摘要：三相异步电机有着其它电机所不具备的优势，运行时难免会出现各种故障。三相异步电机故障检查尽管有难度，但只要掌握了有关技术，就能将故障的发生率控制在一定范围内。在实际工作中遇到的三相异步电动机常见故障加以分析，希望对从事电气工作的人员有所帮助。三相异步电动机简介：三相异步电机以其简单、可靠、耐用、易制造、价格低、效率高等优点，而获得广泛应用于工农业生产，和其他国民经济部门。因此应重视和关注相关人员的培训，提升其素养与责任心，以保障电机的安全稳定运行。
关键词：三相异步电动机；故障；对策
三相异步电机以其结构简单、价格低廉、运行可靠而在传动领域占有极其重要的地位，电机的工作状态直接影响了生产的运行。三相交流异步电机是将电能转换成机械能，广泛运用于工农业生产中。在电网的总载荷中，三相异步电机的总容量大约占整个动力载荷的85%，而由于工作环境恶劣的缘故，三相异步电机经常会发生各种故障。为了保证三相异步电机的安全运行，电气工作人员应当掌握有关异步电机安全运行的基本知识，了解异步电机的安全评估知识，能够尽可能地及时发现和消除电机的事故隐患，保证电机安全运行。
一、异步电机的构造及基本原理
1、异步电机的构造。三相异步电机主要由定子和转子两大部分组成。定子与转子之间有一个较小的空气隙。异步电机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。定子铁芯是用厚度为0.5mm硅钢片经冲槽、叠压后成为一个整体，是电机磁路的一部分。定子绕组就嵌在铁芯的槽内，它由许多线圈按一定规律联接而成。根据定子绕组在槽内布置的情况，有单层绕组及双层绕组两种基本型式。中心高180及以上的异步电机一般都采用双层绕组。机座的作用主要是支撑定子铁芯和固定端盖。转子由转子铁芯、转子绕组和转轴组成。铁芯结构如同定子铁芯，也是电机磁路的一部分。转子绕组的形式有笼型和绕线型两种。笼型转子绕组由每个槽内的导条和两个端环连接组成，导条和端环通常是用铝水一次浇注成型，对于起动性能要求较高的电机会采用铜导条和铜端环焊接的形式。绕线型转子就是在转子其铁芯上嵌有对称的三相绕组，一般连接成星形。转子的一端装有三个集电环，与转子绕组的三个起始端相连，可通过集电环和电刷引出引线，便于接入电阻，实施串阻起动或调节电机转速。异步电机定、转子之间必须有一气隙。气隙是异步电机磁路的一部分，对电机运行性能影响很大。为了减小励磁电流，提高功率因数，气隙越小越好，但气隙过小，会造成装配困难，且增加高次谐波损耗与附加损耗。实际电机应兼顾方面的因素。
2、异步电机的基本原理。当对称三相绕组接到对称三相电源以后，就在定子、转子之间的气隙内建立了以同步转速旋转的磁场。旋转磁场切割转子导体时，在转子导体中产生感应电势，由于转子绕组是闭合的，在转子导体中将有电流通过。转子导体中的电流与旋转磁场相互作用，产生电磁力，使转子导体受到该力的作用，这一电磁力的方向与旋转磁场方向相同。在电磁力的作用下形成电磁转距，拖动转子顺着旋转磁场方向旋转。根据电磁学原理可知，只有转子转速小于同步转速，即气隙磁场旋转转速时，转子相对于旋转磁场才有相对运动，转子回路才有可能切割磁力线而产生感应电流，所以转子转速不可能达到同步转速。
二、三相异步电机常见的部件故障
三相异步电机各种故障发生的具体情况不尽相同，各种故障主要由结构特点和工作环境所决定。尽管异步电机的故障类型不同、故障起因和在某一部件上故障的具体位置截然不同，但因故障发生后电机不再以正常状态运行，电机的机械振动、电压电流等信号都会出现反常的变化，即通过某种形式反映出一定的特征变化，我们将这些信号称为特征信号。
1、定子故障。定子最常见的故障包括绕组匝间短路、相间短路和绕组接地等，其中定子相间短路故障是异步电机发生最多最频繁的故障。绕组间绝缘破损是短路故障发生的主要原因。相间短路后气隙磁场和电流都不再对称，定子电流大小显著增加将导致电机发热严重。电机温升到一定程度后，线圈表面变色，绝缘层融裂分解，发生局部放电现象。
2、转子故障。转子故障多为机械故障或结构磨损，例如笼型异步电机的转子笼条或端环断裂。此类故障的发生与电机起动频率有直接关系，起动时绕组在较短时间内流过大电流，机械部件受到的冲击也很大。各部分受力和位移不同，就会导致笼条或端环因应力不均而断裂。而绕线型转子除了集电环故障外，其余与定子故障相同。
3、气隙偏心故障。气隙偏心不属于电机某一部件的损坏，可归类于故障发生时的一种表现，一般是由转子刚度不足或轴承安装偏差导致的。对异步电机而言，转子偏心将导致气隙磁场畸变，产生不平衡磁拉力和振动。偏心故障严重时，定转子的几何轴心偏离过大，在电机转动时发生机械摩擦，会对电机产生致命伤害。气隙偏心故障都可归纳为静态、动态偏心、混合偏心和轴向变化偏心四类。
4、轴承故障。异步电机的轴承多为滚动轴承，轴承包括外部和内部滑道、滚珠以及保持架几个部分。轴承内外圈表面磨损、润滑油质量不高、保持架松动损坏等都是轴承故障的主要原因。轴承故障也多为机械故障，多通过获取振动信号进行分析的方式进行故障诊断。
三、三相异步电机常见故障之表现及对策
1、电动机不能起动
（1）原因。电源未接通或电源指示灯不亮，定子绕组断路。转子绕组断路、定子绕组相间短路、定子绕组匝间短路、定子绕组接地、接线错误、熔丝烧断、热继电器整定值调的太小、控制设备接线错误、负载过大或传动装置被卡住。
（2）相应对策：
1）检查空气开关，各对触点及电动机引出线头，电源是否正常，将故障查出并修复。用兆欧表检查定子绕组有无断线。用兆欧表检查转子绕组有无断线。检查相间或层间绝缘是否受损。将电动机通入低压交流电，如果三相电流相差百分之十以上，则电流大的一相为短路。用兆欧表测量三相电流是否平衡，线圈是否受潮、过热等。或电动机是否长期过载，电流超过额定电流，使绝缘老化失效。用兆欧表测量定子绕组对地电阻，把500V 的兆欧表的两根引接线分别到电动机壳体及引接线上，测量其绝缘电阻，若电阻很小，则表示有故障，绝缘电阻大于0.5 兆欧算正常。用手转动电机轴是否灵活，是否有定、转子相擦，引起定子绕组绝缘损坏接地的情况。检查引出线是否绝缘损坏与壳体相接触或嵌线时绝缘处受损。检查外部接线是否接反，按正确方法改正，重新确定每相绕组的头尾。查出烧断原因，配上合适的新熔丝。适当调高整定值，按接线图重新校正接线。选用大容量电动机或减轻负载，消除传动装置故障。
2）装配电机轴承时，一般采用轴承加热器把轴承加热至80度到100度，只有这样才能保证装配质量，轴承内圈与轴配合过松时，可将轴领喷涂金属，过紧时重新加工。轴承外圈与端盖或轴承套过松时，将盖孔扩大后装套，过紧时重新加工。安装电机后，应用手转动转子非常的灵活，检查端盖是否装配到位，确认无误后，才能投入使用。调换其他型号和质量好的润滑脂，加润滑脂时，不应超过轴承室的三分之二，严禁将两种不同的润滑脂混用，润滑脂不能加的过多或过少，也不能太脏。安装轴承前必须对轴承进行认真的检查，轴承内不允许有任何的杂质，填充的油脂必须保证干净。将两侧端盖或轴承盖装平，在旋紧螺栓。经常进行电机巡视，发现缺油的电动机及时补充新的油脂。重新调整装配皮带轮、连轴器、端盖。轴承盖等，使之符合装配要求。
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2、电动机温升过高或冒烟
（1）可能原因：负载过重、缺相运行、电源电压过低或电动机接法有错误，定子绕组接地或匝间、相间短路，鼠笼型电动机转子断条、定子、转子相擦、绕线型转子绕组对地或匝间、相间短路，通风不良、电源频率不符合要求。
（2）处理方法。用钳形电流表检测定子电流，若发现过载时，减少负载不能小马拉大车。检查熔丝、控制接地点，排除故障。检查电源电压和电动机接线，三角形接法电动机误接成星形接法，或星形接法电动机误接成三角形接法。查出定子绕组接地或短路部位，加以修复。更换、补焊铜条。测量电动机气隙，检查装配质量及轴承磨损情况，找出原因，进行修复。查出转子绕组接地或短路部位，加以修复。清除风道污垢，灰尘及杂物使风路畅通。保证电动机洁净并通风散热良好，避免电动机频繁启动。调整电源频率到符合要求。
3、电动机带负载运行时，转速低于额定值。
（1）可能原因：电源电压过低。鼠笼式转子断条。负载过大、缺相运行。三角形接法的电动机错接成星形。
（2）处理方法：用万用表检查电动机输入端电源电压，并找出电源电压过低的原因，根据情况处理好。将电动机接到电压较低的三相交流电源上，同时测量定子的电流，如果转子断条，随着转子位置的不同，定子电流也会变化。选择大容量电动机或减轻负载。电机过载会使电机的电流变大，绕组温度升高，导致电机绝缘老化、损坏。故电机运行时，电流不能长时间超过其额定电流值。用钳形电流表检查三相电流，确认是哪一相。检查空气开关、热继电器的好坏，熔丝是否烧毁、接触器触头是否烧毁，检查电机接线端子处是否有线烧断，用兆欧表和万用表检查线圈是否接地，是否有绕组接线错误。缺相运行带来的直接危害就是电机一相或两相绕组过热甚至烧坏，过流运行加速了绝缘老化，我们应尽量避免缺相运行。
4、电机有异常声音或振动过大
（1）原因。机械摩擦包括定子、转子相擦，或联轴器与电机相擦。电动机缺相运行，滚动轴承缺油或损坏、电动机接线错误、转轴弯曲变形或损坏、联轴器松动，转子、皮带轮平衡未校正，皮带轮、联轴器偏心、安装基础不平衡或有缺陷。
（2）相应对策。检查出转动部分与静止部分的间隙，查出相擦原因，进行校正，电机转子抽芯时必须将转子抬起，防止定、转子铁芯相互碰擦损伤。首先检查电源，若电源正常再检查电机，并加以修复。清洗检查轴承，轴承损坏的，换轴承。查明原因，加以改正。把转轴校正，或更换转子，查明松动处，把螺栓拧紧，校正转子、皮带轮、联轴器的平衡和同心度，检查基础和底板固定情况并纠正。
5、电机轴承异响。
（1）引起轴承异响的主要原因有：轴承内圈与转轴的配合过松可能引起跑内圈。轴承外圈与轴承室的配合过松可引起跑外圈，不管是跑外圈还是内圈，都会引起电机轴承发热、变形最终导致轴承损坏。另外，轴承没有安装到位也会引起轴承发热，声音变大。采用热套方式安装轴承时，轴承加热的温度不能过高，否则会影响轴承的使用寿命。轴承润滑脂选用的型号不当或质量不好，轴承润滑脂过多、过少或两种不同润滑脂相互混用等。未按使用维护说明书及时添加润滑脂，使轴承缺油损坏。轴承室内有微小杂质，损伤轴承滚道、滚珠。皮带轮、联轴器等装配不当，致使轴承过热，时间长了，抱死损坏。
（2）相应对策。装配电机轴承时，一般采用轴承加热器把轴承加热至80 度到100 度，只有这样才能保证装配质量，轴承内圈与转轴配合过松时，可将轴颈喷涂金属。轴承外圈与轴承室配合过松时，将轴承室扩大后嵌套处理。调换其他合适型号和质量好有保证的润滑脂，严禁将两种不同的润滑脂混用，润滑脂不能加的过多或过少，应为占轴承室容积的二分之一至三分之二为宜。经常进行电机巡视，发现缺油的电动机及时补充新的油脂。轴承室内不允许有任何的杂质，填充的油脂必须保证干净。将两侧端盖或轴承盖装平，在旋紧螺栓。重新调整装配皮带轮、连轴器、端盖。轴承盖等，使之符合装配要求。
四、三相异步电机维修措施
1、三相异步电机的运行及维护。三相异步电机在运行时会发生以下情况：
（1）电机空载，过负载时，电流表指针摆动。这是电流不稳定的现象，主要是由于电路中的电阻值大小变化造成的。造成故障的可能情况有：线路接触点接触不良，如笼型导条开焊或者断条；电刷、集电环短路装置接触不良。排除故障的方式是对上述现象进行排查，坏的元器件予以更换或者维护。
（2）电机在运行时有异响。主要是电机运行时转子部分与其他轴承或元件发生摩擦造成的。具体现象有：转子与定子绝缘纸或槽楔摩擦，轴承磨损或者油内有砂粒等异物，轴承缺油，定转子铁芯相擦，风道填塞或风扇擦风罩。排除故障的方法是有异响发生时，及时对电机的机械进行检查，调整电机的机械安装，对电机进行清洁，更换或者清洗轴承等。
（3）电机运行时振动。电机的转子与外部的机械相连接，如果电机与外部的机械传动部分脱开后重新启动电机，振动消除，说明是外部的机械问题，否则就是电机自身的问题。通常造成这一故障的原因有：电机与机械传动部分的转轴不同心，电机的转子不平衡；电机轴弯曲等。
2、三相异步电机易发烧毁因素及预防。
（1）短路烧毁。工作环境条件恶劣，发生电机进水、受潮或者渗入了一些腐蚀性的物质等现象，造成电机绕组绝缘性能下降，在一些关键的部位或者较为薄弱的地方发生短路现象，从而导致电机绕组局部烧坏。解决的办法就是按电机使用要求来管理其环境。
（2）扫堂烧毁。由于轴承损坏、转轴弯曲等原因导致定子、转子相擦引起铁心温度快速上升，损伤绕组绝缘，造成绕组对地、匝间、相间短路。轴承损坏的主要原因及对策如前文所述。
（3）频繁起动烧毁。三相异步电动机的起动电流可达额定电流的7倍，频繁的起动会造成电机绕组过热甚至烧毁。因此要避免频繁起动，对于容量较大的电机还要采用星-三角起动方式或串电阻、降压起动等，以降低对电机的损害及对电网的冲击。
对三相异步电机的检查、故障分析以及故障排除是从事电气工作人员的必备技能，三相异步电机的正常运转也是电气装置正常运转的关键环节。三相异步电运行、烧毁多种故障的发生原因、发生时的现象以及对应的处理方式，对从事电气工作的人员具有一定的参考及指导意义。
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论文作者:陈森
论文发表刊物:《电力设备》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/21
标签：转子论文; 电机论文; 绕组论文; 轴承论文; 相异论文; 定子论文; 故障论文; 《电力设备》2019年第14期论文;