籠型三相異步電動機繞組錯線故障解析

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(德州恒力電機有限責任公司，山東德州 253005)

0 引言

籠型三相異步電動機的定子繞組是電動機的電路核心部分，繞組嵌錯或接錯后，會產(chǎn)生不完整的旋轉(zhuǎn)磁場，造成電機無法起動、空載電流過大、不平衡度過大、溫升太快、劇烈振動、燒斷保險絲等現(xiàn)象。嚴重時，若不及時處理，會燒壞繞組。不同系列和接法的電機，其故障表現(xiàn)形式不同。為對各種故障現(xiàn)象能有所了解，下面對各種故障形式做一下分析。

1 單速籠型三相異步電動機的定子繞組錯線故障

1.1 單速籠型三相異步電動機的定子繞組內(nèi)部錯線故障

定子繞組內(nèi)部錯線主要有下列情況：(1)某極相組中一只或幾只線圈嵌反或頭尾接錯，則空載電流有較大的不平衡；(2)某一或幾個極(相)組接反，電機啟動困難，并且轉(zhuǎn)速低，其中一相電流明顯大于另外兩相；(3)某相繞組頭尾接反，電機無法啟動或啟動后轉(zhuǎn)速低，電流嚴重不平衡；(4)多路并聯(lián)繞組支路路數(shù)接錯，空載電流成偶數(shù)倍增大或縮小；(5)Y、△接法錯誤，空載電流成3倍比增大或縮小。繞組錯線大約80%是接線錯誤造成，可通過對定子繞組檢查，重新接線來改正。

1.2 單速籠型三相異步電動機的定子繞組外部首尾顛倒錯線故障

單速三相異步電動機一般有六根引出線分別為：U1，U2；V1，V2；W1，W2。通常規(guī)定U1，V1，W1為繞組的頭，U2，V2，W2為繞組的尾，任意一相首尾顛倒后，電機啟動運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)向反轉(zhuǎn)，運行聲音異常，三相電流中的兩相平衡，但很大，是正常運轉(zhuǎn)時電流的15倍左右，另一相電流非常大，三相電流的不平衡度達到100%。繞組引出線的首尾相混時，六根引出線的相同端頭可用干電池或萬用表進行測量判別。萬用表檢查法是用萬用表的毫安檔進行測試，接線如圖1所示。

圖1 萬用表法檢測繞組首尾接線示意圖

此時轉(zhuǎn)動電機轉(zhuǎn)子，如果萬用表指針不動，表明頭尾連接正確；若萬用表指針擺動，表明三相繞組內(nèi)頭尾連接有誤，應對調(diào)一相頭尾重試，直到萬用表指針不動為止。直流電流法是在三相繞組的任一相繞組上接入2～4V直流電源(如電池)，其他一相接入直流毫安表，接線如圖2所示。

圖2 直流電流法檢測繞組首尾接線示意圖

當接通電源瞬間，如毫安表指針擺向大于零的一側(cè)，則電池正極所接線頭與毫安表負端所接線頭同為頭或尾；如指針反向擺動，則電池正極所接線頭與萬用表正端所接線頭同為頭或尾，用電池接到另一相的兩端試驗，確定出該相的頭尾端。

1.3 單速籠型三相異步電動機的定子繞組引出線接錯故障對于Y接出六棵線的單速電機，接線標示見圖3(a)，如果實際接線時接成圖3(b)、圖3(c)、圖3(d)的形式，造成三相電流嚴重不平衡，電機無法正常起動。如果實際接線時接成圖3(e)、圖3(f)、圖3(g)的形式，電機沒有轉(zhuǎn)動力矩，電機不轉(zhuǎn)。這時必須把實際接線改為圖3(a)形式，電機才會運轉(zhuǎn)。

圖3 Y接三相電機不同接線方法示意圖

對于△接出六棵線的單速電機，實際接線如圖4(a)、4(b)所示，如果實際接線時接成圖4(c)類似的形式，電機不轉(zhuǎn)，說明沒有轉(zhuǎn)動力矩，如果實際接線時接成圖4(d)、圖4(e)、圖5(f)類似的形式，造成三相電流嚴重不平衡，電機無法正常起動。如果實際接線時接成圖4(g)、圖4(h)、圖4(i)的形式，電機將單相運轉(zhuǎn)。

圖4 Δ接三相電機不同接線方法示意圖

2 籠型低壓多速三相異步電動機的定子繞組錯線故障

單繞組雙速或雙繞組多速電機，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。單繞組雙速電機接線時注意電機為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速還是恒功率調(diào)速。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速按2Y/Y接線，恒功率調(diào)速按2Y/△接線，出六根線，六根線互混時，可通過測量六根線之間的直流電阻區(qū)分，電阻相等的三根線為一速，低速Y接誤接成△時，空載電流增大3倍，額定功率是原接法的3倍，造成“大馬拉小車”現(xiàn)象，當電機高低速在相同轉(zhuǎn)矩運行時，會浪費一部分電能；低速△接誤接成Y時，空載電流減小約3倍，額定功率約是原接法的1/3倍，電機低速運轉(zhuǎn)時帶載能力減小，同樣功率運行時，低速嚴重過載。

單繞組雙速電機的接線標示高速為2U、2V、2W，低速為1U、1V、1W，如圖5所示。

圖5 單繞組雙速電機接線示意圖

電機高速運行時，低速三根線相連接。如果高速運轉(zhuǎn)時低速未連，電機將無法啟動，不能形成完整的電磁回路，電流嚴重超出電機本身的額定電流；如果低速運轉(zhuǎn)時誤將高速相連接，同樣電機電流會嚴重超出電機本身的額定電流，電機無法使用。

當雙繞組多速電機采用多路并聯(lián)支路時，應注意繞組各支路中線圈連接的相距，使非工作繞組中各支路合成電勢為零或同相位，避免在非工作繞組中產(chǎn)生環(huán)流。電機繞組產(chǎn)生環(huán)流后，主要表現(xiàn)為電機在某一轉(zhuǎn)速下無法起動，工作繞組空載電流大，電機溫升明顯高于標準規(guī)定值。為消除環(huán)流，當并聯(lián)路數(shù)a=2時，采用相距360°的極相組互串為并聯(lián)支路。當并聯(lián)路數(shù)a=3時，采用相距540°的極相組互串為并聯(lián)支路。當并聯(lián)路數(shù)a=n時，采用相距n×180°的極相組互串為并聯(lián)支路。

3 籠型單相異步電動機的錯線故障

單相交流異步電動機電容啟動運轉(zhuǎn)型電路接線示意圖如圖6所示。

圖6 電容啟動運轉(zhuǎn)型單相交流異步電動機接線示意圖

繞組錯線故障因素主要包括：主繞組與副繞相互接錯、主繞組匝間短路，離心式啟動開關觸點斷不開，電動機啟動運轉(zhuǎn)后副繞組長期運行。單相異步電動機的主繞組與副繞相互接錯時，其電流是原電流的1/3倍，造成電機過載，電機容易在短時間內(nèi)燒壞。通常起動繞組比運行繞組直流電阻大很多，用萬用表可測出。一般運行繞組直流電阻為幾歐姆，而起動繞組的直流電阻為十幾歐姆到幾十歐姆。(1)接通單相電源，電動機不轉(zhuǎn)，并且無“嗡嗡”響聲，采用電阻測量法檢查連接電動機的引線是否斷路，采用電壓測量法測量電源電壓是否正常。一般故障在主繞組回路，應檢查主繞組是否斷路。(2)接通單相電源后，電動機空載或在外力幫助下能啟動，并且可按外力幫助的方向旋轉(zhuǎn)則提示電動機副繞組斷路或離心啟動開關損壞或電容器損壞。(3)當電動機接通電源后，低壓斷路器立即跳閘。該故障提示電動機繞組短路或繞組接地，應采用電阻測量法檢查電動機繞組是否短路。采用500V兆歐表搖測電動機繞組對外殼的絕緣電阻，測得結(jié)果大于2MΩ表明正常，低于2MΩ則提示電動機絕緣降低，若阻值接近于零則提示電動機繞組對地短路。其搖測步驟及方法與搖測三相電動機相同。(4)電動機能夠啟動，但轉(zhuǎn)速降低。該故障常見原因為主繞組匝間短路或繞組接錯及電容器容量不足，電動機啟動后離心開關常閉觸點斷不開等。

4 結(jié)語

綜上所述，電機在測試或使用中，為了能采用正確的方法對電機繞組故障進行處理，必須熟悉電機繞組常見故障的特點及表現(xiàn)形式，抓住關鍵因素。這樣才能少走彎路，節(jié)省時間，盡快地排除故障，使電機處于正常的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

[1] 陳金剛.低壓三相籠型異步電動機繞組故障解析.電機技術，2016-01，54-57.

[2] 陳金剛.籠型三相異步電動機變極調(diào)速簡析.電氣時代，2014-04，52-53.