电机常见故障判断分析与处理

SHOUGANG EQUIPMENT MAINTENANCE CO.,LTD,首钢设备技术服务有限公司,电机常见故障分析与处理,电动机,是将电能转换成机械能的装置。广泛应用于现代各种机械中作为驱动。,电动机驱动的优点：减轻繁重的体力劳动；提高生产率；可实现自动控制和远距离操纵。,电动机的分类：,电动机,直流电动机,交流电动机,他励电动机,并励电动机,串励电动机,复励电动机,同步电动机,异步电动机,三相电动机,单相电动机,交流电动机,异步电动机,三相电动机,电动机,异步电机,异步电机（感应电机）的用途和类型,用途：,异步电机主要用作电动机，是应用最广泛的一种电动机，在动力负载中，异步电动机的使用约占,85,左右；,在工业农业方面，拖动各类机械,三相异步电机；,在家用电器方面的电扇、电冰箱、空调机等,单相异步电机；,作异步发电机使用，多是单机使用，常用于电网尚未到达的地区，或用于风力发电等特殊场合。,按相数：单相、三相；,按转子结构,：,鼠笼式异步电动机，绕线式异步电动机,鼠笼式异步电动机结构简单，坚固，成本低，运行性能不如绕线式；,绕线式异步电动机通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能。,类型,优缺点,优点,：,结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，效率较高，价格低廉，坚固耐用,。,缺点,：,转速不易调节,鼠笼式异步电动机的起动性能较差,功率因数滞后,异步电机的基本类型和基本结构,定子,组成：定子铁心 、定子绕组、机座三部分构成。,定子铁心,作用：定子磁路的一部分、嵌放定子绕组。,构成：为减少铁耗，铁心一般采用导磁性能好、比损耗小的,0.5mm,厚的硅钢片叠成。,为,嵌放定子绕组，定子,冲片中均匀地冲制若干个形状相同的槽。槽形：半闭合（小型机，绕组为圆导线）、半开口（低压中型机，绕组为成型线圈） 、开口槽（高压大、中型机，绕组为用绝缘带包扎并浸漆处理过的成型线圈）。,作用：是电机的电路，它可感应电动势、流过电流、实现机电能量转换。,成型线圈，散嵌线圈,定子绕组,机座,转子,：,组成：铁心、转子绕组、转轴,分类：笼型、绕线式,转子铁心：,0.5mm,厚的硅钢片,冲制,叠压而成。,作用：,电机,磁路的一部分、嵌放转子绕组。,转子绕组,感应电动势、流过电流、产生电磁转,矩,。,斜槽形式,鼠笼式转子绕组,自己短路的绕组，在转子的每个槽中放有一根导体（铜、铝），导体比铁芯长，在铁芯两端用两个端环将导体短接，形成短路绕组。若将铁芯去掉，剩下的绕组形状似松鼠笼子，故称鼠笼式绕组。,绕线式,转子,绕组,绕线式绕组为对称三相绕组，出线端经滑环、电刷 引出电流。,特点：可在转子回路串入附加电阻，改善起动性能、调节转速。,转轴,电机气隙,气隙：定转子之间的间隙，很小，,0.2-1mm,。对电机的性能影响很大,。,气隙大小对电机性能有很大的影响,气隙大：磁阻大，励磁电流大，功率因数低。,气隙小：,为了降低电机的空载电流（,励磁电流），,提高电机的功率因数，气隙应尽可能地小。,如果把感应电机看作变压器，显然，气隙愈小则定子和转子之间的相互感应作用就愈好。但是气隙过小，将使装配困难和运行不可靠，因此允许采用的最小气隙是受加工可能性及机械安全考虑所能达到的最小值所限制。,笼型异步电机剖面图,绕线型异步电机剖面图,异步电机的基本工作原理,电动机运行是异步电机最主要的运行方式。,异步电动机是如何转动起来的,异步电动机定子上有三相对称的交流绕,组,n,1,定子的三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场（,n1),转子绕组的导体处于旋转磁场中，转子导体切割磁力线,，,并产生感应电势，判断感应电势方向。（,右手定则）,转子导体通过端环自成闭路，并通过感应电流。感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，判断电磁力的方向。（,左手定则）,电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转（,n),。,根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫,感应电动机,。,异步电动机特点,转子实际,n,与旋转磁场,n1,不相等,。,旋转磁场的转速用,n1,表示，称为同步转速；,转子的实际转速用,n,表示,定义转差,n=n1-n,。,n,n1,是,异步电机产生电磁转矩的必要条件,。,解释：,n,n,1,，则旋转磁场与转子导体之间将无相对运动，于是转子导体中将不产生电动势和转子电流，从而不产生电磁转矩。无法维持电机旋转。因此,n,和,n,1,之间总是存在着差异。,转子转动三条件,旋转磁场,n1=60f/p,转子导体闭合回路,n,n1,1,、电动机状态,2,、发电机状态,3,、制动状态,异步电机三种运行状态,三种工作状态的应用,感应电机主要作为电动机。,电磁制动往往只是感应电动机在完成某一生产过程而出现的短时运行状态，例如交流起重机下放重物时，为限制下放速度，往往使感应电机运行于电磁制动状态；,感应发电机，有时用于农业小型水电站和风力发电站。,电机运行中维护要求,1,、经常保持电气机清洁。不允许有水滴、油污或灰尘落入电机内部,2,、注意负载电流不能超过额定值,3,、经常检查轴承发热、漏油等情况,4,、电动机各部分最高允许温度和允许温升，根据电动机绝缘等级和类型而定,5,、电动机在运行中不应有摩擦声、尖叫声和其它杂声，如发现有不正常声音应及时停车检查，消除故障后方可继续运行,6,、绕线式电动机应检查电刷与滑环间的接触情况与电刷磨损情况,7,、各种形式电动机都必须使其通风良好。电机进风与出风口必须保证畅通无阻,日常点检维护项目及内容,1,、电机电气运行参数、电机外观检查并记录,2,、电机各部分是否有异常振动、噪音，各部分 温度是否正常,3,、润滑、通风、冷却系统,电机安装运行前后的检查,1,、首先测试电机绝缘电阻符合要求,2,、检查电机接线是否正确,3,、检查电机定心符合要求,4,、检查电机与机械联轴器的安装是否正确,5,、用手或工具盘车，确认电机转动灵活,6,、电机碳刷紧固正常，碳刷活络,7,、确定电机旋转方向正确,现场保养项目及内容,1,、清灰：吹扫、清除和擦去电机内、外部灰尘和污垢，测量绝缘电阻,2,、检查和清擦电机接线端子：检查接线盒接线螺丝是否松动、烧伤， 拧紧螺栓,3,、检查各固定部位螺丝及接地线：检查端盖及轴承盖等部位螺丝，检查接地螺丝，检查接地线连接及安装情况,4,、检查轴承：检查轴承是否缺油、油脂干涸，根据情况进行适当补油,5,、检查传动装置：检查联轴器或皮带有无破损，安装是否牢固，是否有螺栓松动、磨损和变形,6,、集电环检查：检查集电环表面是否有异常磨损、圆度情况、有无局部变色及打火现象，检查集电环绝缘轮毂及绝缘螺栓上的碳粉附着情况，检查集电环绝缘电阻,7,电刷和刷架检查：检查电刷石墨部分磨损、接触情况；检查电刷引线有无变色、接线部位有无松动；检查弹簧的紧固与弹簧压力情况；检查刷握间隙,电机内场保养项目及内容（解体）,1,、电机外部检查：彻底清灰，去掉污垢。检查外部有无损坏，零部件是否齐全，修补损坏部分。,2,、电机内部清理和检查：检查并清洁定子绕组脏污，检查绕组绝缘是否出现老化痕迹（深棕色、灰白色等）或有无脱落、损伤情况，若存在上述情况，应补修或浸漆、重绕等处理；检查转子绕组脏污和损伤情况，检查转子端环是否断裂，检查处理风道、铁心、槽楔、升高片、键、磁极安装螺栓、连接螺丝及其它部件的松动情况；检查机座及电机本体的焊接部位是否有虚焊、开焊、裂纹等。,3,、绕组检查：检查定子绕组和绕线转子绕组是否有相间短路、匝间短路、断路等现象；检查笼型转子是否断条；绕组扎线、引出线有无松动、磨损，针对发现的问题予以修复。,4,、清洗检查轴承磨损情况：结合电机转动时异音及振动测试、油样检查情况，判断、查看轴承表面粗糙、磨损、发热情况；对轴承尺寸精度和其它指标进行全面测量；轴头、轴承室磨损检查处理。,5,、其它项目：同现场保养项目内容,6,、安装基础检查：检查基础是否水平，是否存在沉降，松动等异常情况,。,点检项目,内 容,标 准,数据类型,方 法,本体,外观,无异物、破损、严重灰尘,定 性,1,、 目视检查有无异物、破损、油漆脱落情况；,2,、 检查本体和散热器上的灰尘情况。,绕组温度,B,级绝缘最高限,130,；,F,级绝缘最高限值,155,；与以往对比无明显差别,定 量,用电机埋置检温计测量，与以往数据比较，温度值与以往无明显差别。,异味,无焦味、臭味等异常味道,定 性,通过嗅觉检查,异音、振动,无异常声音和振动,定 性,要注意与平常不同的声音、振动,负载电流,1,）小于额定值；,2,）与以往对比无明显差别；,3,）三相电流平衡，一般在,5,以内。,定 量,观察电流表或采用钳形电流表,轴承,油位、油压,油位在刻度线内，油压符合要求,定 性,通过油位显示检查油位，通过压力表检查压力,润滑油磨损检测,检测公司定义,定量，倾向性管理,由专业检测部门进行,温度,滑动轴承温度限值为,80,；滚动轴承温度限值为,95;,与以往对比无明显差别,定 量,用附装温度计（或点温仪）测量，与以往运行数据比较，差值不应大于,10,密封,无渗漏,定 性,检查轴承、油路是否有渗漏油,振动、异音,速度,2.8mm/s,；滑动均匀无异音,;,与以往对比无明显差别,定 量,利用测振笔测量轴承振动；听诊棒听电机轴承的各种杂音,专业检测公司定义,定量，倾向性管理,由专业检测部门进行,换向器,外观,无异物、破损、生锈,定性,检查有无破损、积碳、异物、脱落松动等情况,碳刷,碳刷磨损及振动正常,定性,检查碳刷无过热、磨损过快、振动大、噪声大的情况,氧化膜,氧化膜颜色均匀，有光泽，一般呈古铜色。,定性,检查换向器表面状态，检查外观有无异常，氧化膜颜色及烧伤情况,换向火化,火花,2,级,定性,目视，换向正常时,一般是淡黄色、蓝色或白色的火花。,通风、冷却器,冷却风、水,一般进水温度,32,，电机进口风温,40,定性,1,、 目视检查过滤器、通风管有无堵塞；,2,、 检查灰尘和漏水情况。,风机、电动机,运转正常无异音以及异常振动,定性,用听音棒检查运转音，检查振动情况,滑环碳刷,外观、碳刷,无积灰、碳刷无跳动、火花，无异常过热、刷辫无变色,定性,运行中检查碳刷无跳动、火花，无异常过热、刷辫无变色,现场保养,地脚螺栓紧固,无松动、裂纹、沉降、积水、位移等异常情况,定性,打击扳手进行紧固 检查,清灰、碳刷检查更换、,无积灰、碳刷长度适宜，状态正常,定性,现场电机清灰、碳刷检查更换，绝缘测试检查,轴承检查补油等,轴承润滑良好,定性,现场润滑检查,三相异步电动机额定值刻在每台电动机铭牌上,一般包括下列几种：,1,、型号：为了适应不同用途和不同工作环境的需要，电动机制成不同的系列,每种系列用各种型号表示。例如,Y 132 M- 4,Y ,三相异步电动机，其中三相异步电动机产品名称代号还有：,YR,为绕线式异步电动机；,YB,为防爆型异步电动机；,YQ,为高起动转距异步电动机。,132,机座中心高,(mm),M ,机座长度代号,4 ,磁极数,2,、接法：这是指定子三相绕组接法。一般鼠笼式电动机接线盒中有六根引出线,标有,U1,、,V1,、,W1,、,U2,、,V2,、,W2,。其中：,U1 U2,是第一相绕组两端；,V1 V2,是第二相绕组两端；,W1 W2,是第三相绕组两端。如果,U1,、,V1,、,W1,分别为三相绕组的始端,(,头,) ,则,U2,、,V2,、,W2,是相应末端,(,尾,),。这六个引出线端在接电源之前,相互间必须正确联接。联接方法有星形联接和三角形联接两种。,电机的铭牌数据,3,.,额定功率,PN,：是指电动机在制造厂所规定的额定情况下运行时,其输出端的机械功率，单位一般为千瓦（,kW,）。,4,.,额定电压,UN,：是指电动机额定运行时,外加于定子绕组上线电压,单位为伏。 一般规定电动机的工作电压不应高于或低于额定值的,5%,。当工作电压高于额定值时,将使励磁电流大大增加,电流大于额定电流,使绕组发热。同时铁损耗增大,使定子铁心过热；当工作电压低于额定值时，引起输出转矩减小，转速下降，电流增加，也使绕组过热，这对电动机的运行也是不利的。,5,.,额定电流,IN,：电动机在额定电压和额定输出功率时,定子绕组线电流,单位安,6.,额定频率,fN,：我国电力网的频率为,50,赫兹（,Hz,），,7,.,额定转速,nN,：是指电动机在额定电压、额定频率下,输出端有额定功率输出时,转子的转速,单位为转,/,分,(r/min),。由于生产机械对转速的要求不同,需要生产不同磁极数的异步电动机,因此有不同的转速等级。最常用的是四个极的异步电动机,(n0=l500 r/min),。,8,.,额定效率,N,：是指电动机在额定情况下运行时的效率,是额定输出功率与额定输入功率的比值。异步电动机的额定效率,N,约为,75%,92%,，在额定功率的,75%,左右时效率最高。,9.,额定功率因数,cosN,：因为电动机是电感性负载,定子相电流比相电压滞后一个角，,cos,就是异步电动机的功率因数。 三相异步电动机的功率因数较低,在额定负载时约为,0. 7,0. 9,之间，而在轻载和空载时更低，空载时只有,0. 2,0. 3,。因此,必须正确选择电动机的容量,防止,大马拉小车,，并力求缩短空载的时间。,10.,绝缘等级：电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分,A,、,E,、,B,、,F,、,H,级。允许,温升,是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。,绝缘的温度等级,A,级,E,级,B,级,F,级,H,级,最高允许温度（）,105 120 130 155 180,绕组温升限值（,K,）,60 75 80 100 125,电机发生故障时，应仔细观察所发生的现象。如转速快慢程度、温度变化、是否有不正常响声和剧烈震动，开关和电动机绕组内是否有串火冒烟及焦臭味等。,故障分析,电动机不能启动,可能原因,：,1,、电源未接通,2,、定子或转子绕组断路,3,、定子绕组相间断路,4,、定子绕组通地,5,、定子绕组接线错误,6,、熔丝烧断,7,、绕线式转子电动机启动误操作,8,、过电流继电器调的太小,9,、负载过大或传动机被扎住,10,、控制设备接线错误,处理方法,：,1,、检查开关、熔丝 各对触点及电动机引出线头，将故障查处并修理,2,、用万用表检查定子或转子绕组有无断线,再检查电源电压,3,、用电流表测量三相电流或用手检查过热线圈,4,、用兆欧表检查定子绕组对地电阻,5,、按正确的接法改正,6,、查处烧坏原因，排除故障，然后按电动机规格配上新熔丝,7,、检查滑环短路装置及启动变阻器的位置,8,、适当调高整定值,9,、选择较大容量电动机或减轻负载，如传动机被扎住，应检查机器消除故障,10,、重新校正接线,电动机带负载运行时转速低于额定值,可能原因,：,1,、电源电压过低,2,、笼式转子断条,3,、绕线式转子一相断线,4,、绕线式转子启动机的启动变阻器接触不良,5,、电刷与滑环接触不良,6,、负载过大,处理方法,：,1,、用电压表、万用表检查电动机输入端的电源电压,2,、将电动机接到电压较低的三相交流电源上（约为额定电压的,15%30%,），同时测量定子的电流，如果转子绕组有断裂或脱焊，随着转子位置 不同，定子电流也会变化,3,、用校验灯、万用表检查断裂处，排除故障,4,、修理变阻器接触点,5,、调整电刷压力并改善电刷与滑环接触面,6,、选择大容量电动机或减轻负载,电机外壳带电,可能原因,：,1,、电源线与接地线弄错,2,、电动机绕组受潮，绝缘老化或引出线与接线盒碰壳,处理方法,：,1,、纠正接线,2,、电动机绕组干燥处理，绝缘严重老化者要更换绕组，整理接线,轴承过热,可能原因,：,1,、轴承损坏,2,、轴承与轴配合过松（走内圈）或过紧,3,、轴承与端盖配合过松（走外圈）或过紧,4,、滑动轴承油环轧煞或转动过慢,5,、润滑油过多、过少或油质不好,6,、皮带过紧或联轴器装的不好,7,、电动机两侧端盖或轴承端盖未装平,处理方法：,1,、更换轴承,2,、过松时转轴镶套，过紧时从新加工到标准尺寸,3,、过松时端盖镶套，过紧从新加工到标准尺寸,4,、查明轧煞处，修好或更换油环，油质太厚时应更换较薄的润滑油,5,、加油或换油，润滑脂的容量不易超过轴承内容积的,70%,6,、调整皮带张力，校正联轴器传动装置,7,、将端盖或轴承盖装平，旋紧螺丝,绕线式转子滑环火花过大,可能原因,：,1,、电刷牌号及尺寸不合适,2,、滑环表面有污垢杂物,3,、电刷压力太小,4,、电刷在刷握内轧住,处理方法：,1,、跟换合适碳刷,2,、用,0,号砂布磨光滑环并擦净污垢，痕深时应车一刀,3,、调整碳刷压力,4,、磨小碳刷,电动机运转时声音不正常,可能原因,：,1,、定子与转子相擦,2,、电动机两相运转有嗡嗡声,3,、转子风叶碰壳,4,、转子擦绝缘纸,5,、轴承严重缺油,6,、轴承损坏,处理方法,：,1,、挫去定转子硅钢片突出部分,2,、检查熔丝及开关接触点，排除故障,3,、校正风叶，旋紧螺丝,4,、修剪绝缘纸,5,、清洗轴承加新油，润滑脂的容量不易超过轴承内容积的,75%,6,、更换轴承,电机温升过高或冒烟,可能原因,：,1,、负荷过大,2,、两相运行,3,、电机风道阻塞,4,、环境温度增高,5,、定子绕组匝间或相间短路,6,、绕组接地,7,、电源电压过低或过高,处理方法,：,1,、选择较大容量电机或减轻负载,2,、检查熔丝、开关接触点，排除故障,3,、清楚风道油垢及灰尘,4,、采取降温措施,5,、利用万用表或兆欧表检查绝缘,6,、用万用表、校验灯检查电阻,7,、用电压表或万用表检查,三相异步电动机发生故障,案例一,：有一台三相异步电动机输入三相交流电源后,电动机转子不 转,有嗡嗡响声,故障原因分析,：,1,、定子、转子绕线有断路（一相断线）或电源一相失电；,2,、绕组引出线始末端接错或绕组内部接反；,3,、电源回路接点松动，接触电阻大；,4,、电动机负载过大或转子卡住；,5,、电源电压过低；,6,、小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬；,7,、轴承卡住。,处理方法：,1,、查明断点，予以修复；,2,、检查绕组极性，判断绕组首未端是否正确；,3,、坚固松动的接线螺钉，用万用表判断各接头是否假接，予以修复；,4,、减载或查出并消除机械故障；,5,、检查是否把规定的三角形接法误为星形接法；是否由于电源导线,过细使压降过大；,6,、电机重新装配使之灵活，活性更换合格油脂；,7,、修复或更换轴承。,案例二,：,某年,4,月,1,日下午，某炼钢厂内,450t,行车一台电机出现故障，电修厂派专业人员到现场处理，因现场无法处理，连夜送电修厂解体。检查发现电机接线盒内相间短路形成的电弧将接线盒壁板熔穿，使接线端子板、接线螺栓、连接排、接线鼻子、引接电缆线等严重烧毁（见图）。测量电机绕组绝缘电阻对地为,0,。,故障分析,：,从所拍摄的照片可以清晰地看到，该接线盒内发生了严重的电气短路，正是短路时的高温电弧和电流直接烧熔了接线盒的外壳。造成接线盒内部短路的原因，分析认为主要是内部堆积了大量的灰尘，结合设备运行的环境不难想见这些灰尘里不排除有导电的颗粒。当接线盒内三相裸露的电极之间的距离由于导电颗粒的存在而缩小到不足于抵御两电极之间的电压值时电极之间发生短路，瞬间的大电流和炽热的高温电弧必然使就近的金属外壳局部被熔穿。接线柱及外壳熔穿的金属，带着高温滴落的接线盒下部的绕组端部，造成线圈的短路接地。,故障的处理：,鉴于电机损坏了线圈绕组，因此该电机只有进行绕组更换大修，并且，要更换整个绕组引出线和接线盒,。,教训和对策：,通过本案例是典型的电机维护不到位案例，说明该电机的接线盒由于所处工作环境多粉尘且处于厂房高处。平时容易积尘，而且这些粉尘又带有导电颗粒，因此日常吹灰清扫工作维护工作十分重要，然而，由于生产作业繁忙，因此往往不能得到及时的维护吹扫。通过本次事故应该警示生产和设备管理人员。为了设备的完好，日常的维护必不可少。平时及时吹扫可能所花费的时间并不多，只要抽空实施这项工作是不能被省略的，出了故障所费时间更长损失也会更大，得不偿失。,从电机的本身也有需要改善的地方，一是对处于这样环境工作的电机要加强密封，接线盒的密封以及电机内部，线圈的端部加强遮挡。,案例三,：,2010,年,6,月,2,日，某厂承接了,8,台电机内场解体保养项目，其中一台,3.7kw,齿轮电机在解体检查过程中，施工人员未发现电机非负荷侧轴承室波型弹簧垫圈缺少，电机保养好后施工人员对电机直接进行组装及试验，空载试验合格送现场。现场安装带负载后，由于没有波型弹簧垫圈，导致电机转子轴向窜动。,员工责任心不强，产品确认不到位是造成该起事故 的原因。,直接原因：施工人员技术能力不足，在施工过程中解体检查项目做的不够仔细，未认识到该电机装配缺失波型弹簧垫圈带来的后果。,间接原因：内场试验不能模拟现场工况，未能在试验中发现问题。,原因分析,对策措施,1,、施工人员对电机解体时拆下来的零部件应该做到心中有数，必要时做好相关书面记录，在组装工序时，要严格确认零部件的完整；,2,、对关键过程要有责任技术员跟踪确认，对电机的现场使用环境也要有所了解。杜绝此类情况的再次发生。,谢 谢,