课题十五：三相异步电动机常见故障分析与排除

1、理论课教案2004 至2005 学年第 一 学期第 12 周 授课班级：0 一 班课程名称技能训练课次内容名称审批签字课题八 三相异步电动机的安装与维修三、三相异步电动机常见故障分析与排除 年 月 日授课方法讲述时授课数教学目的和要求通过学习使学生掌握三相异步电动机常见故障分析与排除的方法。教学重点1.三相异步电动机的常见故障2.电动机故障分析与检查3.定子绕组故障的排除4.转子绕组故障的排除教学难点定子绕组故障的排除；转子绕组故障的排除复习提问三相异步电动机的结构课外作业题号教 学 过 程任课老师： 第三单元 电机与变压器检修课题八 三相异步电动机的安装与维修三相异步电动机具有结构简单、价格

2、低廉、坚固耐用、检修与维修方便等优点, 在工农业生产中获得了广泛的应用。Y 系列三相异步电动机是20世纪80年代我国生产的最先进的三相异步电动机。它采用 B级绝缘, 功率等级与机座均比J02系列同机座号升高一级功率, 效率比J02系列平均提高0.41%, 堵转转矩比J02系列提高33%, 噪声比J02系列平均降低了51OdB, 质量比J02系列平均轻了12%; 但其功率因数比J02系列略有降低。Y 系列电动机功率等级、技术条件、机座安装尺寸、接线序号与国际电工委员会(IEC) 标准相同, 这样利于出口及进口设备的国产化。其型号表示方法为:三、三相异步电动机常见故障分析与排除1. 三相异步电动机

3、的常见故障 三相异步电动机的常见故障及检修方法见表 8-7.表 8-7 三相异步电动机常见故障一览表故障现象可能原因检修方法电源接通后, 电动机不能启动或有异常声音(1) 熔丝熔断(2) 电源线或绕组断线(3) 开关或启动设备接触不良(4) 定子、转子相擦(5) 轴承损坏或有异物卡住(6) 定子铁心或其他零件松动(7) 负载过重或负载机械卡死(8) 电源电压过低(9) 机壳破裂(10) 绕组连线错误(11) 定子绕组断路或短路(1) 更换熔丝(2) 查出断路处, 重新接好(3) 修复开关或启动设备, 使其正常(4) 找出相擦的原因, 校正转轴(5) 清洗、检查或更换轴承(6) 将定子铁心或其他

4、零件复位,重新焊牢或紧固(7) 减轻拖动负载, 检查负载机械和传动装置(8) 调整网络电压(9) 修补机壳或更换电动机(10) 检查首尾端, 正确连线(11) 检查绕组断路和接地处, 重新接好故障现象可能原因检修方法电动机的转速低,转矩小(1)将形错接为Y形(2)笼型的转子端环、笼条断裂或脱焊(3)定子绕组局部短路或断路(4)绕线转子的绕组断路,电刷规格不对或表面不洁(1)重新接线(2)焊补修接断处或重新更换绕组(3)找出短路和断路处,进行绝缘和连接处理,或更换绕组(4)找出断路处进行处理,或更换绕组,更换原牌号电刷,清洁滑环表面电动机过热或冒烟(1)电源电压过低或三相电压相差过大(2)负载过

5、重(3)电动机缺相运行(4)定子铁心硅钢片间绝缘损坏,使铁心涡流增加(5)转子和定子相擦(6)绕组受潮(7)绕组有短路和接地(1)查出电压不稳定的原因(2)减轻负载或更换功率较大的电动机(3)检查线路或绕组中断路或接触不良处,重新接好(4)对铁心进行绝缘处理或适当增加每槽的匝数(5)矫正转子铁心或轴,或更换轴承(6)将绕组进行烘蜡(7)修理或更换有故障的绕组绕线转子电动机转子滑环火花过大(1)绕线转子电刷牌号或尺寸不合要求或电刷压力不够(2)电刷压力不够,电刷在刷握内卡住或电刷位置不正(3)电刷与滑环接触不好(1)更换原规格碳刷,绕线转子电动机一般采用含铜量较高的碳刷(2)增加电刷压力,正确放

6、置电刷位置(3)加工滑环表面或擦去油污电动机轴承过热(1)装配不当使轴承受外力(2)轴承内有异物或缺油(3)转轴弯曲,使轴承受外应力或轴承损坏(4)带过紧或联轴器装配不良(5)轴承标准不合适(1)重新装配(2)清洗轴承并注入新润滑油(3)矫正轴承或更换轴承(4)适当松带,修理联轴器或更换轴承(5)选配标准合造的新轴承2. 电动机故障分析与检查三相异步电动机故障是多种多样的, 产生的原因也比较复杂, 检查电动机时,一般按先外后里、先机后电、先听后检的顺序。先检查电动机的外部是否有故障, 后检查电动机内部; 先检查机械方面, 再检查电气方面; 先听使用者介绍使用情况和故障情况,再动手检查。这样才能

7、正确迅速地找出故障原因。在对电动机外观、绝缘电阻、电动机外部接线等项目进行详细检查时, 如未发现异常情况时, 可对电动机做进一步的通电试验:将三相低电压(30%UN)通入电动机三相绕组并逐步升高, 当发现声音不正常、有异味或转不动时,立即断电检查。如启动未发现问题, 可测量三相电流是否平衡, 电流大的一相可能是绕组短路; 电流小的一相可能是多路并联绕组中的支路断路。若三相电流平衡, 可使电动机继续运行1-2h, 随时用于检查铁心部位及轴承端盖, 发现烫手,立即停车检查。如线圈过热, 则是绕组短路; 如铁心过热, 则是绕组匝数不够, 或铁心硅钢片间的绝缘损坏。以上检查均在电动机空载下进行.通过上

8、述检查, 确认电动机内部有问题, 就可拆开电动机做进一步检查:(1) 检查绕组部分查看绕组端部有无积尘和油垢, 查看绕组绝缘、接线及引出线有无损伤或烧伤。若有烧伤, 烧伤处的颜色会变成暗黑色或烧焦, 有焦臭味.烧坏一个线圈中的几匝线圈, 可能是匝间短路造成的; 烧坏几个线圈, 多半是相间或连接线(过桥线)的绝缘损坏所引起的; 烧坏一相, 这多为形接法中由一相电源断电所引起的; 烧坏两相, 这是由一相绕组断路而产生的; 若三相全部烧坏, 大都由于长期过载, 或启动时卡住引起的, 也可能是绕组接线错误引起的, 可查看导线是否烧断和绕组的焊接处有无脱焊、虚焊现象。(2) 检查铁心部分查看转子、定子表

9、面有无擦伤的痕迹。若转子表面只有一处擦伤, 而定子表面全是擦伤, 这大都是由于转子弯曲或转子不平衡造成的; 若转子表面一周全都有擦伤的痕迹, 定子表面只有一处伤痕, 这是由于定子、转子不同心造成的, 造成不同心的原因是机座或端盖止口变形或轴承严重磨损使转子下落; 若定子、转子表面均有局部擦伤痕迹, 是由上述两种原因共同引起的。(3) 检查轴承部分查看轴承的内、外套与轴颈和轴承室配合是否合适, 同时也要检查轴承的磨损情况。(4) 检查其他部分 查看风扇叶是否损坏或变形, 转子端环有无裂痕或断裂,再用短路测试器检查导条有无断裂。 3 定子绕组故障的排除绕组是电动机的心脏部位, 是最容易损坏而造成故

10、障的部件。常见的定子绕组故障有:绕组断路、绕组接地、绕组短路及绕组接错、嵌反等。(1) 绕组接地的检查与修理 电动机定子绕组与铁心或机壳间因绝缘损坏而相碰, 称为接地故障。出现这种故障后, 会使机壳带电, 引起触电事故。造成这种故障的原因有: 受潮、雷击、过热、机械损伤、腐蚀、绝缘老化、铁心松动或有尖刺, 以及绕组制造工艺不良等.1) 检查方法用兆欧表检查 将兆欧表的两个出线端分别与电动机绕组和机壳相连, 以120r/min的速度摇动兆欧表手柄, 如所测绝缘值在0.5M以上 , 说明被测电动机绝缘良好; 在0.5M以下或接近零, 说明电动机绕组己受潮, 或绕组绝缘很差。如果被测绝缘电阻值为&q

11、uot;0", 同时有的接地点还会发出放电声或微弱的放电现象, 则表明绕组巳接地; 如有时指针摇摆不定, 说明绝缘已被击穿。用校灯检查 拆开各绕组间的连接线,用36V 灯泡与36V 的低电压串联, 逐一检查 各相绕组与机座的绝缘情况, 若灯泡发光, 说明该绕组接地; 灯光不亮, 说明绕组绝缘良好; 灯泡微亮, 说明绕组己击穿。2) 修理 如果接地点在槽口或槽底线圈出口处, 可用绝缘材料垫入线圈的接地处, 再检查故障是否已经排除, 如己排除则可在该处涂上绝缘漆。如果发生在端部明显处,则可用绝缘带包扎后涂上绝缘漆, 再进行烘干处理。如果发生在槽内, 则需更换绕组或用穿绕修补法进行修复。

12、用穿绕修补法修复故障线圈的过程为: 先将定子绕组在烘箱内加热30-1000C,使线圈外部绝缘软化,再打出故障线圈的槽模,将该线圈两端用剪线钳剪断,并将此线圈上、下层从槽内一根一根地抽出。原来的槽绝缘是否更换可视实际情况而定。用原来规格的导线, 量得与原线圈相当的长度(或稍长些), 在槽内来回穿绕到原来的匝数, 一般而言，穿到最后几匝时很困难, 此时可用比导线稍粗的竹签(如结毛线所用的竹针)做引线棒进行穿绕, 一直到无法再穿绕为止, 比原线圈稍少几匝也可以。穿绕修补后, 再进行接线和烘干、 浸漆等绝缘处理。 (2) 绕组绝缘电阻很低的检修 如果用兆欧表测得的定子绕组对地绝缘电阻小于 0.5M,

13、但又没有到零(此时若用万用表欧姆挡R×100或R×lk测量有一定的读数), 则 说明电动机定子绕组己严重受潮或被油污、灰尘等侵入。此时可以先将绕组表面擦抹及吹刷干净 , 然后放在烘箱内慢慢烘干, 当烘到绝缘电阻上升到达0.5M以上后, 再给绕组浇一次绝缘漆, 并重新烘干, 以防回潮。(3) 绕组断路的检查与修理 电动机定子绕组内部连接线、引出线等断开或接头松脱所造成的故障称为绕组断路故障, 这类故障大多发生在绕组端部的槽口处, 检查时可先查看各绕组的连接线处和引出头处有无烧损、焊点松脱和熔化等现象。1) 检查方法用万用表检查 将万用表置于R×l或 R×1

14、0 挡上, 分别测量三相绕组的直流电阻值。对于单线绕制的定子绕组而言, 则电阻值为无穷大或接近该值时, 说明该相绕组断路。 如无法判定断路点时, 可将该相绕组中间一半的连接点处剖开绝缘, 进行分段测试,如此逐步缩小故障范围, 最后找出故障点。也可以不用万用表而改用校灯检查, 其原理和方法是一样的。用电桥检查 如电动机功率稍大, 其定子绕组由多路并绕而成, 当其中一路发生断路故障时, 用万用表和校灯则难以判断, 此时需用电桥分别测量各相绕组的直流电阻。断路相绕组的直流电阻明显大于其他相，再参照上面的办法逐步缩小故障范围，最后找出故障点。伏安法 对多路并绕的电动机, 如果手头没有电桥的话, 则可用

15、此法。分别给每相绕组加上一个数值很小的直流电压U, 再测量流过该绕组中的电流I, 则该绕组的直流电阻 R=U/I 。对故障相而言, 其电阻R较正常相为大, 故在相同的电压U作用下, 流过直流电流表的电流较小, 因此只需从电流表的读数中即可判断出读数小的一相为故障相。如不用直流电源而改用交流调压器输出一个数值较低的交流电压, 同理交流电流表读数小的一相为故障相。2) 修理 对于引出线或接线头扭断、脱焊等引起的断路故障, 在找到故障点后只需重焊和包扎即可; 如果断路发生在槽口处或槽内难以焊接时, 则可用穿绕修补法更换个别线圈; 如故障严重难以修补时, 则需重新绕线。（4）绕组短路的检查与修理1)

16、绕组短路的原因 主要是由于电源电压过高、电动机拖动的负载过重、电动机使用过久或受潮受污等造成定子绕组绝缘老化与损坏, 从而产生绕组短路故障。定子绕组的短路故障按发生地点划分可分为绕组对地短路、绕组匝间短路和绕组相与相之间短路( 称为相间短路 )等三种,其中对地短路故障的检修前面已叙述, 本段只叙述匝间短路及相间短路的检修。 2) 绕组短路的检查直观检查 使电动机空载运行一段时间( 一般约10-30min), 然后拆开电动机端盖, 抽出转子, 用手触摸定子绕组。如果有一个或几个线圈过热, 则这部分线圈可能有匝间或相间短路故障。也可用眼观察线圈外部绝缘有无变色或烧焦, 或用鼻闻有无焦臭气味, 如果

17、有, 则该线圈可能短路。用兆欧表(或万用表的欧姆挡)检查相间短路 拆开三相定子绕组接线盒中的连接 片; 分别测量任意两相绕组之间的绝缘电阻, 若绝缘电阻阻值为零或很小, 说明该两相绕组相间短路。用钳形电流表测三相绕组的空载电流检查匝间短路 空载电流明显偏大的一相有匝间短路故障。 直流电阻法检查匝间短路 用电桥(或万用表低倍率欧姆挡)分别测量各个绕组的直流电阻, 阻值较小的一相可能有匝间短路。用短路测试器(短路侦察器)检查绕组匝间短路 用测空载电流或直流电阻的方法来判断绕组是否有匝间短路, 有时准确度不很高, 可能会出现误判断, 而且也不容易判断到底是哪个线圈有匝间短路。因此, 在电动机检修中常

18、常用短路测试器来检查绕组的匝间短路故障。短路测试器实际上是一个特殊的开口变压器, 即其铁心不是自成闭合回路, 而是为 U形, 如图 8-22 所示。铁心也用硅钢片叠成, 励磁绕组与变压器一次侧一样, 由漆包线绕成再经过绝缘处理后套装在铁心上; 匝数约1000多匝, 用直径0.2mm左右漆包线绕制, 接36V低压交流电。铁心开口处的形状应能与被测绕组所在的铁心有较紧密的配合,空隙不宜过大。测试时, 将短路测试器励磁绕组接36V( 或稍高于36V)交流电压, 沿铁心槽口逐槽移 动, 当经过短路的线圈时，相当于变压器二次绕组短路, 电流表读数会明显增大, 从而判断出匝间短路的线圈。此时, 也可用一片

19、废锯条或一条硅钢片放在被测线圈的另一边所在的槽口处, 如图 8-22 所示。若被测线圈有匝间短路, 则短路电流周围的磁场形成的磁力线经铁心和锯条形成闭合回路, 锯条就会产生振动并发出响声。用短路测试器进行测试时应注意以下几点: 首先应注意安全; 其次若是做形连接的电动机定子绕组引出线端应先拆开, 绕组若为多路并绕, 应将各并联支路断开。若绕组是双层绕组，则一个槽内嵌有不同线圈的两条边, 要确定究竟是哪个线圈匝间短路, 可分别将锯条放在左、右两边相隔一个节距的槽口上进行测试后才能确定, 如图 8-23 所示。3）绕组短路的修理 绕组匝间短路故障,一般事先不易发现, 往往均是在绕组烧损后 才知道,

20、因此遇到这类故障往往需视故障情况, 全部或部分更换绕组。用穿绕修补法修复部分绕组的办法前已叙述, 全部更换绕组可参看后面的"三相异步电动机定子绕组的重绕"部分。绕组相间短路故障如发现得早, 未造成定子绕组烧损事故时, 可以找出故障 , 朋竹模插入两线圈的故障处(如插入有困难时可先将线圈加热), 把短路部分分开, 再垫上绝缘材料, 并加绝缘漆使绝缘恢复。如己造成绕组烧损时, 则应更换部分或全部绕组。图 8-22 用短路测试器查找短路线圈 图 8-23 双层绕组匝间短路测试方法1 开口铁心 2 励磁线圈 3 钢片 1 钢片 2 短路测试器4 定子铁心 5 定子绕组端部 6 电流

21、表(5) 绕组接线错误或嵌反的检查与处理 绕组接线错误或某一线圈嵌反时会引起电动机振动, 发出较大的噪声, 电动机转速降低甚至不转。同时会造成电动机三相电流严重不平衡, 使电动机过热, 而导致熔丝熔断或绕组烧损。绕组接线错误或嵌反故障通常分两种情况, 一种是外部接线错误; 另一种是某一极相组接错或某几个线圈嵌反。绕组接线错误或嵌反的检查方法: 先拆开电动机, 取下端盖并取出转子。将低压直流电源(一般在10V以内, 注意输出电流不要超过绕组的额定电流)逐步加在三相定子绕组的每一相上(如电动机定子绕组采用Y形接法, 则将直流电源两端分别接到中性点和某相绕组的出线端; 如系形接法则必须拆开三相绕组的

22、连接点), 用指南针沿定子内圆周移动, 如绕组接线正确, 则指南针顺次经过每一极相组时, 就南北交替变化, 如图8-24所示。如指南针在某一个极相组的指向与图示方向相反, 则表示该极相组接反。如果指南针经过同一极相组不同位置时, 南北指向交替变化, 则说明该极相组中有个别线圈嵌反。在找出错误后, 可将错误部位的连接线加以纠正后再重做上述试验。4. 转子绕组故障的排除(1) 笼型转子故障的检查与排除 笼型转子的常见故障是断条,断条后的电动机一般能空载运行, 但当加上负载后, 电动机转速将降低, 甚至停转。若用钳形电流表测量三相定子绕组电流时, 电流表指针会往返摆动。断条的检查方法通常有以下两种:

23、1) 用短路测试器检查 如图 8-25 所示, 将短路测试器加上励磁电压后放在转子铁心槽口上, 沿转子周围逐槽移动, 如导条完好, 则电流表指示的是正常短路电流。若测试器经过某一槽口时电流有明显下降, 则表示该处导条断裂。图 8-24 用指南针法检查绕组接错或接反 图 8-25 用短路测试器检查断条 1 短路测试器 2 导条 3 转子2) 导条通电法 在转子导条端环两端加上一个几伏的低压交流电, 再在转子表面撒上铁粉或用断锯条沿转子各导条依次测试。当某一导条处不吸铁粉或锯条时, 则说明该处导条已断裂。转子导条断裂故障一般较难修理, 通常是更换转子。(2) 绕线转子故障的检修一般中小型绕线转子的

24、结构与三相定子绕组结构相仿, 因此故障的检查及修理方法也相似, 这里不再叙述。技能训练(1) 定子绕组接地故障的检修训练1) 工具、仪表、器材 故障电动机一台、兆欧表、220V/36v 变压器; 36V低压校验灯、电工工具、绝缘材料等。2) 训练步骤拆开接线盒内的绕组连接片。将三相异步电动机解体, 取出端盖及转子。 用兆欧表分别测量各相绕组与机壳之间的绝缘电阻, 若测出某相对地绝缘电阻为零，则说明该相为故障相。将定子绕组加热, 使绝缘软化。将接地相绕组分成两半, 用校验灯找出接地部分。以此类推, 逐步缩小故障范围,直至找出故障点。将校验灯接在故障线圈上, 此时校验灯亮。由于接地故障一般均发生在

25、槽口边上, 因此可用绝缘板撬动故障线圈, 或用小木棒敲击该线圈铁心两端面的齿片, 当校验闪动或熄灭时, 说明该处是接地点。打出该槽口的槽模楔, 用划线板在接地处撬动线圈, 待灯不亮后, 即在该处垫上绝缘材料, 并涂上少量绝缘漆。用兆欧表测量绝缘电阻, 如合格后即可恢复接线及打上槽楔。如时间允许, 可对定子绕组进行浸漆、烘干处理。3) 注意事项用绝缘板或划线板撬动绕组端部时, 要注意不能损坏绕组绝缘, 且要沿铁心齿部撬动。 用木棰和木棒敲击槽口端面齿片时, 要轻轻敲击, 不能使齿片划损绝缘。 要仔细操作和观察, 正确找出故障点。4) 成绩评定项目内容配分评分标准扣分得分寻找故障点50分(1)拆开

26、电动机步骤不对扣10分(2)绝缘电阻测量有误扣10分(3)查找接地点方法有错扣20分(4)未能正确判定接地点扣1020分修理质量40分(1)不能正确排除故障扣20分(2)第二次仍未排除故障扣20分(3)电动机装配顺序不对扣10分安全、文明生产10分每一项不合格扣5分工时·7h评分技能训练(2) 定子绕组端部断路故障的检修训练1) 工具、仪表、器材 故障电动机一台、万用表、220V/36V 低压变压器、36V 低压校验灯、电烙铁、绝缘材料、电工工具等。2) 训练步骤拆开电动机, 将出线盒内的接线片拆下(形接法)。 用万用表或校验灯查出断路的一相绕组。逐步缩小断路故障范围, 最后找出故障

27、所在的线圈。将定子绕组放在烘箱内加热, 使线圈的绝缘软化, 再设法找出故障点, 断路故障一般均发生在线圈之间的连接线处或铁心槽口处。视故障实际情况进行处理。如断路点发生在端部则可将断路处恢复加焊后再进行绝缘处理；如断路点发生在槽口处或槽内, 则一般可拆除故障线圈, 用穿绕修补法进行修理或者重新绕制。将绕组及电动机复原。3 注意事项在找到故障点后, 应观察故障现象, 分析故障原因, 然后再行修复。进行锡焊时, 应注意锡焊点处不得有毛刺等尖突部位, 焊锡不能掉入绕组内。4) 成绩评定项目内容配分评分标准扣分得分寻找故障点50分(1)拆开电动机步骤不对扣10分(2)绝缘电阻测量有误扣10分(3)查找

28、接地点方法有错扣20分(4)未能正确判定接地点扣10-20分修理质量40分(1)不能正确排除故障扣20分 (2)第二次仍未排除故障扣20分(3)电动机装配顺序不对扣10分安全、文明生产10分每一项不合格扣5分工时:7h评分技能训练(3) 定子绕组端部相间短路或应间短路故障的检修训练1) 工具、仪表、器材 故障电动机一台、短路测试器、220V/36V 降压变压器、36V 低压校验灯、兆欧表、与被修电动机相同的绝缘材料及电磁线、电工工具、嵌线工具等。2) 训练步骤相间短路检修a. 拆开电动机接线盒内的连接片, 将电动机解体, 取出端盖及转子。b. 用兆欧表测量各相绕组之间的绝缘电阻, 若绝缘电阻为零, 说明该两相绕组之间有匝间短路。c. 将定子绕组烘热至绝缘软化, 拆开一相绕组各线圈的连接处, 用淘汰法查找出与另一相绕组短路的线圈。d. 将36V校验灯的两端分别接在一相故障线圈和另一相绕组的一端, 此时灯亮, 说明故障点确在该部位。故障点确在该部位。e. 用划线板轻轻拨动故障线圈的前、后端部, 当拨到某一点时,灯光闪动或熄灭,则该点即为故障点。f. 用复合青壳纸做相间绝缘材料, 垫入故障部位, 此时校验灯应完全熄灭