故障的查找和处理方法。1 三相异步电动机的结构 实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。把机械能转换成电能的设备称为发电机,把电能转换成机械能的设备叫做电动机。 三相异步电动机的两个基本组成部分为定子(固定部分)和转子(旋转部分)。此外还有端盖、风扇等附属部分,如图1-1所示。 图1-1 三相电动机的结构示意图1.1 定子部分定子的作用是产生旋转的磁场吗,定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。 1、定子铁心定子铁芯为因捅形,由于定子铁芯是三相交流异步电动机主磁通磁路的一部分,传感器类型为了减少旋转磁场的交变磁通通过铁芯所产生的涡流损耗,一般采用内周有槽的硅钢片叠成,硅钢片的导磁性能很好,厚约为0.350.5mm,在硅钢片的两面涂有绝缘滚。 2、定子绕组 定子绕组是三相交流异步电动机的电路部分,当通入三相对称电流时,定子绕组内就会产生旋转磁场。 定子绕组又称为三相对称绕组,由三个在空间互隔120电角度、队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。每相定子绕组是由若干线圈连接而成的,线圈由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制而成。中小型三相交流异步电动机的定子线圈多采用圆漆包线,传感器尺寸大型三相交流异步电动机的定子线圈果用较大截面的绝缘扁铜线绕制后,再按一定规律嵌入硅钢片内圆表面的槽内。 定子绕组的主要绝缘项目有以下三种:(保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘)。 (1)对地绝缘:定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。 (2)相间绝缘:各相定子绕组间的绝缘。 (3)匝间绝缘:每相定子绕组各线匝间的绝缘。 电动机接线盒内的接线: 电动机接线盒内都有一块接线板,三相绕组的六个线头排成上下两排,并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为U1、V1、W1,下排三个接线桩自左至右排列的编号为W2、U2、V2,.将三相绕组接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。如图1-2所示。大中型异步电动机通常用三角型联结,中小型容量异步电动机,则可按需要选择星形接或者三角形联结。 图1-2 三相绕组的联结 3、机座机座一般由铸铁或铸钢浇铸成型,其主要作用是固定和支承定子铁芯,同时具有保护三相交流异步电动机的定子绕组的作用,故机座应有足够的机械强度和刚度。1.2 转子部分 转子是异步电动机的转动部分,它在定子绕组磁场的作用下产生感应电流,形成电磁转矩,通过连轴器活带轮带动其他机械设备做功。转子主要由转子铁心,转子绕组和转轴三部分组成,整个转子靠端盖和轴承支撑。 转子铁心 作用:一般也由0.5mm厚彼此绝缘的导磁性能较好的硅钢片叠压而成,如图1-3所示,转子铁心固定在转轴活转子支架上。 a转子冲片 (b)笼型绕组 图1-3 笼型转子 2、转子绕组 异步电动机的转子绕组分为笼型转子和绕线转子两种。 (1)笼型转子 在转子铁心的每个槽中插入一根裸导条,在铁心两端分别用两个短路环把导条链接成一个整体,绕组的形状如1-3(b)所示,如果去掉铁心,绕组的外形像一个“鼠笼”,故称之为笼型转子。中小型电动机的笼型转子一般用融化的铝浇铸在槽内而成,称之为铸铝转子。在浇铸时,一般把转子的短路环和冷却用的风扇一齐用铝铸成。 (2)绕线转子 绕线转子绕组和定子绕组相似,也是一个用绝缘导线绕城的三相对称绕组,嵌放在转子铁心槽中,接成星形,3个端头分别接在与转轴绝缘的3个滑环上,在经一套点刷引出来与外电路相连,如图1-5所示。 图1-5 绕线转子与外部变阻器的连接 (3)转轴 转轴由中碳钢制作,能支撑转子,使转子能在定子槽内腔均匀的旋转;传导三相电动机输出转矩。1.3 其它部分 端盖:支撑作用。 轴承:连接转动部分与不动部分。 轴承端盖:保护轴承。 风扇:冷却电动机2 三相异步电动机的工作原理 图2-1所示为一台三相笼型异步电动机的示意图。在定子铁心里嵌放着对称的三相绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2。转子槽内放有导条,导条两端用短路环短接起来,形成一个笼型的闭合绕组。定子三相绕组可接成星形,也可以接成三角形。图2-1 绕线转子与外部变阻器的连接图中U、V、W相以顺时针方向排列,当定子绕组中通人U、V、相序的三相电流时,定子旋转磁场为顺时针转向。 三相异步电动机的工作原理是:(1)三相对称绕组中通人三相对称电流产生圆形旋转磁场。(2)转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流;(3)转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用,从而形成电磁转距,驱使电动机转子转动。3 三相异步电动机的常见故障与检修3.1 启动方面的故障概述 1.通电后电动机不能转动,也无异响,也无异味和冒烟。可能是电源未通(至少两相末通)或者熔丝熔断(至少两相熔断),应立即检查回路开关、熔丝。接线盒处是否断点。修复:榆查熔丝型号、熔断原冈,然后更换熔丝即可,也有可能是电机已经损坏,那样就需要马上检查电机并修复。 2.当电动机起动困难,带额定负载时,电动机转速低于额定转速较多的时候.可能是电源电压过低,应马上测量电源电压并改善电压情况;笼型转子开焊或断裂应直接检查开焊和断点并修复:电机过载会导致电动机起动困难,带额定负载,则应该马上减载,以减少电机压力。 3.绕组首尾端接错时或绕组有匝间短路、线圈反接等故障,会导致电动机空载电流不平衡,三相相差大,还可能是电源电压不平衡引起的。此时可以通过检查绕阻并纠正,消除绕阻的故障,测量电源电压,设法消除不平衡。 4.电动机启动后发现电动机空载电流平衡,但数值大。这是由于电源电压过高,或者Y接电动机误接为接,气隙过人或不均匀,此时可以枪查电源,设法恢复额定电压,将改接为Y,更换新转了或调整气隙,就能排除故障。 5.电动机启动后过热,甚至冒烟时可能是电源电压过高,是铁心发热大大增加导致的,也可能是电源电压过低.电动机又带额定负载运行,电流过人使绕组发热,还有定子、转子铁心相擦,电动机过载或频繁启动导致的发热,环境温度高,电动机表面污垢多或通风道堵塞,笼型转子断条,定子绕组故障等。3.2 三相异步电动机的电气故障与检修3.2.1 定子绕组接地故障或绝缘电阻下降的检修 1.故障现象: 造成熔断器熔体熔断或烧坏绕组。 故障原因: 电动机在潮湿环境下长期不适用,电动机长期过载运行,受有害气体侵蚀。 3.检查方法: (1)兆欧表法:用兆欧表测量各相绕组对“地”电阻。如果三相绕组对地电阻都很低、但不为零,说明电动机已经受潮或油污,但经过清洗和干燥处理,使绕组对地电阻大于0. 38M以上即可继续使用。如两相绝缘电阻较高,另一相绕组对地电阻为零,说明此相已有接地故障。 (2)试灯法:为完全起见应尽量使用较低的测试电源。如图3-1所示,拆去电动机接地线,将测试棒分别接触机壳和绕组线端。如果灯泡发亮,表明该相绕组已接地:若灯泡暗红,则说明该相绕组绝缘已受损。 (3)磁针定位法:把有故障的绕组两端并在一起接到直流电源的一端,而直流电源的另一端串接一适当的变阻器后接至电动机铁心上。此时直流电流由绕组两端流向接地故障点,用一枚磁针放在槽顶上逐槽推移,发现磁针改变指向的位置即可确定接地的铁心槽。再把磁针在该槽上来刚移动,则可人致确定接地的位置 4.处理方法: (1)绕组受潮引起接地的应先进行烘干,当冷却到60-70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。3.2.2 定子绕组短路故障的检修 由于电动机电流过大、电源电压变动过大、单相运行、机械碰伤、制造不良等造成绝缘损坏所至,分绕组匝间短路、绕组间短路、绕组极间短路和绕组相间短路。 故障现象: 离子的磁场分布不均,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。 产生原因: 电动机长期过载,使绝缘老化失去绝缘作用,绕组受潮使绝缘电阻下降造成绝缘击穿;端部连接线绝缘损坏,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。 3.检查方法: (1)万用表检查法:检查短路故障一般先用兆欧表测量绕组的相问绝缘,如相问的绝缘电阻接近于零,则说明此,:相绕组问绝缘损坏属相间短路。否则很可能是匝间短路。 (2)外观检查法:岔开电动机查看绕组连接线、引出线和端部是否有烧焦、发黑和损坏之处。如没有发现明显的异常之处,切不要各处胡乱拨弄绕组,以免造成不必要的损坏。 (3)电压降法。把三绕组串联后通入低压安全交流电,测得读书小的一组有短路故障。 电桥检查法: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。 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。 4.绕组短路处理方法: 1局部修理法 当短路点发生在端部时,可将绕组加热软化,用里线板将线圈的线匝一根一根的挑开,直至找出故障的导线为止。在损坏的线匝处涂白干绝缘漆,包绝缘带或垫绝缘物,然后整形、包扎定位。 当短路点在槽内的上层边时,将绕组加热软化,然后轻轻打出槽楔,用里线板将线刚的线匝一根根挑出来,直至挑出故障的线圈为止。然后用绝缘物将绝缘损坏处包扎好。再仔细地将线匝嵌回到线槽原位置处,垫上绝缘垫条,打入槽楔,然后整形、包扎并浸渍绝缘漆烘干。当极相绕组问的连接线圈绝缘套管损坏或位置偏离而导致短路时,可将绕组加热至80左右,使绕组绝缘软化,用里线板撬开引线处分别作绝缘处理。 调换线圈法如果足同心式绕组的上层线圈短路,可先把绕组加热到80100,使绝缘软化。然后打出槽楔,将故障线圈拆出来,再仿制一个棚同规格的新线圈,嵌入原来线槽,并包好绝缘打好槽楔即可。对于同心式绕组的底层线圈及双叠绕组线圈,可用绕线修理法。即先把电机绕组适当加热软化,然后将损坏的线圈一端剪断,从另一端将导线逐根全部抽出槽外。然后垫好新的绝缘。用一根长度比原线匝总长度稍长,但规格相同的新电磁线,来回的穿绕在原线圈糟里。当穿入一些线匝后,用工具压紧已穿入的导线,再继续穿绕,尽可能试穿绕的匝数接近原匝数。穿绕完毕后,整理好线圈端部,然后接线、检验、浸漆烘干。 3废弃法 废弃法又称跳接法。遇到电动机急需修理时,而又无法对电动机做局部修可把短路的线圈跳过不用。将故障线圈在端部剪断,包好绝缘,然后用导线把原来和这个线圈相连的两个端头连接起来,跳过此线圈,如图3-2所示。3.2.3 定子绕组断路故障的检修 由于焊接不良或使用腐蚀性焊剂,焊接后又未清除干净,就可能造成壶焊或松脱;受机械应力或碰撞时线圈短路、短路与接地故障也可使导线烧毁,在并烧的几根导线中有一根或几根导线短路时,另几根导线由于电流的增加而温度上升,引起绕组发热而断路。一般分为一相绕组端部断线、匝间短路、并联支路处断路、多根导线并烧中一根断路、转子断笼。 1.故障现象 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。 2.产生原因 (1)在检修和维护保养时碰断或制造质量问题。 (2)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。 (3)受机械力和电磁场力使绕组损伤或拉断。 (4)匝间或相间短路及接地造成绕组严重烧焦或熔断等。 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,用三相数显电流表测三相电流,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; 4.断路处理方法 (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 4三相异步电动机维护和保养4.1 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。4.2 行动中的维护 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。 总结 三相机具有结构简单、价格便宜、效率高、控制方便、易于维