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XX高校畢業(yè)論文班級 專業(yè) 題目 淺談三相異步電動機常見故障分析 處理及電機的保護 學生姓名 指導教師 年 月 淺談三相異步電動機常見故障分析處理及電機的保護摘要 自電動機問世以后，人們對于如何對電動機進行良好的維護、維修，如何讓電動機更穩(wěn)定的運行在正常狀態(tài)進行著潛心研究，但在實際的生產(chǎn)生活中，電動機燒毀或者無法啟動及運行于非正常狀態(tài)的情況仍然經(jīng)常出現(xiàn)，根據(jù)實際情況采取合理的維護、維修方案，選取成熟可靠的保護產(chǎn)品是確保電動機安全、正常運行必不可少的環(huán)節(jié)。本文論述了三相異步電動機的基本原理、結構，針對在現(xiàn)實生產(chǎn)生活中三相異步電動機經(jīng)常出現(xiàn)的故障以及應采取的措施做簡要介紹。同時，對三相異步電機保護做簡要論述。關鍵詞 三相異步電動機； 原理； 結構； 常見故障； 維護 Abstract From the electromotor was published in the world , people start to try they best to find the ways to make the electromotor works in a good station . Actually,the things that the electromotor was burned-out or the electromotor works in a abnormal function was often appearance . According to the practical situation to take reasonable scheme of maintenance and select the reliable production to protect the electromotor is impotent .This article expounds the structure and the basic principle of the three phase asynchronous motor and introduced the method to solve the common faults of the electromotor . And , this article introduces the daily protection of the three phase asynchronous motor . Keywords three phase asynchronous motor principle structure common faults maintenance . I目 錄摘 要緒 論11三相異步電動機的構造21.1定子部分1.2轉子部分2 三相異步電機的常見故障及處理方法2.1三相異步電動機繞組局部燒毀2.2三相異步電動機繞組接地故障2.3在對電動機通電后電動機不轉，而且有嗡嗡聲2.4電動機過熱甚至冒煙2.5運行中電動機振動大3 三相異步電機的保護3.1三相異步電機的短路保護3.2三相異步電機的缺相保護3.3三相異步電機的過流保護3.4三相異步電機的過載保護4結束語參考文獻 緒論人類的生存和社會的發(fā)展離不開能源，而電能作為眾多能源中的一員和其他能源相比，其適合大量生產(chǎn)和集中管理、轉換經(jīng)濟、傳輸和分配較為便利、生產(chǎn)和工作過程中產(chǎn)生污染小等優(yōu)點使其在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、科學技術等各個領域獲得極其廣泛的青睞。電機是產(chǎn)生、傳輸、分配及應用電能的主要設備，三相異步電動機作為電力設備在現(xiàn)今社會生產(chǎn)生活中也日益廣泛的被應用。三相異步電動機與其他形式電動機相比，具有結構簡單、制造方便、價格低廉、運行可靠、運行效率高、工作特性穩(wěn)定等優(yōu)點。；作為電氣管理人員，我們應該良好地掌握電機故障的分析與處理方法，及時發(fā)現(xiàn)故障前兆以預防故障的發(fā)生及防止故障的擴大，對電動機制定定期及不定期的檢查、日常維護，使電動機工作于良好的狀態(tài)。本文根據(jù)三相異步電機的基本參數(shù)、構造及電機受環(huán)境因數(shù)的影響對三相異步電動機經(jīng)常出現(xiàn)的故障進行分析，從中找出避免故障發(fā)生或擴大的因素及相應預防措施。1 三相異步電動機的構造三相異步電機由于其優(yōu)越的性能，在當今社會生產(chǎn)生活中被廣泛應用，因而，其種類也有多樣，但其基本結構是相同的，三相異步電機的結構都是由定子和轉子兩大部分構成。轉子安裝于定子腔內(nèi)，在定、轉子之間有一條縫隙，稱氣隙。1.1定子部分定子鐵心 定子鐵心是電動機磁路的一部分，一般由0.3-0.5mm的導磁性能較為優(yōu)越的硅鋼片疊放而成，這一構造能較好的減少鐵損。在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組，故又稱為沖片。中小型電動機的定子鐵心都采用整圓沖片；大、中型電動機一般是將扇形沖片拼裝成一圓形。在容量相對較大的電動機的定子部分設計時，一般將鐵心分成很多段，在段間會留有冷卻空氣的通道，這樣的設計能在一定程度上避免鐵心在電動機運轉時過熱燒壞。定子繞組 定子繞組作為電動機電路部分，其嵌放于定子鐵心的內(nèi)圓槽內(nèi)，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉磁場。由三個在空間互隔120電角度、對稱排列的結構完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。定子繞組分為單層繞組和雙層繞組兩種形式，在小型異步電機制造中通常采用單層繞組，在大、中型異步電機的制造中通常采用雙層繞組。機座 機座在整個構造中起固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉子，并起防護、散熱等作用。因此，機座制造時需具有一定的機械強度和剛度。大型異步電動機機座一般用鋼板焊成，中、小型電動機一般采用鑄鐵機座。封閉式電機的機座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護式電機的機座兩端端蓋開有通風孔，使電動機內(nèi)外的空氣可直接對流，以利于散熱。 1.2轉子部分 轉子組成 轉子由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸組成。轉子的主要作用是產(chǎn)生感應電流，從而形成電磁轉矩，以實現(xiàn)電機的能量轉換。 轉子鐵心 轉子鐵心是電動機磁路部分，采用的材料與定子構造材料相同，都是采用0.3-0.5mm，具有良好導磁性能的硅鋼片疊成。轉子鐵心固定于轉軸或轉子支架上。 轉子繞組 轉子繞組用于切割定子旋轉磁場產(chǎn)生感應電動勢及電流，并形成電磁轉矩而使電動機旋轉。根據(jù)轉子繞組的結構形式，異步電機有鼠籠式轉子和繞線轉子兩種。2 三相異步電機的常見故障及處理方法三相異步電動機在生產(chǎn)過程中發(fā)揮著極其重要的作用。但由于大部分電機使用年限較長， 且不少電機長年累月運行在較惡劣的環(huán)境中，電機故障常有發(fā)生，嚴重影響著生產(chǎn)的安全、可靠、長周期運行。在使用中電動機會出現(xiàn)各種各樣的問題，比如因負載超過電機的額定工作量、因散熱條件問題及電機本身原因引起的溫度過高、因機械原因或工作失誤造成的缺相；由于負載的突然大幅度增加，缺相運行以及電網(wǎng)電壓降低等造成的電動機長期過載運行，嚴重時會使電動機損壞；以及電機的失壓、欠壓、過載，單相運行；由于密封不良造成的繞組短路、燒毀等等故障都比較常見，現(xiàn)針對電機常見故障原因及相應故障處理方法做簡要分析。2.1三相異步電動機繞組局部燒毀故障原因：(1)由于電動機本身的密封不良問題造成，加之電機運行時周圍的環(huán)境因素影響造成電機內(nèi)部進水、受潮導致電機繞組絕緣降低，造成相間短路或匝間短路，最終導致電機繞組局部燒毀。故障解決方法：(1) 避免選用制造工藝粗糙的電機，消除機械的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象；(2) 在對電機進行必要的檢修后，對電機做好防水、密封處理；(3) 對運行于較為惡劣環(huán)境中的電機要盡量減少小修周期；(4) 一般對于較為重要的電機制造商家都會在內(nèi)部預裝加熱電阻，所以在做好日常維護、保養(yǎng)工作的同時，要注意對加熱電阻的檢查維護，在加熱電阻出現(xiàn)故障時要做好及時的維修工作。2.2三相異步電動機繞組接地故障故障原因：(1) 電機本身密封不良或周圍環(huán)境因素導致繞組絕緣失去絕緣效果；(2) 電機長期運行于過載狀態(tài)，絕緣物老化、脫落；(3) 繞組接觸電機端蓋；(4) 繞組引出線絕緣不良，導致與電機機殼接觸；(5) 定子與轉子之間相互摩擦，導致絕緣損壞。故障解決方法：(1) 初步檢測后能確定為繞組由于工作于潮濕環(huán)境或由于繞組受潮導致的繞組絕緣故障應先對三相異步電動機進行烘干處理，初步烘干結束后，待溫度冷卻至70左右時對繞組澆鑄絕緣漆后再次進行烘干處理；(2) 對于繞組絕緣老化或脫落的情況或者繞組端部絕緣損壞時，應對繞組或接地處重新進行絕緣處理，涂漆，再烘干。當上述工作做完后，應使用兆歐表對所維修電機進行絕緣測量，滿足相關技術要求后方可確認維修完成。2.3在對電動機通電后電動機不轉，而且有嗡嗡聲故障原因：（1） 定子繞組或轉子繞組中有一相出現(xiàn)斷路故障；（2） 繞組引出線始末端接錯；（3） 電機工作在過載狀態(tài)或者轉子被卡死；（4） 電源電壓偏低；（5） 小型電動機裝配太緊，導致電機軸承卡住。 故障解決方法：（1）當出現(xiàn)電機定子繞組或轉子繞組中有一相出現(xiàn)斷路故障時，應查找斷路點，并對其進行修復；（2）判斷繞組首末端是否正確，調(diào)整始末端接線；（3）查找電動機是否工作于過載狀態(tài)，檢測電機轉子是否被卡死，如果確定其工作于過載狀態(tài)，應適當減少所加負載；如若確定故障由電機轉子被卡死造成，應查找卡死原因，清除異物。2.4電動機過熱甚至冒煙故障原因：（1） 電源電壓過高，使鐵心發(fā)熱大大增加； （2）電源電壓過低，電動機又帶額定負載運行，電流過大使繞組發(fā)熱； （3）定子、轉子鐵心相擦，電動機過載或頻繁起動； （4）籠形轉子斷條； （5）電動機缺相，兩相運行； （6）環(huán)境溫度高，電動機表面污垢多，或通風道堵塞； （7）電動機風扇故障，通風不良； （8）定子繞組故障。故障解決方法： （1）降低電源電壓，若是電機Y、接法錯誤引起，則應改正接法。 （2） 提高電源電壓或換相供電導線； （3）消除擦點（調(diào)整氣隙或銼、車轉子），減載，按規(guī)定次數(shù)控制起動； （4）檢查并消除轉子繞組故障； （5）恢復三相運行； （6）清洗電動機，改善環(huán)境溫度，采用降溫措施； （7）檢查并修復風扇，必要時更換；（8） 檢查定子繞組，消除故障。2.5運行中電動機振動大 故障原因： (1) 由于磨損，軸承間隙過大； (2) 氣隙不均勻； (3) 轉子不平衡； (4) 轉軸彎曲； (5) 鐵心變形或松動； (6) 聯(lián)軸器（皮帶輪）中心未校正； (7) 風扇不平衡； (8) 機殼或基礎強度不夠； (9)電動機地腳螺絲松動； (10)籠形轉子開焊、斷路、繞組轉子斷路； (11)定子繞組故障。三相異步電機在運行過程中可能由于各種各樣的原因導致電機出現(xiàn)故障。能夠及時、正確的判斷電機故障類型，從而針對故障及時、有效地采取措施消除故障能夠有效的避免故障對電機的損壞，同時也是電氣管理人員的工作重心。對于電機的故障查找可依據(jù)下列方法進行：（1） 聽 通過傾聽電動機在運行時發(fā)出的聲音的變化來判斷電機工作是否正常。若電機運行時發(fā)出較細的“嗡嗡”聲，并沒有出現(xiàn)聲音忽高忽低的變化則說明電機工作于正常狀態(tài)。若電機運行時發(fā)出較粗的“嗡嗡”聲或有時伴有其他非正常聲音，則說明電機存在故障，需要立即采取措施，找到故障點，排除故障。（2） 聞 通過嗅聞電機運行時散發(fā)出來的氣味判斷電機是否工作于正常狀態(tài)，電機在正常運行時不會產(chǎn)生異味，若在檢查過程中聞到有異味自電機內(nèi)部發(fā)出，應立即對電機進行檢查。例如，在檢查過程中發(fā)現(xiàn)有焦糊味自電機發(fā)出，則有可能是電機絕緣物質(zhì)受熱融化發(fā)出的，應立即采取相關措施排除故障，以免造成不必要的損失。（3） 摸 通過用手觸摸電機不帶電部分判斷電機運行溫度是否正常。當電機投入運行后，其溫度必然會有所上升，使得其不帶電外殼溫度也跟著有所上升。若用手接觸電機不帶電部分時感覺非常燙，故障原因可能是由于電機負載過重或所加電壓過高的原因造成，應根據(jù)相應情況采取相關措施消除故障。3 三相異步電機的保護自異步電動機問世以來，由于其在結構簡單、維護方便、價格低廉、工作可靠性強等多個方面的優(yōu)點，使得其在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被越來越廣泛的應用。由于在工作過程中可能由于各種因素造成電機的故障，影響正常的生產(chǎn)、生活，故而人們對于三相異步電機保護方面的研究也在不斷進行。在異步電機的保護配置方面，應根據(jù)電動機的容量、電壓等級、工作環(huán)境、所加負載類型等各個方面綜合考慮。所以說，異步電動機的保護是涉及電氣裝置和機械設備可靠、正常運轉的關鍵之一。以下就對于異步電機在短路、缺相、過流、過載等方面保護做簡要闡述：3.1三相異步電機的短路保護對于異步電機而言，短路是其最常見也是最容易出現(xiàn)、最危險的故障。電動機發(fā)生短路故障時產(chǎn)生的短路電流將是電機額定電流的十幾甚至幾十倍，過大的短路電流將對電機產(chǎn)生致命的傷害，甚至有可能引起火災，威脅人們的生命財產(chǎn)安全。因此，在電動機日常工作中，當電機出現(xiàn)短路故障時，要求保護裝置能迅速、有效的切斷電源，這就要求短路保護裝置具有可靠地瞬時動作的特性。在生產(chǎn)生活中，人們一般采用熔斷器和低壓斷路器作為電機保護裝置。在電機發(fā)生短路故障時，熔斷器能在很短時間內(nèi)熔斷，從而對電機起到保護作用。一般在為電機選用熔斷器時，其所選熔斷器的熔絲熔斷電流一般應為對應電機額定電流的1.52.5倍。其熔斷系數(shù)應該按照負載性質(zhì)及電機的啟動方式來選擇，一般對于輕載啟動或者是電機啟動不頻繁、啟動時間較短的電機來將選用熔絲熔斷系數(shù)1.5的熔斷器即可；對于重載啟動或者啟動較為頻繁、啟動時間較長的電機來講，應選用熔斷系數(shù)2.5的熔斷器。3.2三相異步電機的缺相保護當電動機在運行過程中電源任意一相故障斷開；電機定子繞組一相斷線；熔斷器、接觸器等接觸不良或接頭松動時電機即可能工作在缺相運行的故障狀態(tài)，電動機運轉于缺相狀態(tài)下時，將出現(xiàn)低速運轉或堵轉現(xiàn)象。此時，電機的定子電流將會很大，如若故障不能及時排除，可能造成電機絕緣損壞或繞組燒毀故障，對電機造成致命傷害。在生產(chǎn)生活中，三相異步電機出現(xiàn)缺相故障的現(xiàn)象也較為常見，長期以來，人們對于電機運行于缺相狀態(tài)時將對電機造成何種傷害以及一旦電機運行于缺相狀態(tài)應該采取何種措施來解決故障存在著不同觀點。第一種觀點認為，電機運行于缺相狀態(tài)下會導致電機繞組過熱而損壞電機，認為使用溫度傳感器來監(jiān)視電機繞組溫升來檢測電機是否存在缺相運行故障，從而采用熱繼電器、熱敏電阻等方案，對電機實行過熱保護或過流反時限特性保護，可以比較可靠地避免電機出現(xiàn)缺相運行故障；第二種觀點認為，電動機在運行于缺相故障時，斷相瞬間在斷相繞組兩端將產(chǎn)生比電機額定電壓高出數(shù)倍的反電動勢，擊穿電機繞組，損壞電機，由有此觀點，人們認為采用瞬時動作的方案方可有效避免缺相故障對電機造成的傷害。通過對上述兩種觀點的相對比較，筆者認為，電機在運行于斷相故障的狀態(tài)下，斷相瞬間在斷相繞組兩端將產(chǎn)生比電機額定電壓高出數(shù)倍的反電動勢對電機造成的傷害遠大于電機在運行于斷相狀態(tài)下導致的繞組過熱對電機造成的損害。在電機運行于缺相故障時，采用靈敏度相對較高的電子式保護器將會比使用動作相對緩慢的機械式保護器更有效避免缺相故障對電機造成的巨大傷害。3.3三相異步電機的過流保護在電動機投入生產(chǎn)運行過程中時，電動機或電器元件工作在超過其額定電流的狀態(tài)下，此時即為電機工作在過流故障狀態(tài)。電機運行于過流狀態(tài)下，其過電流相對于短路電流小得多，一般在其額定電流的6倍左右。人們一般會通過使用過流繼電器與接觸器配對電機實行過流保護，具體辦法是將過流繼電器線圈串接于被保護電路中，過電流繼電器常閉觸點串接在接觸器線圈電路中，一旦電機運行過程中被保護電路實際電流達到整定值時，過流繼電器即動作，接觸器線圈斷電，從而達到將電源斷開的效果。3.4三相異步電機的過載保護電動機的過載運行是指電機工作于實際電流大于其額定電流的狀態(tài)下，此時，電機的工作電流一般在電機額定電流的1.5倍以內(nèi)。在實際的生產(chǎn)生活中，引起電機過載的原因很多，例如電網(wǎng)電壓降低、電機所加負載的突然增加、電機運行于缺相狀態(tài)下、電動機周圍環(huán)境過高，電機散熱較差、電動機工作于大的啟動電流下緩慢運轉、電機的長時間低速運轉。電機短時間內(nèi)運行于過載狀態(tài)不會對電機造成傷害，但如若電機長時間工作在過載狀態(tài)下，電機繞組溫度就會超過其允許值，從而導致電機繞組過熱，絕緣材料老化，電機使用壽命變短，嚴重的將導致電機燒毀。對于電機的過載保護裝置，要求其具有反時限特性，且要避開電機的啟動電流的沖擊與短時間過載沖擊，也要同時具有迅速動作的特性。針對上述情況，人們一般采用在電動機的控制回路中，加裝有雙金屬片組成的熱繼電器，當電機運轉電流超過其額定電流的6倍或以上時，延時5s繼電器動作。同時，為避免在熱繼電器動作之前熱繼電器元件燒毀