摘要：由于构造简单、运行和拖动性能可靠，三相异步电机被广泛应用于工农业生产中，但因其负载多变和工作环境恶劣，致其故障频发，从而引起停机、停产等事故，造成巨大的经济损失。目前，电机常见故障分为机械故障( 轴承故障、转子不对中、转轴弯曲等) 和电气故障( 定子、转子绕组短路故障等) ，其中由于绝缘材料受到环境和机械应力影响而老化引起的定子绕组匝间短路故障高达 38% ; 由于电机制造、安装、过载运行、污染和不正确的润滑等因素导致的轴承故障约为 30% 。鉴于此，本文主要分析三相异步电机常见故障原因分析与对策。
关键词：三相异步电机；故障；对策
中图分类号：TD614 文献标识码：A
1、电机工作原理
电动机与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能更好，对辅助零件的要求也更低。其绕组工作原理为，向三相定子绕组输入对称的三相交流电时，由于电磁效应会形成一个以同步转速沿定子和转子内圆空间的旋转磁场。三相异步电机直接启动时会产生较大的冲击电流，一方面对电网造成冲击，另一方面对拖动设备和电机本身造成损伤。据此，国内外学者对电机软启动技术进行了大量研究，并提出很多比较实用有效的方法。主要包括：磁控降压软启动、液阻式降压软启动、自耦变压器降压软启动、晶闸管软启动和变频器软启动等。其中晶闸管软启动具有结构简单、价格便宜、控制灵活及应用十分广泛等优点，被认为是较好的电机软启动方法。传统的晶闸管软启动器在启动过程中存在电流和转矩振荡，在轻载时尤为明显，严重时会引起转速振荡，因此，很多学者着力研究如何改进晶闸管软启动器。
2、三相异步电机常见故障原因分析
2.1、三相异步电机转子故障
三相异步电机在启动以及运转过程中，导致故障的因素较多，其中起动及过载运行的状态下，在多种力的作用下，三相异步电机内部的转子以短路环形式在铜条上焊接，致使转子铜条出现一定程度的松动，因为端部应用铜料连接，内部出现焊缝，影响接触连接效果，出现连接不良导致在运行受热状态下，稳定性不佳出现开裂。如果铜条与铁芯工作过程中，配合过于松弛使得铜条出现槽内的震动，会引发铜条以及端环的裂开。
2.2、三相异步电机定子线圈故障
三相异步电机故障通常由定子绕组绝缘烧毁引起，在故障中所占比例相对较大，如果出现三相异步电机在快速启动及负荷变化，会导致机械振动，引发定子铁芯及定子绕组间有相对运动，一定程度上导致绝缘击穿现象发生，温度上升引发绝缘表面出现劣化，将绝缘表面的条件改变，从而发生一系列放电及异常，如果绕组表面出现油污、水汽、污秽等物质，会导致定子绕组在污秽物质影响下，出现不同相间放电情况，接触维持出现引线绝缘引线呈现表面的防晕漆变黑，在进行引线的检查时，引线的断裂位置在定子座机的棱角下方，潮湿的环境下定子绕组引线出现绝缘老化，使得绕组绝缘电阻值出现一定程度降低。
2.3、轴承故障
导致轴承位置出现故障的主要原因包括深沟球轴承与圆柱滚子轴承未按照规范准则合理安装，润滑剂的使用也会对效果有一定影响，线圈固定十分关键，如果在线圈固定中，线圈及铁芯之间因间隙存在出现振动，会导致线圈及铁芯部位因为承受能力在轴向负荷外，引发轴承功能被破坏，最终影响使用效果。
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3、对策
3.1、三相异步电机润滑控制系统
以三相异步电机运转参数为参考，同时根据三相异步电机轴承润滑的实际运行信息，对油泵的工作油压与警戒油压进行设定，将工作油压与警戒油压信号输送到系统控制中心，对球磨机工作方式进行分析，确定润滑油站油量运行状况，判定备用泵投运延时范围，形成油泵自投系统控制程序，如果油压在既定油压范围外，系统中心会有指令发出，备用泵会通过自动补压装置进行自动进行补压，在油压恢复正常后，备用泵不再工作，如果备用泵运行一段时间后，实际投运工作油压在警戒油压范围外，系统会自动停车，油压报警系统输出报警信号，从而解决油压异常状态下，油泵备自投使用问题，防止油压异常问题，引发的频繁状况出现，为球磨机平稳安全运转提供保证。
3.2、三相异步电机轴承降温装置
异步电动机内部降温常见的方案为应用降温装置实现综合降温处理，在进行降温装置的研发和设计时，
首先对降温装置的结构及外形尺寸进行分析，在两端有带孔的降温装置板，形成顶板，分别在进风口自己出风口位置安装，同时在端子两端以及侧板位置进行安装，将轴流风机应用螺栓固定，装置在腔体一端面实现降温效果，完成降温装置安装后，通过送风风机运行的方式进行测试，从而维持整个装置的安全性以及可靠性。
3.3、绕组接地的排除技术
当三相异步电机绕组出现接地故障时，可以采用如下方法对故障点进行查找：加压观察法、直流降压法、电流烧穿法、开口变压器法、分割法等等。找到接地点之后，可以通过以下措施进行排除：如果线圈尚未浸漆出现接地故障，可将线圈直接起出，更换新线圈，消除故障，然后根据工艺规程对线圈进行重新包扎即可；若是线圈浸漆后出现接地故障，则可先用木锤敲打，对固化的绝缘漆进行破除，对接地点进行处理。为预防绕组接地故障的发生，可对铁芯槽与通风槽位置处的焊渣进行及时清除，并加强日常点检和设备管理，发现隐患及时处理。
3.4、绕组开焊的排除技术
对于三相异步电机绕组故障，可以采取如下方法进行排除：对阻尼条进行直观检查，看有无明显的电弧灼伤痕迹以及裂纹，并观察端环的连接部位是否接触良好；使用小锤对阻尼条及端环进行轻轻敲击，通过发出的声音，判断有无断裂；利用开口变压器进行电气测试，如果阻尼条开焊，变压器相连磁通会减少，而电压表的读数也会随之减少，据此便可判断是否开焊。确定开焊部位后，可依据焊接操作规程进行补焊。
3.5、三相异步电机测试对策
①转矩转速传感器噪声小、寿命长、误差小。②电参数测量仪等测量仪器所测量的电压、电流、功率等一系列参数必须满足试验精度，所产生的试验误差必须满足试验要求。③普通电机必须能完成电机的出厂试验测试，如匝间试验、耐压试验、绝缘试验等；而三相异步电动机必须能完成型式试验的多个测试项目，如空载试验、负载试验、堵转试验、温升试验、T-N 试验等一系列试验。
负载电机速度环控制：①完成对电机转速、效率、电流、功率因素、输入功率与输出功率的工作特性曲线拟合，得到其之间的关系；②通过效率和功率因素判断电机性能好坏；③获取电机运行性能的重要参数。
负载电机拖动被试电机某方向运转于较低转速（电机运行于 1 000r/min），被试系统的出力方向与转动方向相同（即保证被试电机处于电动机状态）。从小到大改变被试系统驱动器输出电流，在每个电流下，通过改变电流矢量偏角，比较不同偏角下电机输出扭矩，找到最大扭矩，记录此时的扭矩及偏角，直至电流达到适配驱动器的最大电流。
作者简介：魏礼鹏（1987--），男，汉族，江苏徐州人，工程师，硕士，主要从事煤矿供配电设备的嵌入式控制系统的研发工作。
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论文作者:魏礼鹏
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
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