电机诊断培训材料--嘉瑞翔

1、电机静态故障诊断电机静态故障诊断-MCA法法MCA法ALL-TEST Pro, LLCBJM建立于 1983; 世界级的供货商和服务商预知维修在线和离线世界级的领导者，发电机，线圈绕组及电机质量控制和故障诊断专业公司用户遍布世界各地电机使用场所，实践已证明的电机测试方法, 使工业进入崭新领域ALL-TEST Pro, LLC 提供诊断电机的AT4国外用户一览表国外用户一览表 Abbott LaboratoriesAdvanced Micro DevicesAll Phase ElectricAmoco WhitingAnheuser-BuschAPI Arkansas Electric Co-

2、opBalance ControlBayerBoeingBrady WorldwideBruckner InternationalBureau of Reclamation Page, AZCal Resources Huntington BeachCity Of RiversideConstellation PowerDelta ElectricDreisilker ElectricDupontEquistarEvaluation Service Exxon Mobil ChemicalFannie MaeFord Motor Co.GAF CorporationGeneral MillsG

3、eneral Motors Electro-MotiveGeorgia PacificGM Allison TransmissionsGM FairfaxGM Metal FabricationGM Tech CenterGorman-Rupp PumpsGrand EagleGrant Riverside HospitalInternational Paper一、电机家族的多样性其型号、系列、结构、规格、种类千差万别。其型号、系列、结构、规格、种类千差万别。大型电机的容量超过1000MW，微型电机只有几个mW；大型的轧钢电机重量超过300t，微型电机最小重量不到1g。认识电机二、电机的分类

4、直流电动机直流电动机 同步电动机同步电动机 同步发电机同步发电机 异步电动机异步电动机按工作方式分按工作方式分:发电机、电动机、调相机发电机、电动机、调相机按电流分按电流分: 直流电机、交流电机直流电机、交流电机按励磁方式分按励磁方式分: 并励、串励、他励、复励等并励、串励、他励、复励等三、电机诊断技术的特点三、电机诊断技术的特点 电机诊断是设备诊断技术的一部分，但是由于电机电机诊断是设备诊断技术的一部分，但是由于电机的工作原理和结构上的种种特点，其诊断方法和检的工作原理和结构上的种种特点，其诊断方法和检测技术与其它设备的诊断有所不同。测技术与其它设备的诊断有所不同。 在电机的内部存在着几个相

5、互关联而又不可截然分在电机的内部存在着几个相互关联而又不可截然分割的工作系统，因此，电机诊断需涉及较多的技术割的工作系统，因此，电机诊断需涉及较多的技术领域。领域。电机系统的构成 电路系统电路系统 磁路系统磁路系统 绝缘系统绝缘系统 机械系统机械系统 通风散热系统通风散热系统电机的结构三相对称交流绕组电机的故障类型电机的故障类型定子绕组故障：定子绕组故障： 匝间、线间匝间、线间(层间层间)、相间短路；、相间短路； 绝缘缺陷绝缘缺陷(磁通集中至缺陷点磁通集中至缺陷点)转子故障：转子故障： 铸件缺陷、气隙不均衡、铸件缺陷、气隙不均衡、 偏心、偏心、 断条断环；断条断环；故障的结果：耗电，发热，振动

6、，停转1)认为三相平衡是电阻值的平衡是错误的；2)运行中三相电流的平衡与否要看三相阻抗是否平衡；3)匝间短路的发展与阻值的降低不成正比！ v摇表就可解决问题摇表就可解决问题错误！错误！ v电桥可以检测到匝间短路电桥可以检测到匝间短路错误！错误！对地绝缘问题仅占电机系统故障中 5%以下v使用匝间耐压试验仪？使用匝间耐压试验仪？ 1) 破坏性试验；2) 波形复杂，难以分析；3) 有些匝间短路的情况在波形上无反映;4) 设备笨重。v绝缘表就可解决问题绝缘表就可解决问题错误！错误！ 对地绝缘问题仅占电机系统故障中 5%以下，不能解决匝间问题电机的故障中，对地绝缘问题仅占5%以下，更多是定子绕组故障（三

7、相不平衡、匝间短路）占37%，转子故障占10%，其余是机械问题（不平衡、不对中、轴承故障）。1)认为三相平衡是电阻值的平衡是错误的；认为三相平衡是电阻值的平衡是错误的；2)运行中三相电流的平衡与否要看三相阻抗是否平衡；运行中三相电流的平衡与否要看三相阻抗是否平衡；v电桥可以检测到匝间短路电桥可以检测到匝间短路错误！错误！ 电桥只测试直流电阻电桥只测试直流电阻匝间短路v使用匝间耐压试验仪？使用匝间耐压试验仪？ 破坏性试验破坏性试验静态电气测试静态电气测试 的各种方式的各种方式静态电机电路分析（静态电机电路分析（MCA）（重点讲）（重点讲）欧姆表 / 毫欧表 绝缘电阻计（吸收比 / 极化指数） 高

8、压绝缘测试仪 LCR 测试仪 浪涌测试仪 电压表/安培表/功率表数据采集器电源质量分析仪动态效率仪动态电机电流分析MCSA动态电气测试动态电气测试 的各种方式的各种方式动态机械测试的方式动态机械测试的方式超声诊断超声诊断振动分析振动分析红外分析红外分析MCA的基本原理是将电机看成是一个包含电阻、电感、电容的复杂电路进行分析，从而诊断其状态。由于ALL-TEST检测仪提供高频、真正弦波，完全静态模拟电机的运行状态，因此得以准确评估绕组品质。 电阻电阻 R 电感电感 L 电容电容 C 相角相角 Fi 阻抗阻抗 Z2 = R2+ ( XL - XC ) 2p电机绕组的重要参数包括：电机绕组的重要参数

9、包括：MCAMCA技术的核心技术的核心 I/F I/F测试测试对于某相绕组，测试频率加倍前后，看电流的变化：倍频测试值 I/F，即频率加倍的变化率： MCAMCA技术的核心技术的核心 I/F I/F倍频测试倍频测试I/F =III2II=100%U R2 + (L- )2I = 1CUR2 + (2L- )2 频率加倍频率加倍 = 12C纯电感电路：I/F - 50% 即电流减少一半纯电阻电路：I/F - 0% 即电流不变纯电容电路： I/F 100% 即电流增加一倍交流电机的三相平衡交流电机的三相平衡是是 与与 及及的平衡的平衡相角相角-又称又称“相位相位”、“周相周相”、“位相位相” 某一

10、物理量随时间(或空间位置)作正弦或余弦变化时，决定该量在任一时刻(或位置)状态的一个数值。如交流电压u=umsin(t+)，在不同时刻的电压决定于(t+)的数值，(t+)就称相位角。当t=0时，称为初相角。转子故障：铸件缺陷、气隙不均衡、偏心、断条断环；定子绕组故障：匝间、线间（层间）、相间短路；绝缘缺陷106105104106104105105104106104105106104106105105106104106105104106104105105104106104105106104106105105106104090180270306010310410510610712345678910

11、11 12转子等分24份1031041051061071234567891011 12转子完好10310410510610712345678910 11 12铸造缺陷导致不平衡气隙断条！ 这是一个典型转子断条故障，在均匀的12等份测得电感量L或阻抗Z，利用 Excel得出上面的波形，诊断出转子存在部分断条，需要尽快维修。三三相相交交流流电电机机，匝匝间间短短路路 测测试试参参数数 T1-T2 T1-T3 T2-T3 不不平平衡衡 R 74.6 74.6 74.6 0% Z 217 210 208 4% L 325 313 309 5% I/F -50 -49 -44 6 Phase Angle

12、 9 13 52 43 绝绝缘缘 99 Meg 对于匝间短路，电阻可能没有预期的变化，阻抗与电感有少量的偏差，但I/F与Fi的严重不平衡，指示有直接的匝间短路发生。 三相相角Fi与 I/F 不平衡，电机仍在运行，但随时会发生停机事故。 测试结果反映出定子绕组的故障（匝间短路）。 T1-T2T1-T3T2-T3偏差R0.9541.0540.96510%Z52965646%L20192214%相角相角Fi8083855I/F-44-39-395绝缘99M 1.300 KW, 3600 RPM 连续多次发生轴承失效；2.存在铸造缺陷，同时存在偏心，最大的可能是轴套定位偏差。 4 55 05 56 0

13、6 57 07 51 2369三相电感圆周分布图三相电感 利用振动分析、电流分析检测此电机，都因信号太弱而没有发现问题。R、Fi、I/F均一致，而Z、L变化很大，使用三种MCA仪器测试，仅有能产生真正弦波的AT4能够得出Z、Fi、I/F从而发现故障。在IEEE 1415-2006标准中包含了Fi & I/F参数 ，用于判断电机故障 T1-T2T1-T3T2-T3Resistance0.3220.3190.319Impedance189181190Inductance373837Phase Angle818583I/F-42-49-46Insulation#.#T1-T2T1-T3T2-T3Re

14、sistance0.3180.3160.321Impedance190192190Inductance373837Phase Angle838681I/F-45-49-44Insulation#.#Position 1Position 2电机完好电机完好电机完好电机完好除外，所有值都平衡，相间短路。除外，所有值都平衡，层间短路。报警指示，及可能相间短路。阻抗和电感跟随，极可能是绕组比转子条不同，进行转子转动测试。以确认是否是这种状态。除电阻R外，所有值都平衡，指示高阻，看是否连接松动。电机完好电机完好阻抗和电感跟随阻抗和电感跟随 电机完好电机完好 Fi及I/F平衡，阻抗和电感报警，阻抗和电感是

15、跟随，电容起作用，指示定子绕组过热污染。 Fi及I/F平衡阻抗和电感报警，一项阻抗是另外两项阻抗的一半，这是由于仪器频率转换引起的。经验指示有早期定子绕组或转子问题。所有参数都平衡，对地绝缘低于建议水平，绕组对地故障。Fi和I/F平衡阻抗和电感报警，图形匹配，由于转子位置造成。电机完好。绕组短路绕组短路庞大的数据管理功能，及时进行趋势分析，实现状态预知维修。 报告细化说明报告细化说明- -绕组绕组FiFi与与I/F I/F 2 2 同相、同绕组的匝间短同相、同绕组的匝间短 分析员的要求： 了解你被测电机的结构，如果绕组双叠绕组，就可能同相绕组或同绕组存在匝间短路情况。FiFi 1,I/F 1,

16、I/F 平衡平衡 绕组中的线圈间短路（层间短路） 分析员的要求： 了解你被测电机的结构，如果绕组单叠绕组，就可能同相绕组或同绕组存在层间或绕组间存在短路情况。FiFi平衡平衡,I/F ,I/F 2 2 相间短路相间短路分析员的要求： 这种绕组也可能是单叠绕组，也可能是双叠绕组，就可能同相绕组或同绕组存在匝间短路情况。 报告细化说明报告细化说明- -阻抗和电感阻抗和电感接头松动接头松动-电阻电阻 R R 分析建议：如果其它数据一切都合乎标准，唯有电阻平衡度误差大。原因大致有： 1、如果是开关柜MCC上测试的结果，你可以到电机接线端进行测试，结果平衡，即说明你的供电电缆有问题。 2、在电机的端口上测试，还存在上述的问题，建议检测测试夹洁净度或测点是否良好的接触。 绕组污染或过热绕组污染或过热-电感电感 L L 与与 阻抗阻抗 Z Z 根据电机的工作现场导致上述问题： 1、该电机是否工作