高效率三相异步电动机

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三相电动机定子绕组的四个故障处理及两个连接方式说明

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三相电动机定子绕组的四个故障处理及两个连接方式说明

发布日期:2018-05-29 作者: 点击:

 什么是三相电动机


  三相电动机是指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。


  三相异步电动机定子绕组的两种连接方法


  三相异步电动机有三相绕组,它们互隔120°空间,分别嵌放在定子铁芯中,即两两首首或两两尾尾互隔120°空间。每一相绕组有两个出线端即一首一尾。定子绕组的连接方法主要有三角形联结和星形联结两种。


  (1)三角形联结。就是三相绕组依次首尾相连构成一个闭合回路,如图(a)所示,在首尾连接点上引出3根线,分别接三相电源。


三相电动机定子绕组的四个故障处理及两个连接方式说明


  图三相异步电动机定子绕组的两种连接方法


  (a)三角形联结;(b)星形联结


  (2)星形联结。就是把三相绕组的3个首端或3个尾端连接在一起,形成一个星点,另外的3个尾端或3个首端接电源,如图(b)所示。


  按规定,6条引出线的头尾分别用U1、V1、W1、U2、V2、W2作为标号(旧标号头尾分别为D1、D2、D3、D4、D5、D6)。其中:


  U1、U2-第一相绕组的头、尾端。


  V1、V2-第二相绕组的头、尾端。


  W1、W2-第三相绕组的头、尾端。


  四个三相异步电动机绕组故障分析和处理


  故障一:绕组接地

  指绕组与贴心或与机壳绝缘破坏而造成的接地。


  1、故障现象


  机壳带电、控制线路失控、绕组短路发热,致使电动机无法正常运行。


  2、产生原因


  绕组受潮使绝缘电阻下降;电动机长期过载运行;有害气体腐蚀;金属异物侵入绕组内部损坏绝缘;重绕定子绕组时绝缘损坏碰铁心;绕组端部碰端盖机座;定、转子磨擦引起绝缘灼伤;引出线绝缘损坏与壳体相碰;过电压(如雷击)使绝缘击穿。


  3.检查方法


  (1)观察法。通过目测绕组端部及线槽内绝缘物观察有无损伤和焦黑的痕迹,如有就是接地点。


  (2)万用表检查法。用万用表低阻档检查,读书很小,则为接地。


  (3)兆欧表法。根据不同的等级选用不同的兆欧表测量每组电阻的绝缘电阻,若读数为零,则表示该项绕组接地,但对电机绝缘受潮或因事故而击穿,需依据经验判定,一般说来指针在“0”处摇摆不定时,可认为其具有一定的电阻值。


  (4)试灯法。如果试灯亮,说明绕组接地,若发现某处伴有火花或冒烟,则该处为绕组接地故障点。若灯微亮则绝缘有接地击穿。若灯不亮,但测试棒接地时也出现火花,说明绕组尚未击穿,只是严重受潮。也可用硬木在外壳的止口边缘轻敲,敲到某一处等一灭一亮时,说明电流时通时断,则该处就是接地点。


  (5)电流穿烧法。用一台调压变压器,接上电源后,接地点很快发热,绝缘物冒烟处即为接地点。应特别注意小型电机不得超过额定电流的两倍,时间不超过半分钟;大电机为额定电流的20%-50%或逐步增大电流,到接地点刚冒烟时立即断电。


  (6)分组淘汰法。对于接地点在铁芯心里面且烧灼比较厉害,烧损的铜线与铁芯熔在一起。采用的方法是把接地的一相绕组分成两半,依此类推,最后找出接地点。


  此外,还有高压试验法、磁针探索法、工频振动法等,此处不一一介绍。


  4.处理方法


  (1)绕组受潮引起接地的应先进行烘干,当冷却到60——70℃左右时,浇上绝缘漆后再烘干。


  (2)绕组端部绝缘损坏时,在接地处重新进行绝缘处理,涂漆,再烘干。


  (3)绕组接地点在槽内时,应重绕绕组或更换部分绕组元件。


  最后应用不同的兆欧表进行测量,满足技术要求即可。


  故障二:绕组短路

  由于电动机电流过大、电源电压变动过大、单相运行、机械碰伤、制造不良等造成绝缘损坏所至,分绕组匝间短路、绕组间短路、绕组极间短路和绕组相间短路。


  1.故障现象


  离子的磁场分布不均,三相电流不平衡而使电动机运行时振动和噪声加剧,严重时电动机不能启动,而在短路线圈中产生很大的短路电流,导致线圈迅速发热而烧毁。


  2.产生原因


  电动机长期过载,使绝缘老化失去绝缘作用;嵌线时造成绝缘损坏;绕组受潮使绝缘电阻下降造成绝缘击穿;端部和层间绝缘材料没垫好或整形时损坏;端部连接线绝缘损坏;过电压或遭雷击使绝缘击穿;转子与定子绕组端部相互摩擦造成绝缘损坏;金属异物落入电动机内部和油污过多。


  3.检查方法


  (1)外部观察法。观察接线盒、绕组端部有无烧焦,绕组过热后留下深褐色,并有臭味。


  (2)探温检查法。空载运行20分钟(发现异常时应马上停止),用手背摸绕组各部分是否超过正常温度。


  (3)通电实验法。用电流表测量,若某相电流过大,说明该相有短路处。


  (4)电桥检查。测量个绕组直流电阻,一般相差不应超过5%以上,如超过,则电阻小的一相有短路故障。


  (5)短路侦察器法。被测绕组有短路,则钢片就会产生振动。


  (6)万用表或兆欧表法。测任意两相绕组相间的绝缘电阻,若读书极小或为零,说明该二相绕组相间有短路。


  (7)电压降法。把三绕组串联后通入低压安全交流电,测得读书小的一组有短路故障。


  (8)电流法。电机空载运行,先测量三相电流,在调换两相测量并对比,若不随电源调换而改变,较大电流的一相绕组有短路。


  4.短路处理方法


  (1)短路点在端部。可用绝缘材料将短路点隔开,也可重包绝缘线,再上漆重烘干。


  (2)短路在线槽内。将其软化后,找出短路点修复,重新放入线槽后,再上漆烘干。


  (3)对短路线匝少于1/12的每相绕组,串联匝数时切断全部短路线,将导通部分连接,形成闭合回路,供应急使用。


  (4)绕组短路点匝数超过1/12时,要全部拆除重绕。


  故障三:绕组短路

  由于焊接不良或使用腐蚀性焊剂,焊接后又未清除干净,就可能造成壶焊或松脱;受机械应力或碰撞时线圈短路、短路与接地故障也可使导线烧毁,在并烧的几根导线中有一根或几根导线短路时,另几根导线由于电流的增加而温度上升,引起绕组发热而断路。一般分为一相绕组端部断线、匝间短路、并联支路处断路、多根导线并烧中一根断路、转子断笼。


  1.故障现象


  电动机不能启动,三相电流不平衡,有异常噪声或振动大,温升超过允许值或冒烟。


  2.产生原因


  (1)在检修和维护保养时碰断或制造质量问题。


  (2)绕组各元件、极(相)组和绕组与引接线等接线头焊接不良,长期运行过热脱焊。


  (3)受机械力和电磁场力使绕组损伤或拉断。


  (4)匝间或相间短路及接地造成绕组严重烧焦或熔断等。


  3.检查方法


  (1)观察法。断点大多数发生在绕组端部,看有无碰折、接头出有无脱焊。


  (2)万用表法。利用电阻档,对“Y”型接法的将一根表棒接在“Y”形的中心点上,另一根依次接在三相绕组的首端,无穷大的一相为断点;“△”型接法的短开连接后,分别测每组绕组,无穷大的则为断路点。


  (3)试灯法。方法同前,等不亮的一相为断路。


  (4)兆欧表法。阻值趋向无穷大(即不为零值)的一相为断路点。


  (5)电流表法。电机在运行时,用电流表测三相电流,若三相电流不平衡、又无短路现象,则电流较小的一相绕组有部分短断路故障。


  (6)电桥法。当电机某一相电阻比其他两相电阻大时,说明该相绕组有部分断路故障;


  (7)电流平衡法。对于“Y”型接法的,可将三相绕组并联后,通入低电压大电流的交流电,如果三相绕组中的电流相差大于10%时,电流小的一端为断路;对于“△”型接法的,先将定子绕组的一个接点拆开,再逐相通入低压大电流,其中电流小的一相为断路。


  (8)断笼侦察器检查法。检查时,如果转子断笼,则毫伏表的读数应减小。


  4.断路处理方法


  (1)断路在端部时,连接好后焊牢,包上绝缘材料,套上绝缘管,绑扎好,再烘干。


  (2)绕组由于匝间、相间短路和接地等原因而造成绕组严重烧焦的一般应更换新绕组。


  (3)对断路点在槽内的,属少量断点的做应急处理,采用分组淘汰法找出断点,并在绕组断部将其连接好并绝缘合格后使用。


  (4)对笼形转子断笼的可采用焊接法、冷接法或换条法修复。


  故障四:绕组接错

  绕组接错造成不完整的旋转磁场,致使启动困难、三相电流不平衡、噪声大等症状,严重时若不及时处理会烧坏绕组。主要有下列几种情况:某极相中一只或几只线圈嵌反或头尾接错;极(相)组接反;某相绕组接反; 多路并联绕组支路接错;“△”、“Y”接法错误。


  1、故障现象


  电动机不能启动、空载电流过大或不平衡过大,温升太快或有剧烈振动并有很大的噪声、烧断保险丝等现象。


  2、产生原因


  误将“△”型接成“Y”型;维修保养时三相绕组有一相首尾接反;减压启动是抽头位置选择不合适或内部接线错误;新电机在下线时,绕组连接错误;旧电机出头判断不对。


  3.检修方法


  (1)滚珠法。 如滚珠沿定子内圆周表面旋转滚动,说明正确,否则绕组有接错现象。


  (2)指南针法。如果绕组没有接错,则在一相绕组中,指南针经过相邻的极(相)组时,所指的极性应相反,在三相绕组中相邻的不同相的极(相)组也相反;如极性方向不变时,说明有一极(相)组反接;若指向不定,则相组内有反接的线圈。


  (3)万用表电压法。按接线图,如果两次测量电压表均无指示,或一次有读数、一次没有读数,说明绕组有接反处。


  (4)常见的还有干电池法、毫安表剩磁法、电动机转向法等。


  4.处理方法


  (1)一个线圈或线圈组接反,则空载电流有较大的不平衡,应进厂返修。


  (2)引出线错误的应正确判断首尾后重新连接。


  (3)减压启动接错的应对照接线图或原理图,认真校对重新接线。


  (4)新电机下线或重接新绕组后接线错误的,应送厂返修。


  (5)定子绕组一相接反时,接反的一相电流特别大,可根据这个特点查找故障并进行维修。


  (6)把“Y”型接成“△”型或匝数不够,则空载电流大,应及时更正。


  三相异步电动机定子绕组故障的检修


  1、绕组断路故障的检修

  实践经验表明,断路故障多数发生在电动机绕组的端部、各绕组元件的接线头或电动机引出线端等地方附近。由于绕组端部露在电动机铁芯外面,导线易被碰断或接线头因焊接不良,在长期使用中会松脱等,因此首先要检查绕组的端部,如发现断线或接头松脱时,应重新连接焊牢,包上绝缘再涂上绝缘漆即可使用。另外,由于匝间短路、通地等故障而造成绕组烧断,则大多需要更换绕组。


  检查小型电动机断路时,可用兆欧表或万用表、校验灯来校验。对于星形接法的电动机,检查时需每相分别测试,如图1所示。对于三角形接法的电动机,检查时必须把三相绕组的接线头拆开,再每相分别测试,如图2所示


三相电动机定子绕组的四个故障处理及两个连接方式说明


  中等容量电动机绕组大多是采用多根导线并绕和多支路并联, 其中如断掉若干根或断开一路时,检查就比较复杂。通常采用以下两种方法。


  (1) 三相电流平衡法 对于星形接法的电动机三相绕组并联后,通入低电压大电流,如果三相电流相差大于5%,电流小的一相为断路相。


  (2) 电阻法 用电桥测量三相绕组的电阻,如三相电阻值相差大于5%时,电阻较大的一相即为断路相。


  2、绕组通地故障的检修

  电动机绕组通地俗称“碰壳”。电动机绕组受潮、绝缘老化以及大修更换绕组时槽绝缘被损坏或绝缘未垫好,都会造成通地故障。


  检查方法:用万用表的低阻挡、40W以下校验灯按图3逐相检查。


三相电动机定子绕组的四个故障处理及两个连接方式说明


  如果电阻较小或校验灯暗红时表示该相绕组严重受潮应进行烘干处理。烘干后用兆欧表测定其绝缘电阻大于0.5兆欧时,即可使用。如果电阻为零或者校验灯发亮的相,即为通地相。然后检查通地相绕组绝缘物,如有破裂及焦痕的地方即为通地点,如果很难看到焦痕点,可用兆欧表测量该相绕组。如有冒烟,即可发现通地点。


  3、绕组短路故障的检修

  绕组短路一般都是由于过电压、欠电压、过负载或两相运行等原因造成。检查故障首先应了解电动机是否有过载、过电压或两相运行等异常情况,短路处因电流过大而产生高热,使绝缘焦脆,观察电动机绕组是否有烧焦痕迹和焦味。


  绕组短路的情况有绕组匝间短路、绕组与绕组间短路、极相组间短路和相间短路。常用的检查方法有下面几种:


  (1)利用兆欧表或万用表检查相间绝缘 用兆欧表或万用表检查任何两相绕组间绝缘电阻,如绝缘电阻很低,就说明该两相短路。


  (2)电流平衡法


  (3)电阻法 用电桥测量三相绕组电阻,电阻较小的一相为短路相。


  目前9000kg/h制丝线电动机的起动方式主要有三种:直接起动、软起动器控制起动、变频器控制起动。其中功率小的电机通常采用直接起动的方式,在生产中需要调速的使用变频器控制起动、调速,对于大功率的风机则使用软起动器起动。结合生产实际情况,对于在生产过程中突发的由电机引起的设备故障,为了不影响生产、产品质量通常采用最快捷的方法处理,也就是迅速判断故障(软故障或者硬故障)发生的情况,立即排除,可以更换的更换,不能更换的立即修复。(http://www.diangon.com/版权所有)软故障也就是通常我们讲的由程序引起的故障(很不少发生,系统运行较长时间比较稳定),另外就是硬故障,也就是由元器件引起的故障,这部分故障的发生率比较高,查找的时候从控制(辅助触点)和主电路两部分来,通常主电路按一定的顺序:电源 --馈电器(包含空气开关和接触器两部分)--隔离开关 --电机。


  下面是生产维修过程中碰到的两个小案例。FB2皮带运输机电机和MB36#生梗丝储柜耙钉电机故障。


  故障现象:空气开关跳闸,电机发热无法运行《?xml:namespace prefix = v ns = “urn:schemas-microsoft-com:vml” /》


  故障检查排除:检查电源没问题,馈电器也是好的,但从馈电器出口端检查电机三相电阻不平衡。打开电机接线盒,有一绕组的端部出口烧断。重新连接处理,起动电机运行良好。


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