电动机原理及故障分析

电动机原理及故障分析电动机原理异步电动机的旋转原理：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相交流电后，将产 生一个园形的旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应 电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电 磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与 旋转磁场方向相同。微型电动机的线圈通常是由很细的铜丝绕成，耐电流的能力较差。当电机负载较 大或电机卡住时，流过线圈的电流会快速增加，同时电机温度急剧升高，铜丝绕 阻极易被烧毁。电动机果能够在电动机线圈中串接高分子PTC热敏电阻，则会在电机过载时提 供及时的保护功能，避免电机被烧毁。通常的保护电路如下图。热敏电阻通常被 至于线圈的附近，这样热敏电阻更易于感受温度，使保护更加迅速有效。用于初 级保护的热敏电阻通常选用耐压等级较高的KT250型热敏电阻，用于次级保护 的热敏电阻通常选用耐压等级较低的KT60-B、KT30-B、KT16-B及片状电机。对称的三相交流电通入对称的三相绕组中只能产生一个幅度恒定不变的合成磁 场，但不是按正弦规律变化。异步电机的启动电流仅与转差率有关，与负载转矩无关。异步电机的电磁转矩公式T=SRU2/【R2+ （SX） 2】，其中S为电机的转差 率，R、X为转子回路的电阻和电感，U为电源电压。转差率高即转速低时，则转 子电流频率和转子感应电动势越高，反之相反。故障及原因分析：1 电动机过热1）、电源方面使电动机过热的原因电源方面使电动机过热原因有以下几种：电机故障_维修a、电源电压过高当电源电压过高时，电动机反电动势、磁通及磁通密度均随之增大。由于铁损耗的大小与磁通密度平方成正比，则铁损耗 增加，导致铁心过热。而磁通增加，又致使励磁电流分量急剧增加，造成定子绕 组铜损增大，使绕组过热。因此，电源电压超过电动机的额定电压时，会使电动 机过热。b、电源电压过低电源电压过低时，若电动机的电磁转矩保持不变，磁通将降低，转子电流相应增大，定子电流中负载电源分量随之增加， 造成绕线的铜损耗增大,致使定、转子绕组过热。c、电源电压不对称当电源线一相断路、保险丝一相熔断，或闸刀电动机起动设备角头烧伤致使一相不通，都将造成三相电动机走单相，致使运行 的二相绕组通过大电流而过热，及至烧毁。d、三相电源不平衡 当三 相电源不平衡时，会使电动机的三相电流不平衡，引起绕组过热。由上述可见， 当电动机过热时，应首先考虑电源方面的原因。确认电源方面无问题后，再去考 虑其他方面因素。2）、负载使电动机过热的原因负载方面使电动机过热原因有以下几种：a、 电动机过载运行 当设备不配套，电动机的负载功率大于电动机的额定功 率时，则电动机长期过载运行（即小马拉大车），会导致电动机过热。维修过热 电动机时，应先搞清负载功率与电动机功率是否相符，以防盲无目的的拆卸。b、 拖动的机械负载工作不正常设备虽然配套，但所拖动的机械负载工作不正常，运行时负载时大时小，电动机过载而发热。c、拖动的机械有故障当被拖动的机械有故障，转动不灵活或被卡住，都将使电动机过载，造成电动机 绕组过热。故，检修电动机过热时，负载方面的因素不能忽视。3）、电动机本身造成过热的原因a、电动机绕组断路当电动机绕组中有一相绕组断路，或并联支路中有一条支路断路时，都将导致三相电流不平衡， 使电动机过热。 b、电动机绕组短路当电动机绕组出现短路故障时，短路电流比正常工作电流大得多，使绕组铜损耗增加，导致绕组过热，甚至烧毁。c、 电动机接法错误当三角形接法电动机错接成星形时，电动机仍带满负载运行，定子绕组流过的电流要超过额定电流，乃至导致电动机自行停车，若停转 时间稍长又未切断电源，绕组不仅严重过热，还将烧毁。当星形连接的电动机错 接成三角形，或若干个线圈组串成一条支路的电动机错接成二支路并联，都将使 绕组与铁心过热，严重时将烧毁绕组。e、电动机接法错误当一个线圈、线圈组或一相绕组接反时，都会导致三相电流严重不平衡，而使绕组过热。 f、电动机的机械故障当电动机轴弯曲、装配不好、轴承有毛病等，均会使电动机电流增大，铜损耗及机械摩擦损耗增加，使电动机过热。4）、通风散热不良使电动机过热的原因：a、环境温度过高，使进风温度高。b、进风口有杂物挡住，使进风不畅，造成进风量小c、电动机内部灰尘过多，影响散热d、风扇损坏或装反，造成无风或风量小e、未装风罩或电动机端盖内未装挡风板，造成电动机无一定的风路2.三相异步电动机不能起动的原因： 1）、电源未接通2）、熔丝熔断3）、定子或转子绕组断路4）、定子绕组接地5）、定子绕组相间短路6）、定子绕组接线错误7）、过载或传动机械被轧住8）、转子铜条松动9）、轴承中无润滑油，转轴因发热膨胀，妨碍 在轴承中回转10）、控制设备接线错误或损坏11）、过电流继电器调得太小12）、 老式起动开关油杯缺油13）、绕线式转子电动机起动操作错误14）、绕线式转子 电动机转子电阻配备不当15）、轴承损坏三相异步电动机不能起动因素很多，应根据实际情况及症状作详细分析、仔细检查，不能搞强行多次起动，尤 其在起动时电动机发出异常声响或过热时，应立即切断电源，在查清原因且排除 后再行起动，以防故障扩大。2电动机带负载运行时转速缓慢的原因 1）、电源电压过低2）、鼠笼转子断 条3）、线圈或线圈组有短路点4）、线圈或线圈组有接反处5）、相绕组反接6）、 过载7）、绕线式转子一相断路8）、绕线式转子电动机起动变阻器接触不良9）、 电刷与滑环接触不良3. 动机运转时声音不正常的原因1）、定子与转子相擦2）、转子风叶碰壳3）、转子擦绝缘纸4）、轴承缺油5）、电动机内有杂物6）、电动机二相运转有嗡嗡声4. 电动机外壳带电原因：1）、电源线与接地线搞错2）、电动机绕组受潮，绝缘老化使绝缘性能降低3）、引出线与接线盒碰壳4）、局部绕组绝缘损坏使导 线碰壳5）、铁心松驰刺伤导线6）、接地线失灵7）、接线板损坏或表面油污过多5. 绕组式转子滑环火花过大原因1）、滑环表面脏污2）、电刷压力过小3）、 电刷在刷内轧住4）、电刷偏离中性线位置6. 电动机温升过高或冒烟的原因1）、电源电压过高或过低2）、过载3）、 电动机单相运行4）、定子绕组接地5）、轴承损坏或轴承太紧6）、定子绕组匝 间或相间短路7）、环境温度过高8）、电动机风道不畅或风扇损坏7. 电动机空载或负载运行时电流表指针来回摆动的原因 1）、鼠笼式转子断 条2）、绕组式转子一相断路3）、绕线式转子电动机的一相电刷接触不良4）、绕 线式转子电动机的滑环短路装置接触不良8. 电动机振动的原因1）、转子不平衡2）、轴头弯曲3）、皮带盘不平衡4）、皮带盘轴孔偏心5）、固定电动机的地脚螺丝松动6）、固定电动机的基础不牢或 不平 10.电动机轴承过热的原因1）、轴承损坏2）、润滑油过多、过少或油质不良3）、轴承与轴配合过松走内圆或过紧4）、轴承与端盖配合过松走 外围或过紧5）、滑动轴承油环轧或转动缓慢6）、电动机两侧端盖或轴承盖未装 平7）、皮带过紧8）、联轴器装得不好 电动机常见故障分析当电器接通电源后，电动机不工作，并且电动机无任何声响。分析其主要原因一 是与电动机相配套的起动电器，若电扇、排风扇、洗衣机等电机均采用电容器起 动运转，而电冰箱、冷柜起动机构采用电阻分相起动运转，所以一旦起动电路中 的电容器和分相电阻损坏击毁，导致电动机无法正常运转工作，检测时应先排除 起动电容或电阻故障后，才查电机故障。另一种情况是电动机内部绕组短路，局部绕组烧毁，导致电动机停止工作。 当一旦怀疑电动机自身故障时，最简单的检测用万用表电阻档测各绕组阻值便 知。首先将电动机的三根引出线ABC用万用表区分判断，这里以双桶洗衣机电动机 为例，当测量AB线之间的电阻值在95欧姆，BC间阻值在130欧姆，AB间 阻值在12欧姆时，那么很容易确定C为中线性，AC为运行绕组，BC为起动 绕组。以上均为电动机绕组的正常电阻值，在发生短路后，其电阻值均小于以上 正常值，电动机绕组存在各类问题。又如电冰箱电动机一般起动绕组无短路，电 阻值约在23欧姆，运行绕组无短路，电阻值在10欧姆间，起动和运行串接绕 组正常阻值在35欧姆。2运行中的故障分析电动机在运行中由于种种原因，会出现故障，故障分机械与电气两方面。2.1机械故障机械方面有扫膛、振动、轴承过热、损坏等故障。异步电动机定、转子之间气隙 很小，容易导致定、转子之间相碰。一般由于端盖轴室内孔磨损或端盖止口与机 座止口磨损变形，使机座、端盖、转子三者不同轴引起扫膛。振动应先区分是电动机本身引起的，还是传动装置不良所造成的，或者是机械负 载端传递过来的，而后针对具体情况进行排除。属于电动机本身引起的振动，多 数是由于转子动平衡不好，以及轴承不良，转轴弯曲，或端盖、机座、转子不同 轴，或者电动机安装地基不平，安装不到位，紧固件松动造成的。振动会产生噪 声，还会产生额外负荷。电动机在通电后发现转速无力很慢时，分析其原因有多方面，电容起动式电动机 是否电容器容量不足漏电严重，电源电压过低，或者是鼠笼转子铝条部分有 严重事故缩孔、断条等情况，特别是洗衣机电动机经常起动和正反交替运转，使 转了铝条的感应电流大而使电磁力增大，均会产生转了铝条断裂，从而导致运转 慢无力问题，严重时使转子发热和产生电火花而烧坏定了绕组线包。2.2电气 故障电气方面故障有定子绕组缺相运行，定子绕组首尾反接，三相电流不平衡，绕组 短路和接地，绕组过热和转子断条、断路等。缺相运行是常见故障之一。三相电源中只要有一相断路就会造成电动机缺相 运行。缺相运行可能由于线路熔断器熔体熔断，开关触点或导线接头接触不良等 原因造成。三相电动机缺一相电源后，如在停止状态，由于合成转矩为零而堵转（无法起 动）。电动机的堵转电流比正常工作的电流大得多。因此，在此情况下接通电源 时间过长或多次频繁地接通电源起动将导致电动机烧毁。运行中的电动机缺一相 时，如负载转矩很小，仍可维持运转，仅转速略有下降，并发出异常响声；负载 重时，运行时间过长，将会使电动机绕组烧毁。三相绕组首尾错接时，接通电源后会出现三相电流严重的不平衡、转速下降、 温升剧增、振动加剧、声音急变等现象。如保护装置不动作，很容易烧坏电动机 绕组，所以必须辨清电动机出线端首、尾后，方可通电运转。三相电流不平衡的故障，常常由于电动机外部电源电压不平衡所引起，其内 部原因主要是绕组匝间短路或在电动机重绕修理时线圈匝数错误或接线错误。绕组接地和短路都会造成电流过大。接地故障可用兆欧表检查。短路故障可 在降低定子绕组电源电压情况下，通过测量电流来判断，也可以测量其直流电阻 来判断。分析电动机过热温升的原因，主要有这样几种情况，电动机自身内在质量问 题，电动机长期处于超负荷工作运行状态（械传动机机构故障引起电动机负荷 大），电动机散热性能很差，电动机绕组局部短路烧毁等一系列情况。电动机温升异常最大的故障原因是绕阻匝间短路，匝间短路是由于绕组漆包 线绝缘层性能差而损坏；，从而使相间导线直接碰及，形成了一个低阻抗的电流 回路，使匝间电流增大而使线包发热，久之使用使整个定子绕组产生过热，最终 因热量剧升而击毁绕组，所以此类故障应拆开机壳，查绕组故障点。如果线包无 烧毁问题，可将定子浸入专用绝缘漆内重新进行浸漆绝缘处理，然后在烘箱内烘 烤干燥。若线包有局部烧毁现象，而短路点又在定子槽内，那只有更换整个绕组 线包。笼型电动机转子铸铝导体断条或绕线式电动机转子绕组断路时，会造成定子电流 不正常，出现时高时低周期性变化，还出现忽大忽小的噪声和振动。负载越重时, 这种现象越显著。电动机故障判断方法及维修攻略资料电动机运行或故障时，可通过看、听、闻、摸四种方法来及时预防和排除故障， 保证电动机的安全运行。一、看观察电动机运行过程中有无异常，其主要表现为以下几种情况。1定子绕组短路时，可能会看到电动机冒烟。2电动机严重过载或缺相运行时，转速会变慢且有较沉重的嗡嗡声。3电动机正常运行，但突然停止时，会看到接线松脱处冒火花；保险丝熔断 或某部件被卡住等现象。4若电动机剧烈振动，则可能是传动装置被卡住或电动机固定不良、底脚螺 栓松动等。5若电动机内接触点和连接处有变色、烧痕和烟迹等，则说明可能有局部过 热、导体连接处接触不良或绕组烧毁等。二、听电动机正常运行时应发出均匀且较轻的嗡嗡声，无杂音和特别的声音。若 发出噪声太大，包括电磁噪声、轴承杂音、通风噪声、机械摩擦声等，均可能是 故障先兆或故障现象。1. 对于电磁噪声，如果电动机发出忽高忽低且沉重的声音，则原因可能有 以下几种。(1) 定子与转子间气隙不均匀，此时声音忽高忽低且高低音间隔时间不变， 这是轴承磨损从而使定子与转子不同心所致。(2) 三相电流不平衡。这是三相绕组存在误接地、短路或接触不良等原因， 若声音很沉闷则说明电动机严重过载或缺相运行。(3) 铁芯松动。电动机在运行中因振动而使铁芯固定螺栓松动造成铁芯硅钢 片松动，发出噪声。2对于轴承杂音，应在电动机运行中经常监听。监听方法是：将螺丝刀一端 顶住轴承安装部位，另一端贴近耳朵，便可听到轴承运转声。若轴承运转正常， 其声音为连续而细小的沙沙声，不会有忽高忽低的变化及金属摩擦声。若出现 以下几种声音则为不正常现象。(1) 轴承运转时有吱吱声，这是金属摩擦声，一般为轴承缺油所致，应拆 开轴承加注适量润滑脂。(2) 若出现唧哩声，这是滚珠转动时发出的声音，一般为润滑脂干涸或缺 油引起，可加注适量油脂。(3) 若出现喀喀声或嘎吱声，贝U为轴承内滚珠不规则运动而产生的声音， 这是轴承内滚珠损坏或电动机长期不用，润滑脂干涸所致。3若传动机构和被传动机构发出连续而非忽高忽低的声音，可分以下几种情 况处理。(1) 周期性啪啪声，为皮带接头不平滑引起。(2) 周期性咚咚声，为联轴器或皮带轮与轴间松动以及键或键槽磨损引起。（3）不均匀的碰撞声，为风叶碰撞风扇罩引起。三、闻通过闻电动机的气味也能判断及预防故障。若发现有特殊的油漆味，说明电 动机内部温度过高；若发现有很重的糊味或焦臭味，则可能是绝缘层被击穿或绕 组已烧毁。四、摸摸电动机一些部位的温度也可判断故障原因。为确保安全，用手摸时应用手 背去碰触电动机外壳、轴承周围部分，若发现温度异常，其原因可能有以下几种。1. 通风不良。如风扇脱落、通风道堵塞等。2过载。致使电流过大而使定子绕组过热。3定子绕组匝间短路或三相电流不平衡。4频繁启动或制动。5若轴承周围温度过高，则可能是轴承损坏或缺油所致。三相异步电动机故障分析及排除三相异步电动机应用广泛，但通过长期运行后，会发生各种故障，及时判断故障 原因，进行相应处理，是防止故障扩大，保证设备正常运行的一项重要的工作。一、通电后电动机不能转动，但无异响，也无异味和冒烟。1. 故障原因电源未通（至少两相未通）；熔丝熔断（至少两相熔断）； 过流继电器调得过小；控制设备接线错误。2故障排除检查电源回路开关，熔丝、接线盒处是否有断点，修复； 检查熔丝型号、熔断原因，换新熔丝；调节继电器整定值与电动机配合；改 正接线。二、通电后电动机不转，然后熔丝烧断1. 故障原因缺一相电源，或定干线圈一相反接；定子绕组相间短路； 定子绕组接地；定子绕组接线错误；熔丝截面过小；电源线短路或接地。2故障排除检查刀闸是否有一相未合好，可电源回路有一相断线；消除 反接故障；查出短路点，予以修复；消除接地；查出误接，予以更正； 更换熔丝；消除接地点。三、通电后电动机不转有嗡嗡声1. 故障原因定、转子绕组有断路（一相断线）或电源一相失电；绕组 引出线始末端接错或绕组内部接反；电源回路接点松动，接触电阻大；电动 机负载过大或转子卡住；电源电压过低；小型电动机装配太紧或轴承内油脂 过硬；轴承卡住。2. 故障排除查明断点予以修复；检查绕组极性；判断绕组末端是否正 确；紧固松动的接线螺丝，用万用表判断各接头是否假接，予以修复；减载 或查出并消除机械故障，检查是还把规定的面接法误接为Y；是否由于电源导 线过细使压降过大，予以纠正，重新装配使之灵活；更换合格油脂；修复轴 承。四、电动机起动困难，额定负载时，电动机转速低于额定转速较多1. 故障原因电源电压过低；面接法电机误接为Y；笼型转子开焊或 断裂；定转子局部线圈错接、接反；修复电机绕组时增加匝数过多；电机 过载。2. 故障排除测量电源电压，设法改善；纠正接法；检查开焊和断点 并修复；查出误接处，予以改正；恢复正确匝数；减载。五、电动机空载电流不平衡，三相相差大1.故障原因重绕时，定子三相绕组匝数不相等；绕组首尾端接错； 电源电压不平衡；绕组存在匝间短路、线圈反接等故障。2故障排除重新绕制定子绕组；检查并纠正；测量电源电压，设法 消除不平衡；峭除绕组故障。六、电动机空载，过负载时，电流表指针不稳，摆动1. 故障原因笼型转子导条开焊或断条；绕线型转子故障（一相断路） 或电刷、集电环短路装置接触不良。2. 故障排除查出断条予以修复或更换转子；检查绕转子回路并加以修 复。七、电动机空载电流平衡，但数值大1.故障原因修复时，定子绕组匝数减少过多；电源电压过高；Y接 电动机误接为A；电机装配中，转子装反，使定子铁芯未对齐，有效长度减短； 气隙过大或不均匀；大修拆除旧绕组时，使用热拆法不当，使铁芯烧损。2故障排除重绕定子绕组，恢复正确匝数；设法恢复额定电压；改 接为Y；重新装配；更换新转子或调整气隙；检修铁芯或重新计算绕组， 适当增加匝数。八、电动机运行时响声不正常，有异响1.故障原因转子与定子绝缘纸或槽楔相擦；轴承磨损或油内有砂粒等 异物；定转子铁芯松动；轴承缺油；风道填塞或风扇擦风罩，定转子铁 芯相擦；电源电压过高或不平衡；定子绕组错接或短路。2故障排除修剪绝缘，削低槽楔；更换轴承或清洗轴承；检修定、 转子铁芯；加油；清理风道；重新安装置；消除擦痕，必要时车内小转子； 检查并调整电源电压；消除定子绕组故障。九、运行中电动机振动较大1. 故障原因由于磨损轴承间隙过大；气隙不均匀；转子不平衡； 转轴弯曲；铁芯变形或松动；联轴器（皮带轮）中心未校正；风扇不平衡； 机壳或基础强度不够；电动机地脚螺丝松动；笼型转子开焊断路；绕线转 子断路；加定子绕组故障。2. 故障排除检修轴承，必要时更换；调整气隙，使之均匀；校正转 子动平衡；校直转轴；校正重叠铁芯，重新校正，使之符合规定；检修 风扇，校正平衡，纠正其几何形状；进行加固；紧固地脚螺丝；修复转子 绕组；修复定子绕组。十、轴承过热1 故障原因滑脂过多或过少；油质不好含有杂质；轴承与轴颈或端 盖配合不当（过松或过紧）；轴承内孔偏心，与轴相擦；电动机端盖或轴承 盖未装平；电动机与负载间联轴器未校正，或皮带过紧；轴承间隙过大或过 小；电动机轴弯曲。2. 故障排除按规定加润滑脂（容积的1/3-2/3）；更换清洁的润滑滑脂； 过松可用粘结剂修复，过紧应车，磨轴颈或端盖内孔，使之适合；修理轴承 盖，消除擦点；重新装配；重新校正，调整皮带张力；更换新轴承；校 正电机轴或更换转子。十一、电动机过热甚至冒烟1. 故障原因电源电压过高，使铁芯发热大大增加；电源电压过低，电 动机又带额定负载运行，电流过大使绕组发热；修理拆除绕组时，采用热拆法 不当，烧伤铁芯；定转子铁芯相擦；电动机过载或频繁起动；笼型转子断 条；电动机缺相，两相运行；重绕后定于绕组浸漆不充分；环境温度高电 动机表面污垢多，或通风道堵塞；电动机风扇故障，通风不良；定子绕组故障（相间、匝间短路；定子绕组内部连接错误）。2. 故障排除降低电源电压（如调整供电变压器分接头），若是电机Y、 A接法错误引起，则应改正接法；提高电源电压或换粗供电导线；检修铁芯， 排除故障；消除擦点（调整气隙或挫、车转子）；减载；按规定次数控制起 动；检查并消除转子绕组故障；恢复三相运行；采用二次浸漆及真空浸漆 工艺；清洗电动机，改善环境温度，采用降温措施；检查并修复风扇，必要 时更换；检修定子绕组，消除故障。