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三相異步電動機繞組故障分析和處理

摘 要:本文分析了電動機繞組接地、短路、斷路、接線錯誤等故障現象及產生原因,并相應提出了檢查和處理方法。
關鍵詞:電動機;繞組;接地;短路;斷路;接線錯誤;檢查;處理
中圖分類號:TM342.2 文獻標識碼:B

繞組是電動機的組成部分,老化、受潮、受熱、受侵蝕、異物侵入、外力的沖擊都會造成對繞組的傷害,電機過載、欠電壓、過電壓,缺相運行也能引起繞組故障。繞組故障一般分為繞組接地、短路、開路、接線錯誤。現分別說明故障現象、產生的原因及檢查方法。
一、繞組接地
指繞組與鐵心或與機殼絕緣破壞而造成的接地。
1.故障現象
機殼帶電、控制線路失控、繞組短路發熱,致使電動機無法正常運行。
2.產生原因
繞組受潮使絕緣電阻下降;電動機長期過載運行;有害氣體腐蝕;金屬異物侵入繞組內部損壞絕緣;重繞定子繞組時絕緣損壞碰鐵心;繞組端部碰端蓋機座;定、轉子摩擦引起絕緣灼傷;引出線絕緣損壞與殼體相碰;過電壓(如雷擊)使絕緣擊穿。
3.檢查方法
(1)觀察法。通過目測繞組端部及線槽內絕緣物觀察有無破損和焦黑的痕跡,如有就是接地點。
(2)萬用表檢查法。用萬用表低阻檔檢查,讀數很小,則為接地。
(3)兆歐表法。根據不同的等級選用不同的兆歐表測量每組繞組的絕緣電阻,若讀數為零,則表示該項繞組接地,但對電機絕緣受潮或因事故而擊穿,需依據經驗判定,一般說來指針在“0”處搖擺不定時,可認為其具有一定的電阻值。
(4)試燈法。如果試燈亮,說明繞組接地,若發現某處伴有火花或冒煙,則該處為繞組接地的故障點。若燈微亮則絕緣有接地擊穿。若燈不亮,但測試棒接觸時也出現火花,說明繞組尚未擊穿,只是嚴重受潮。也可用硬木在外殼的止口邊緣輕敲,敲到某一處燈一滅一亮時,說明電流時通時斷,則該處就是接地點。
(5)電流燒穿法。用一臺調壓變壓器,接上電源后,接地點很快發熱,絕緣物冒煙處即為接地點。應特別注意小型電機不得超過額定電流的兩倍,時間不超過半分鐘;大電機為額定電流的20%~50%或逐漸增大電流,到接地點剛冒煙時立即斷電。
(6)分組淘汰法。對于接地點在鐵芯心里面且燒蝕比較厲害,燒損的銅線與鐵芯熔在一起。采用的方法是把接地的一相繞組分成兩半,好的一半留下來,接地的部分再分成兩半,依此類推,最后找出接地點。
此外,還有高壓試驗法、磁針探索法、工頻振動法等,此處不一一介紹。
4.處理方法
(1)繞組受潮引起接地的應先進行烘干,當冷卻到60~70℃左右時,澆上絕緣漆然后再烘干。
(2)繞組端部絕緣損壞時,在接地處重新進行絕緣處理,涂漆,再烘干。
(3)繞組接地點在槽內時,應重繞繞組或更換部分繞組元件。
最后應用不同的兆歐表進行測量,滿足技術要求即可。
二、繞組短路
由于電動機電流過大、電源電壓變動過大、單相運行、機械碰傷、制造不良等造成絕緣損壞所至,分繞組匝間短路、繞組間短路、繞組極間短路和繞組相間短路。
1.故障現象
離子的磁場分布不均勻,三相電流不平衡而使電動機運行時振動和一噪聲加劇,嚴重時電動機不能啟動,而在短路線圈中產生很大的短路電流,導致線圈迅速發熱而燒毀。
2.產生原因
電動機長期過載,使絕緣老化失去絕緣作用;嵌線時造成絕緣損壞;繞組受潮使絕緣電阻下降造成絕緣擊穿;端部和層間絕緣材料沒墊好或整形時損壞;端部連接線絕緣損壞;過電壓或遭雷擊使絕緣擊穿;轉子與定子繞組端部相互摩擦造成絕緣損壞;金屬異物落入電動機內部和油污過多。
3.檢查方法
(1)外部觀察法。觀察接線盒、繞組端部有無燒焦,繞組過熱后留下深褐色,并有臭味。
(2)探溫檢查法。空載運行20分鐘(發現異常時應馬上停止),用手背摸繞組各部分是否超過正常溫度。
(3)通電試驗法。用電流表測量,若某相電流過大,說明該相有短路處。
(4)電橋檢查法。測量各繞組直流電阻,一般相差不應超過5%以上,如超過,則電阻小的一相有短路故障。
(5)短路偵察器法。被測繞組有短路,則鋼片就會產生振動。
(6)萬用表或兆歐表法。測任意兩相繞組間的絕緣電阻,若讀數極小或為零,說明該二相繞組相間有短路。
(7)電壓降法。把三繞組串聯后通入低壓安全交流電,測得讀數小的一組有短路故障。
(8)電流法。電機空載運行,先測量三相電流,再調換兩相測量并對比,若不隨電源調換而改變,較大電流的一相繞組有短路。
4.短路處理方法
(1)短路點在端部。可用絕緣材料將短路點隔開,也可重包絕緣,再上漆重烘干。
(2)短路在線槽內。將其軟化后,找出短路點修復,重新放入線槽后,再上漆烘干。
(3)對短路線匝少于1/12的每相繞組,串聯匝數時切斷全部短路線,將導通部分連接,形成閉合回路,供應急使用。
(4)繞組短路點匝數超過1/12時,要全部拆除重繞。

三、繞組斷路
由于焊接不良或使用腐蝕性焊劑,焊接后又未清除干凈,就可能造成壺焊或松脫;受機械應力或碰撞時線圈斷路、短路與接地故障也可使導線燒毀,在并繞的幾根導線中有一根或幾根導線斷路時,另幾根導線由于電流的增加而溫度上升,引起繞組發熱而斷路。一般分為一相繞組端部斷路、匝間斷路、并聯支路處斷路、多根導線并繞中一根斷路、轉子斷籠。
1.故障現象
電動機不能啟動,三相電流不平衡不敷,有異常噪聲或振動大,溫升超過允許值或冒煙。
2.產生原因
(1)在檢修和維護保養時碰斷或制造質量問題。
(2)繞組各元件、極(相)組和繞組與引接線等接線頭焊接不良,長期運行過熱脫焊。
(3)受機械力和電磁力使繞組損傷或拉斷。
(4)匝間或相間短路及接地造成繞組嚴重燒焦而熔斷等。
3.檢查方法
(1)觀察法。斷路點大多數發生在繞組端部,看有無碰斷、接頭處有無脫焊。
(2)萬用表法。利用電阻檔,對“Y”型接法的將一根表棒接在“Y”形的中心點上,另一根依次接在三相繞組的首端,無窮大的一相為斷點;“△”型接法的斷開連接后,分別測每相繞組,無窮大的則為斷路點。
(3)試燈法。方法同前,燈不亮的一相為斷路。
(4)兆歐表法。阻值趨向無窮大(即不為零值)的一相為斷路點。
(5)電流表法。電機在運行時,用電流表測三相電流,若三相電流不平衡、又無短路現象,則電流較小的一相繞組有部分斷路故障。
(6)電橋法。當電機某一相電阻比其他兩相電阻大時,說明該相繞組有部分斷路故障;
(7)電流平衡法。對于“Y”型接法的,可將三相繞組并聯后,通入低電壓大電流的交流電,如果三相繞組中的電流相差大于10%時,電流小的一相為斷路;對于“△”型接法的,先將定子繞組的一個接點拆開,再逐項通入低壓大電流,其中電流小的一相為斷路。
(8)斷籠偵察器檢查法。檢查時,如果轉子斷籠,則毫伏表的讀數應減小。
4.斷路處理方法
(1)斷路在端部時,連接好后焊牢,包上絕緣材料,套上絕緣管,綁扎好,再烘干。
(2)繞組由于匝間、相間短路和接地等原因而造成繞組嚴重燒焦的一般應更換新繞組。
(3)對斷路點在槽內的,屬少量斷點的作應急處理,采用分組淘汰法找出斷點,并在繞組端部將其連接好并絕緣合格后使用。
(4)對籠形轉子斷籠的可采用焊接法、冷接法或換條法修復。
四、繞組接錯
繞組接錯造成不完整的旋轉磁場,致使啟動困難、三相電流不平衡、噪聲大等癥狀,嚴重時若不及時處理會燒壞繞組。主要有下列幾種情況:某極相組中一只或幾只線圈嵌反或頭尾接錯;極(相)組接反;某相繞組接反;多路并聯繞組支路接錯;“△”、“Y”接法錯誤。
1.故障現象
電動機不能啟動、空載電流過大或不平衡過大,溫升太快或有劇烈振動并有很大的噪聲、燒斷保險絲等現象。
2.產生原因
誤將“△”型接成“Y”型;維修保養時三相繞組有一相首尾接反;減壓啟動是抽頭位置選擇不合適或內部接線錯誤;新電機在下線時,繞組連接錯誤;舊電動機出頭判斷不對。
3.檢修方法
(1)滾珠法。如滾珠沿定子內圓周表面旋轉滾動,說明正確,否則繞組有接錯現象。
(2)指南針法。如果繞組沒有接錯,則在一相繞組中,指南針經過相鄰的極(相)組時,所指示的極性應相反,在三相繞組中相鄰的不同相的極(相)組也相反;如極性方向不變時,說明有一極(相)組反接;若指向不定,則相組內有反接的線圈。
(3)萬用表電壓法。按接線圖,如果兩次測量,電壓表均無指示,說明首尾正確,如果都有指示,或一次有讀數、萬次沒有讀數,說明繞組有接反處。
(4)常見的還有干電池法、毫安表剩磁法、電動機轉向法等。
4.處理方法
(1)一個線圈或線圈組接反,則空載電流有較大的不平衡,應進廠返修。
(2)引出線錯誤的應正確判斷首尾后重新連接。
(3)減壓啟動接錯的應對照接線圖或原理圖,認真校對重新接線。
(4)新電機下線或重接新繞組后接線錯誤的,應送廠返修。
(5)定子繞組一相接反時,接反的一相電流特別大,可根據這個特點查找故障并進行維修。
(6)把“Y”型接成“△”型或匝數不夠,則空載電流大,應及時更正。

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