三相异步电动机绕组故障分析和处理技术分类.docx
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三相异步电动机绕组故障分析和处理技术分类
三相异步电动机绕组故障分析和处理技术分类:
电子/测试
来源:
中国机电维修网 发表时间:
2006-12-15
一、绕组接地
指绕组与铁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,读数很小,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。
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。
三、绕组开路
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。
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。
电动机轴承过热的原因及处理方法
(1)轴承损坏,应更换。
(2)滚动轴承润滑脂过少、过多或有铁屑等杂质。
承轴润滑脂的容量不应超过总容积的70%,有杂质者应更换。
(3)轴与轴承配合过紧或过松。
过紧时应重新磨削,过松时应给转轴镶套。
(4)轴承与端盖配合过紧或过松。
过紧时加工轴承室,过松时在端盖内镶钢套。
(5)电动机两端盖或轴承盖装配不良。
将端盖或轴承盖止口装进、装平,拧紧螺钉。
(6)皮带过紧或联轴器装配不良。
调整皮带张力,校正联轴器。
(7)滑动轴承润滑油太少、有杂质或油环卡住。
应如加油、换新油,修理或更换油环。
主题:
电机轴承异音分析与解决
1、保持器声“唏利唏利……”
原因分析:
由保持器与滚动体振动、冲撞产生,不管润滑脂种类如何都可能产生,承受力矩、负荷或径向游隙大的时候更容易产生
解决方法:
A、提高保持器精度
B、选用游隙小的轴承或对轴承施加预负荷
C、降低力矩负荷,减少安装误差
D、选用好的油脂
2、连续蜂鸣声“嗡嗡……”
原因分析:
马达无负荷运转是发出类似蜂鸣一样的声音,且马达发生轴向异常振动,开或关机时有“嗡”声音
具体特点:
多发润滑状态不好,冬天且两端用球轴承的马达多发,主要是轴调心性能不好时,轴向振动影响下产生的一种不稳定的振动
解决方法
A、用润滑性能好的油脂
B、加预负荷,减少安装误差
C、选用径向游隙小的轴承
D、提高马达轴承座钢性
E、加强轴承的调心性
注:
第五点起到根本改善的作用,采用02小沟曲率,01大沟曲率。
3、漆锈
原因分析:
由于电机轴承机壳漆油后干,挥发出来的化学成分腐蚀轴承的端面、外沟及沟道,使沟道被腐蚀后发生的异常音
具体特点:
被腐蚀后轴承表面生锈比第一面更严重
解决方法:
A、把转子、机壳、晾干或烘干后装配
B、降低电机温度
C、选用适应漆的型号
D、改善电机轴承放置的环境温度
E、用适应的油脂,脂油引起锈蚀少,硅油、矿油最易引起
F、采用真空浸漆工艺
4、杂质音
原因分析:
由轴承或油脂的清洁度引起,发出一种不规则的异常音
具体特点:
声音偶有偶无,时大时小没有规则,在高速电机上多发
解决方法:
A、选用好的油脂
B、提高注脂前清洁度
C、加强轴承的密封性能
D、提高安装环境的清洁度
5、高频、振动声“哒哒…...”
具体特点:
声音频率随轴承转速而变化,零件表面波纹度是引起噪音的主要原因。
解决方法:
A、改善轴承滚道表面加工质量,降低波纹度幅值
B、减少碰伤
C、修正游隙预紧力和配合,检查自由端轴承的运转,改善轴与轴承座的精度安装方法
6、升温
具体特点:
轴承运转后,温度超出要求的范围
原因分析:
A、润滑脂过多,润滑剂的阻力增大
B、游隙过小引起内部负荷过大
C、安装误差
D、密封装备的摩擦
E、轴承的爬行
解决方法:
A、选用正确的油脂,用量适当
B、修正游隙预紧力和配合,检查自由端轴承运转情况
C、改善轴承座精度及安装方法
D、改进密封形式
7、轴承手感不好
具体特点:
用手握轴承旋转转子时感到轴承里面杂质、阻滞感
原因分析:
A、游隙过大
B、内径与轴的配合不当
C、沟道损伤
解决方法:
A、游隙尽可能要小
B、公差带的选用
C、提高精度,减少沟道的损伤
D、油脂选用
主题:
大型交流电机轴承座振动分析
摘要:
本文运用振动检测方法对造成1.6MW交流电机轴承座振动的原因进行分析,并从根源上采取措施,从而控制了恶性事故,满足了生产要求。
关键词:
轴承;交流电机;振动;检测
中图分类号:
TM34 文献标识码:
B
安阳钢铁公司第一轧钢厂型材机组的500机列设备由轧钢机、齿轮座、减速机、电机组成,设备布置如图1。
功率1.6MW、转速592r/min的交流电动机驱动减速机;减速机中心距为 1400mm,采用滑动轴承支撑,齿轮副的小齿轮齿数z1=29,大齿轮齿数z2=171;减速机带动 500人字型齿轮座中轴转动;齿轮轴通过万向节带动三辊开口式型轧机运转。
近年来,随着新品种相继开发和产量不断增加,500主机列生产负荷不断加大,故障也随之增加。
2003年2月,1400减速机高速轴发生烧瓦事故,抢修时发现轴颈磨损。
更换轴瓦后,1.6MW电机轴承座出现异常振动,导致负荷端轴承座振裂。
检修电机时,考虑到轴承座振动大,遂将电机轴瓦顶间隙稍稍加大。
减速机高速轴受力分析表明,过钢时高速轴受到轧制力作用要上升,故在重新找正时使电机中心高出减速机中心0.15mm,以平衡减速机受力时的上浮。
做此调整后电机轴承座振动仍严重,额定电流下振动较小,超过200-300A时振动相当严重,同时伴有丢转现象。
振动有一定的周期性,咬钢时冲击振动增大,每次振动高峰持续3-4s。
一、振动数据采集
检修时多次检查电机与减速机联轴器对中性,偏差均不大于0.5rnm,因此对轴承座振动影响不大。
我们用武汉立德公司的数据采集器,采集电机两轴承座的振动数据,谱图如图2所示。
可以看出:
(1)9Hz左右的转频幅值特征明显;
(2)3X、5X倍频比较明显。
同时观察到振动较大或超负荷时电机发出低沉轰鸣声;在过临界转速区时振动无明显变化。
二、原因分析
1.9Hz左右的转频幅值判定为转子不平衡造成。
检修时,将电机转子水平放置,调整好水平后,再旋转90°检验,发现转子向下弯曲。
2.减速箱输人端联轴节部分间隙过大。
9Hz左右的转频及其3X(28Hz)、5X(45Hz)幅值较大,是松动的特征。
这是因为所用弹性柱销联轴器销孔直径50mm,而橡胶棒直径仅有46mm,因而造成配合间隙过大。
3.减速箱齿轮啮合间隙较大。
啮合频率的带宽窄,冲击能量集中,易造成齿裂。
280Hz左右的频率及其2X(559Hz)幅值较大。
拆检发现,齿顶间隙大,轮齿磨损。
三、解决措施及效果
据此决定采取以下改进措施。
1.对电机转子进行动平衡。
2.更换电机与减速机的弹性柱销联轴器,并找正。
3.橡胶棒的直径改为47.5mm。
4.调整减速机两轴,保证齿顶间隙,同时确保两轴平行。
5.更换电机负荷端轴承座。
经解体检修减速机、电机轴瓦及人字齿轮座,更换电机轴瓦座、弹性联轴器、齿轮座中轴轴瓦和下轴瓦;对各轴瓦进行研配;调整减速机齿轮副间隙;对各联接轴找正,并对电机转子进行动平衡。
修好后试车,轴承座振动消除,运行状态良好。
电机振动异常的识别与诊断
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⑴三相交流电机定子异常产生的电磁振动,三相交流电机在正常运转时,机座上受到一个频率为电网频率2倍的旋转力波的作用,而可能产生振动,振动大小与旋转力波的大小和机座的刚度直接有关。
定子电磁振动异常的原因:
①定子三相磁场不对称,如电网三相电压不平衡。
因接触不良和断线造成单相运行,定子绕组三相不对称等原因,都会造成定子磁场不对称,而产生异常振动。
②定子铁心和定子线圈松动将使定子电磁振动和电磁噪声加大。
③电磁底脚线条松动,相当于机座刚度降低使定子振动增加。
定子电磁振动的特征:
①振动频率为电源频率的2倍,F=2f
②切断电源,电磁振动立即消失
③振动可以在定子机座上和轴承上测得
④振动强度与机座刚度的负载有关
⑵气隙静态偏心引起的电磁力
电机定子中心与转子轴心不重合时,定、转子之间气隙将会出现偏心现象,偏心固定在一个位置上,在一般情况下,气隙偏心误差不超过气隙平均值的上下10%是允许的,过大的偏心值产生很大的单边磁拉力。
气隙静态偏心产生的原因:
①电磁振动频率是电源频率的2倍 F=2f。
②振动随偏心值的增大在增加,随负载增大而增加。
③断电后电磁振动消失。
④静态偏心产生的电磁振动与定子异常产生的电磁振动非常相似,难以区别。
⑶气隙动态偏心引起电磁振动
偏心的位置对定子是不固定的,对转子是固定的,因此偏心的位置随转子而转动。
气隙动态偏心产生的原因:
①转子的转轴弯曲
②转子铁心与转轴或轴承不同心。
③转子铁心不圆
气隙动态偏心产生电磁振动的特征;
①转子旋转频率和定子磁场旋转频率的电磁振动都可能出现。
②电磁振动的振幅随时间变化而脉动(振),脉动的频率为2sf,周期为1/2sf
当电动机负载增加,S加大,其脉动节拍加快。
③电动机往往发生与脉动节拍相一致的电磁噪声。
④断电后,电磁振动消失,电磁噪声消失。
⑷转子绕组故障引起的电磁振动。
笼形电机笼条断裂,绕组异步电机由于转子回路电气不平衡都将产生不平衡电磁力。
转子绕组故障产生的原因:
①笼条铸造质量不良,产生断条和高阻。
②笼形转子因频繁起动,电机负载大产生断条或高阻。
③饶式异步电动机的转子绕组回路电气不平衡,产生不平衡电磁力。
④同步电动机磁绕组匝间短路。
转子绕组故障引起电磁振动的特征:
①转子绕组故障引起电磁振动与转子动态偏心产生的电磁振动,波形相似,现象相似,较难区别,振动频率为f/p ,振幅以2sf的频率在脉动、电动机发生与脉动节拍一致的电磁噪声。
②在空载或轻载时,振动与节拍噪声不明显,当负载增大时,这种振动和噪声随之增加,当负载超过50%时,现象较为明显。
③在定子的一次电流中,也产生脉动变化其脉动节拍频率为2sf。
④在定子电流波形作频谱分析,在频图图中,基频两边出现的边频。
⑤同步电动机励磁绕组但匝间短路,能引起f/p 频率(转频)的电磁振动和噪声,无节拍脉动振动现象与转子不平衡产生的机械振动相似。
⑥断电后,电磁振动和电磁噪声消失。
⑸转子不平衡产生的机械振动;
转子不平衡的原因
①电机转子质量分布不均匀,产生重心位移,与转子中心不同心。
②转子零部件脱落和移位,绝缘收缩造成绕组移位、松动。
③联轴器不平衡,冷却风扇不平衡,皮带轮不平衡。
④冷却风扇与转子表面不均匀积垢。
转子不平衡产生的机械振动特征
①振动频率与转频相等
②振动值随转速增高而加大,与电机负载无关。
③振动值以经向为最大,轴向很小。
当地脚螺丝松动时,电机的转频和电机定子固有频相近时,由于转子不平衡共振将产生异常振动,造成电机结构件的破坏和疲劳。
⑹滑动轴承由于油膜涡动产生振动。
产生的原因:
在轴承比负载较小,轴颈线速度叫高,特别是大型告诉的
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