三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行故障與維修技術(shù)研究

魏冬

(玉門油田乍得有限責(zé)任公司，甘肅酒泉 735000)

1.三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及優(yōu)勢(shì)分析

三相異步電動(dòng)機(jī)是由固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分，也就是定子和轉(zhuǎn)子組成，是機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的設(shè)備，可以有效將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能進(jìn)行作業(yè)，三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單效率較高，在生產(chǎn)過(guò)程中效率高噪音低，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因三相異步電動(dòng)機(jī)體積較小且較為容易啟動(dòng)，在后期的養(yǎng)護(hù)檢修方面都極為容易，是現(xiàn)階段最重要的電氣設(shè)備之一。

2.三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理分析

想要了解三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行故障及其原因，需要從三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理著手分析，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子部分也就是固定部分主要是由鐵心、基座以及定子繞組三個(gè)部分組成的，且定子部分需要三相對(duì)稱繞組來(lái)維持正常作業(yè)，而三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分則是有轉(zhuǎn)軸、鐵心以及轉(zhuǎn)子繞組三部分組成，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)作業(yè)過(guò)程中，需要保證一定的氣隙，當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)接通三相交流電后，三相異步電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)中，電子繞組在氣隙內(nèi)會(huì)出現(xiàn)同步轉(zhuǎn)速的一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，而在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部的導(dǎo)體兩端通過(guò)導(dǎo)電環(huán)短接，在通電后磁場(chǎng)會(huì)議逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體會(huì)在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷切割磁力線，進(jìn)而出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)能，當(dāng)轉(zhuǎn)子的回路進(jìn)行閉合作業(yè)時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體就會(huì)有電流流通，這種情況下如果不考慮其他因素，則電流方向與電動(dòng)勢(shì)能方向一致，但是正常情況下三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不能與電流同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步，進(jìn)而在電磁力的作用下驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子進(jìn)行運(yùn)動(dòng)進(jìn)而進(jìn)行電能與機(jī)械能轉(zhuǎn)換，這就是整個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理。

3.三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行故障特征及原因分析

三相異步電動(dòng)機(jī)的故障主要可以分為內(nèi)部故障和外部故障兩種，一般情況下，三相異步電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部故障主要是機(jī)身本身的故障例如定子繞組或者氣隙偏心等，針對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部故障和外部故障需要針對(duì)性進(jìn)行分析[1]。

3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的外部故障

3.1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)短路故障分析

三相異步電動(dòng)機(jī)短路現(xiàn)象主要發(fā)生在繞組內(nèi)部或者接線端子，一般短路原因主要是由于接線端松脫導(dǎo)致三相異步電動(dòng)機(jī)殼體與單相間的偶然短路，一般三相異步電動(dòng)機(jī)發(fā)生短路會(huì)迅速升溫并逐漸損壞絕緣保護(hù)，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)甚至?xí)龤喈惒诫妱?dòng)機(jī)，因此需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)解決。

3.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)過(guò)載故障分析

在三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中定子繞組電流高于額定電流的運(yùn)行狀態(tài)就是過(guò)載狀態(tài)，三相異步電動(dòng)機(jī)過(guò)載一般是超負(fù)荷作業(yè)造成，但是機(jī)械負(fù)荷、機(jī)械故障、電能質(zhì)量低、散熱通風(fēng)較差也可能間接導(dǎo)致三相異步電動(dòng)機(jī)過(guò)載，針對(duì)這種現(xiàn)象三相異步電動(dòng)機(jī)一般具有一定的過(guò)載能力，但是一旦長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)一定的負(fù)荷程度，會(huì)導(dǎo)致溫度升高進(jìn)而對(duì)絕緣材料造成破壞，降低三相異步電動(dòng)機(jī)的使用壽命[2]。

3.1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)及堵轉(zhuǎn)故障分析

三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)及轉(zhuǎn)堵時(shí)，一開(kāi)始三相異步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)能級(jí)低轉(zhuǎn)速也相對(duì)較低，因此會(huì)造成電子繞組的電流提升，在三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或者轉(zhuǎn)堵時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)載超負(fù)荷的現(xiàn)象，如果時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致三相異步電動(dòng)機(jī)損壞，一般情況下引起三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)堵的原因是由于電壓過(guò)低造成的，需要針對(duì)性進(jìn)行分析。

3.1.4 三相異步電動(dòng)機(jī)接地故障分析

三相異步電動(dòng)機(jī)繞組絕緣能力降低或者是三相異步電動(dòng)機(jī)作業(yè)環(huán)境濕度較大相對(duì)潮濕都會(huì)導(dǎo)致接地短路現(xiàn)象發(fā)生，如果三相異步電動(dòng)機(jī)的外殼接地不是金屬物質(zhì)則很難檢測(cè)出接地故障，針對(duì)接地故障需要及時(shí)處理避免故障范圍擴(kuò)大。

面對(duì)資金困難，廣深高速建設(shè)者們大膽引進(jìn)外資，開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)第一個(gè)大膽探索“貸款修路，收費(fèi)還貸”模式，一步步將廣深高速公路從理想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，廣深高速也成為國(guó)內(nèi)第一條引進(jìn)外資興建的高速公路。

3.1.5 三相異步電動(dòng)機(jī)斷相故障分析

三相異步電動(dòng)機(jī)發(fā)生斷相故障時(shí)則不會(huì)出現(xiàn)特殊電流變化，但是會(huì)破壞三相平衡，進(jìn)而導(dǎo)致三相異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生不對(duì)稱電流，與一臺(tái)單相電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)一致，長(zhǎng)期處于這種狀態(tài)會(huì)對(duì)電機(jī)造成破壞，首先各相電流會(huì)出現(xiàn)負(fù)序分量進(jìn)而導(dǎo)致啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降并伴隨溫度上升的現(xiàn)象。

3.1.6 三相異步電動(dòng)機(jī)電壓不穩(wěn)現(xiàn)象分析

當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中如果出現(xiàn)電壓降低或者電壓不穩(wěn)的現(xiàn)象，則會(huì)導(dǎo)致三線電流出現(xiàn)負(fù)序分量，進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中溫度上升，且負(fù)序分量會(huì)逐漸產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)而對(duì)正向電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行協(xié)調(diào)導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩下降，長(zhǎng)期電壓不穩(wěn)會(huì)導(dǎo)致短路的現(xiàn)象，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理很容易由于溫度過(guò)高將三相異步電動(dòng)機(jī)燒毀。

3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部故障

3.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組故障分析

三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組故障主要是由于作業(yè)環(huán)境、長(zhǎng)期過(guò)載作業(yè)、電壓不穩(wěn)導(dǎo)致，最開(kāi)始會(huì)出現(xiàn)匝間短路，隨著發(fā)展可能會(huì)出現(xiàn)接地短路或者相間短路的現(xiàn)象。

3.2.2 氣隙偏心故障分析

三相異步電動(dòng)機(jī)氣隙偏心分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種，動(dòng)態(tài)偏心主要是由于轉(zhuǎn)軸彎曲或者軸承磨損造成，屬于后天造成的，而靜態(tài)偏心主要是由于裝配不科學(xué)導(dǎo)致的，一般氣隙偏心前期會(huì)出現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)電流波動(dòng)并伴隨著相對(duì)較大的噪音。

3.2.3 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及端環(huán)斷裂故障分析三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及端環(huán)斷裂故障主要是由于設(shè)計(jì)制造問(wèn)題或者在使用過(guò)程中頻繁的啟停導(dǎo)致轉(zhuǎn)子導(dǎo)條出現(xiàn)疲勞斷裂，一般情況下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及端環(huán)斷裂的前期很難發(fā)現(xiàn)，且后期與氣隙偏心的狀態(tài)基本相同，從表現(xiàn)上看很難準(zhǔn)確區(qū)分[3]。

4.三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行故障的維修技術(shù)分析

4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)接通電源后不能轉(zhuǎn)動(dòng)，沒(méi)有其他異常狀態(tài)

接通電源后不能轉(zhuǎn)動(dòng)一般由于電源兩相出現(xiàn)未接通現(xiàn)象或者兩相熔絲熔斷導(dǎo)致，也有部分是由于設(shè)備接線或者過(guò)流繼電器整定較小，一般針對(duì)這種現(xiàn)象維修方式相對(duì)較為簡(jiǎn)單，首先檢查回路的熔絲以及開(kāi)關(guān)是否存在斷點(diǎn)，并檢查設(shè)備型號(hào)和熔絲型號(hào)針對(duì)性進(jìn)行熔絲更換，檢查繼電器的整定值科學(xué)調(diào)整并檢查接線如果發(fā)現(xiàn)接線錯(cuò)誤及時(shí)進(jìn)行更正。

4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)接電后不轉(zhuǎn)動(dòng)，出現(xiàn)熔絲燒斷的現(xiàn)象

一般情況下，出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是有六種原因，可能存在缺相或者定子線圈反接，也有可能是由于接地短路、相間短路、接地錯(cuò)誤、熔絲熔斷值過(guò)小以及電源線短路的現(xiàn)象，需要先對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查進(jìn)行故障排除，首先檢查三相異步電動(dòng)機(jī)回路是否存在斷相，并對(duì)短路點(diǎn)和接地點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域排查，最后查看是否存在錯(cuò)接或者熔絲熔斷的現(xiàn)象，如果有更換熔絲。

4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)接通電源后不能轉(zhuǎn)動(dòng)，有異響噪音較大

接通電源后不能轉(zhuǎn)動(dòng)存在異響可能由于定子繞組斷路或者定子繞組內(nèi)部反接造成，也有部分是由于設(shè)備內(nèi)部原因，例如回路接點(diǎn)接觸不嚴(yán)、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及端環(huán)斷裂、電壓較低或者三相異步電動(dòng)機(jī)裝配過(guò)于緊密導(dǎo)致軸承卡住。針對(duì)這種現(xiàn)象需要先檢查繞組的極性和接線，并加固回路分析是否存在假接或者接卸故障，測(cè)量回路電壓分析電壓是否過(guò)低或者不穩(wěn)如果有及時(shí)進(jìn)行糾正。

4.4 三相異步電動(dòng)機(jī)空載電流不平衡，存在較大的三相差

空載電流不平衡，存在較大的三相差可以從定子三相繞組的匝數(shù)以及連接方式和電壓穩(wěn)定性方面著手進(jìn)行故障排除，保證定子繞組匝數(shù)相同并穩(wěn)定電壓，分析查看定子繞組是否存在繞組短路或者連接錯(cuò)誤，針對(duì)性進(jìn)行更正。

5.結(jié)語(yǔ)

三相異步電動(dòng)機(jī)主要故障主要有短路接地、斷相、過(guò)載、電壓不穩(wěn)、堵轉(zhuǎn)、定子繞組、氣隙偏心轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及端環(huán)斷裂等，需要結(jié)合三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理進(jìn)行分析，對(duì)這些故障進(jìn)行科學(xué)的細(xì)致的分析，并針對(duì)性制定解決方案和維修技術(shù)措施，保證三相異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定安全高效運(yùn)行。