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淺析三相異步(bù)電動機的(de)啟動與故障分析與(yǔ)處理

2025-11-27 08:59
一、概述(shù):電動機是把電能轉換成機械能的設備。在機械(xiè)、冶金、石(shí)油、煤炭、化學(xué)、航空、交通、農(nóng)業以及其(qí)他各種工業中
二、結構及各部分作用:一般電動機主要由兩部分組成:固定部分稱為定子(zǐ),旋(xuán)轉部(bù)分稱為轉子(zǐ)。另外還有端蓋、風扇(shàn)、罩(zhào)殼、機座、接線(xiàn)盒等。  定子的作用(yòng)是用來產生磁場和作電動機的機械支撐。電動機的(de)定子由定子(zǐ)鐵心、定子繞(rào)組和機座三部分組成。定子繞組鑲嵌在(zài)定子鐵心中,通過電流時(shí)產生感應電動勢,實(shí)現電能量轉換。機座的(de)作用主要是固定和支撐定子鐵心。電動(dòng)機運行時,因內部損(sǔn)耗而發生的熱(rè)量通過鐵心傳給機座,再由機(jī)座表(biǎo)麵散發到周圍空氣中。為了(le)增加散熱(rè)麵積(jī),一(yī)般電動(dòng)機在機座外表麵設計為散熱片狀。  電動機的(de)轉子由轉子鐵心(xīn)、轉子繞(rào)組和轉軸組成。轉子鐵心也(yě)是作為電動機磁路的一部分。轉子繞組(zǔ)的(de)作用是感應電動勢,通過電流而產生電磁(cí)轉矩。轉軸是支撐轉子的(de)重量(liàng),傳遞轉矩,輸出機械功率的主要部(bù)件
三、
電動機工作原理及原理圖:當向三項定子繞組中通過入對稱的三項交流電時,就產生了(le)一個以同步轉速n1沿定子和(hé)轉子內圓(yuán)空間作順時針方向旋轉的旋(xuán)轉磁場。由於旋轉磁場以n1轉速旋轉,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時是靜止的,故(gù)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割(gē)定子旋轉磁場而產生感應電動勢(感應電動勢的方向用右手定則判定)。由於導子導體兩端被短(duǎn)路環短接,在(zài)感應電動勢的作用下(xià),轉(zhuǎn)子導體中將產生與感應電(diàn)動勢方(fāng)向基本一致的感生電流。轉子的載流導體(tǐ)在(zài)定子磁場中(zhōng)受到電磁力的作用(力的方向用左手定則判定)。電(diàn)磁力對轉子軸產生電磁(cí)轉矩(jǔ),驅動轉子 沿(yán)著旋轉磁場方向旋轉。  通過上述分析(xī)可以總結出電動(dòng)機工作原理為:當電動(dòng)機的三項定子繞組(各相差120度(dù)電角度),通入三項(xiàng)交(jiāo)流電後,將產(chǎn)生一個旋轉磁場,該旋轉磁場切割轉子繞組,從而在轉子繞組中產生感應電流(liú)(轉子(zǐ)繞組是閉(bì)合通(tōng)路),載流的轉子導體在(zài)定子旋轉磁場作(zuò)用下將(jiāng)產生電磁力,從而在電(diàn)機轉軸上形成電磁轉矩,驅動電動機旋轉,並且電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同
四、電動機機械故障的(de)分析與處理(lǐ)
(一)機械方麵的掃膛、振動、軸承過熱、損(sǔn)壞等故障 :1、 異步電動機定、轉子之間(jiān)氣隙很小,容易導致定、轉子之間相碰。一般(bān)由於軸承嚴重超差及端蓋內孔磨損或端蓋止口與機座止(zhǐ)口磨損變形,使機座、端蓋、轉子三者不同軸心引起掃膛。如發現對軸承應及時更(gèng)換,對端蓋進行更換或刷鍍處理。    2、振動應先區(qū)分是電動機本身引起的,還是傳(chuán)動裝(zhuāng)置不(bú)良所(suǒ)造成的,或者是機械負載端傳遞過(guò)來的,而後針(zhēn)對具(jù)體情(qíng)況進行(háng)排(pái)除。屬於電動(dòng)機本身(shēn)引起的振動,多數是由於轉子動平衡不好(hǎo),以及軸承不良,轉軸彎曲,或端蓋、機座、轉子不同軸心,或者電動機安裝地基不平,安裝不到(dào)位(wèi),緊固(gù)件鬆動造成(chéng)的。振動會產生噪聲,還會產生額外負荷。 
(二)電源電壓不正常:當電源電壓偏高時,由於其勵磁電流增大(dà),電動機會過分(fèn)發熱(rè);而且(qiě)過高的電還會危及電動機的絕緣材料(liào),使其有被擊(jī)穿的危險。當(dāng)電(diàn)壓過低時,電動機產生的電磁轉矩就會大大降低;如果負載轉矩(jǔ)沒有相(xiàng)應減(jiǎn)小,轉子轉速(sù)過(guò)低,轉差率(lǜ)增大,使電流增大,就會造成電動機過分發熱,時(shí)間長則會(huì)影響電動機壽(shòu)命(mìng)。 當三相電壓不對稱時,即某一相電壓偏低或偏高,都會導致該相(xiàng)電流過大,使發熱情況惡化。同時電(diàn)動機的轉(zhuǎn)矩也會減小,還會發出“嗡嗡”聲,時間長了也會損壞繞組。 總之,不(bú)論電壓偏(piān)高、過低或三(sān)相電壓不對(duì)稱,都會造成電流過大、
電動機過熱而損壞電動機。所以國家標準( GB50170 - 92 和GB50150 - 91) 規定:電動機應在其(qí)額(é)定電壓(誤差為±5 %) 的變化範圍內,且交(jiāo)流電的頻率為(50 ±0. 5) Hz 的範圍內運行,進而保(bǎo)證其出力不變。當電動機滿負荷運行時,三相電(diàn)源各相間電壓之間的(de)差值不應大於額定值的±5 %。電流的不平衡度不得超過(guò)額定電流(liú)的10 %。
(三) 電機繞組問題(tí):
1、繞組接地 電動機繞(rào)組的(de)絕緣受到損壞(huài)後,繞(rào)組的導體和鐵芯、機殼之間相碰,即為繞組接地。這時會造成該繞(rào)組的電流過大,引起局部過熱,嚴(yán)重時(shí)能(néng)燒壞繞組或造成相(xiàng)間短路,使電動機(jī)無(wú)法工作;還會使機殼帶電,易造成(chéng)觸電事故(gù)。為防止此類事故發生,要求電動機外(wài)殼必(bì)須可靠接地,或者加裝電動機(jī)漏電保護裝置。電動機出現繞組接地故障後,應(yīng)仔細觀察繞組損壞(huài)情況,除絕緣已經(jīng)老化、枯焦發脆處,都可以進行局部修理。經驗表明,繞組接地經常發生在繞組伸出槽外的交接處(即繞組端部) ,這時可在故(gù)障處用絕緣紙插入鐵芯與繞組之間,再用絕緣包紮好並塗上絕緣(yuán)漆(qī)進行烘幹即可。
2、繞組短路:繞組中(zhōng)相鄰兩條導線之(zhī)間的絕緣損壞後兩導體相碰,就稱為繞組短路。發(fā)生在同(tóng)一繞組中的繞組(zǔ)短路稱為匝間短路。匝間短路易在線圈的端部造成幾匝或一卷,或一極組(zǔ)燒焦,電磁線被燒成裸銅線;而短路以外的本相或(huò)其他兩相線(xiàn)圈都較(jiào)完好或稍微(wēi)烤(kǎo)焦。發生在兩(liǎng)相繞(rào)組之間的繞組短路則稱為相(xiàng)間短路。相間短路常爆斷,熔(róng)斷處有很多導線,附近有很多熔化的銅屑,而其他線圈組或(huò)另一端均無燒焦的痕跡。不論哪一(yī)種短路,都會引起某一相或兩相的電流增大,引起局部發熱,致使絕緣老化或燒(shāo)焦,損壞電動機。出現繞(rào)組短(duǎn)路時,若(ruò)短路點在槽外,修理並不困難。當發生在槽內時,若(ruò)線圈燒損不嚴重,可將該(gāi)槽線圈邊稍 加熱軟(ruǎn)化後翻出受損部分(fèn),換上新的槽絕緣,將線圈受(shòu)損的部位用薄(báo)的絕緣帶包好並塗上(shàng)絕緣漆進(jìn)行烘幹,用(yòng)萬用(yòng)表、兆歐表檢查,證明已修補好後,再(zài)重新嵌入槽內,進行絕緣處理後就可繼續使用;如果線圈受(shòu)損傷的部位過多,或者包上新的絕緣帶後線圈無法(fǎ)嵌入槽內時,就需更換繞組
3、繞組斷路:繞組(zǔ)斷路是指電動機的定子或轉子(zǐ)繞組碰斷或燒斷造成故障。
4、定子繞組斷路:該類故障可以通過測量各(gè)相繞組的電阻或電流的方法檢查出來。 這種斷路(lù)多發生在定子(zǐ)繞組的端部、各繞(rào)組元件(jiàn)的接頭處及引出線附近。這些部位都露在電動機機座殼(ké)外麵(miàn),導線容易(yì)碰斷,接頭處也會因焊接不實經長(zhǎng)期使 用後鬆脫。發現問題(tí)後重新接好、包好,並塗上絕緣漆後就可使用。另外,如(rú)果(guǒ)是因故(gù)障使(shǐ)繞組被燒斷則需要更換繞組
5、轉子繞組斷路:該類故障(zhàng)可根據電動機轉動情況加以判斷,通常表現為轉速變慢、轉動無力(lì)、定子三相電流增大和(hé)有嗡嗡聲(shēng)等現象,有時還不能(néng)起動。這時可以在定子(zǐ)繞組中通入(rù)三相低壓電源(電壓(yā)約為額定(dìng)值的10 %) ,然後轉動電機軸,觀察定子三相電流是否穩定。如果三相電流有較大的(de)波(bō)動,則說明轉(zhuǎn)子繞(rào)組有斷路的地方。出現轉子繞組斷路時,要先抽出轉子查出斷路的部位(wèi)。一般使用斷條偵察器等專用設備來確定斷路部位(wèi)。對於鼠籠式轉子,當(dāng)轉子繞組斷條已不能使用時,要將鑄鋁熔化後再重新灌鑄,或換成紫銅條;對於線(xiàn)繞式轉子的(de)修理則與修理定子繞組(zǔ)一樣(yàng),隻是修好後必須(xū)在繞組兩端用鋼(gāng)絲打箍(gū)
五(wǔ)、
電動機啟動方麵的故障分析:1、當通電(diàn)後(hòu)電動機不(bú)能轉動,但無異響,也無異(yì)味和冒煙。可能是電源未通(至少兩相未通)或者熔絲熔斷(至少兩相熔斷),應立即檢查電源回路開關,熔(róng)絲。接盒處是否有斷點,修複;檢查(chá)熔絲型號、熔斷原因,然(rán)後更換熔(róng)絲(sī)即(jí)可。也有可能是電(diàn)機已(yǐ)經損壞,那就需(xū)馬(mǎ)上檢查電機並修複。 2、當電動機起動(dòng)困難,帶額定負載時,電動機(jī)轉速低(dī)於(yú)額定轉速較多(duō)的時候,可能是電源電壓過低,應馬上測量電源電壓並改善電壓情況;籠形轉(zhuǎn)子開焊或斷裂應直接(jiē)檢查開焊和斷點並修複;電(diàn)機過載(zǎi)會導致電動機起動(dòng)困難,帶額定負載,我們該馬上減載,減少電機壓力。 3、繞組首尾端接錯時或繞組有(yǒu)匝(zā)間短路、線圈反接等故障,會導致電動機空載電流(liú)不(bú)平衡,三相相差大,還可能是電源電壓不平衡引起的。我們可通過檢查繞組並糾正,消除繞組的故障,測量電(diàn)源電壓,設法消除不平衡。 4、有時電動機啟動後發現電動機空載電流平(píng)衡,但數值大。那是因(yīn)為電源電壓過高,或(huò)者(zhě)Y接電動(dòng)機誤(wù)接為(wéi)△接,氣隙過大或不均勻,我們(men)可(kě)以檢(jiǎn)查電源(yuán),設法(fǎ)恢(huī)複額定電壓,將△改接為Y,更換新(xīn)轉子或調整氣隙,就可以排除故障。 5、電(diàn)動機啟(qǐ)動(dòng)後(hòu)過熱,甚(shèn)至冒煙時,可能是電源電壓過高,使鐵心發熱大大增加,導致的發熱,也可能是電源(yuán)電壓過低,電動機又帶額定負載(zǎi)運行,電流過大(dà)使繞組發熱,還有(yǒu)定子、轉子鐵心相擦,電動機過載(zǎi)或頻繁起動導致的發熱,環境溫度高,電動機表(biǎo)麵汙垢(gòu)多,或通風道堵(dǔ)塞,籠形(xíng)轉子斷條,定子繞組故障(相間、匝間短路;定(dìng)子繞組內部連接錯誤),電(diàn)動機風扇故障,通風不良等等(děng)原因都會引起電動機的過熱或冒煙,從而影響電動機的壽命,我們應馬上降低電源電壓(如調整供電變壓(yā)器分接頭),若是電機Y、△接法錯(cuò)誤引起,則應改正接(jiē)法,提高電源電壓或換相供電導線,來消除電動機的過熱現象,還需要消除擦點(調整氣隙或銼、車轉子),減載,按規定次數控製起動,檢查並消除轉(zhuǎn)子繞組故(gù)障,檢查定子繞組,消除故障,也是預(yù)防和消除(chú)電動機(jī)過(guò)熱和冒煙的辦法,平時要經常清(qīng)洗電動(dòng)機,改善(shàn)環境溫度,采用降溫措施,檢查並(bìng)修複風扇,必要時更換,不在過熱的環境下使(shǐ)用電動機,可大大(dà)的預防電(diàn)動機的過熱現象
六、結論:綜上所述,為(wéi)了能(néng)采用正確的方法進行電(diàn)動機的故障(zhàng)修(xiū)理,就必須熟悉電動機常(cháng)見故障的特點及原因,才能少走彎路,節省時間,盡快地將故障排除,恢複電動機故障,使電動機處於正常的運轉狀(zhuàng)態。做好電動機的定(dìng)期檢查和維護工作,也是保證電動機安全運行,延長壽命的有效措施之一(yī)。
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