异步电动机状态监测与故障诊断

  现代工业生产及我们的日常生活，离不开各种各样的电机。电机的数量多，应用范围广，地位重要。众所周知，电机类型很多，每类电机又有不同规格、结构形式和使用条件。而解析每台电机，其内部结构又可分为机械结构、电路、磁路、绝缘结构等部分。电机运行对润滑、通风、安装环境又有很多具体要求。电机的故障现象比较复杂，而且与电机类型、运行方式、负荷性质、安装调试、制造质量等诸多因素有关，因此，电机维修工作的技术难度大，要求维修人员具有较高技术水平与经验，才能发现和判断电机故障。异步电动机由于具有较高的性价比和良好的环境适应性，因而在电力系统及各种工业生产中被作为主要的动力设备而得到了广泛的应用。而大型异步电动机更是现代化生产企业的主要驱动装置，它的运行状况直接影响到工业生产的正常进行。其一旦发生严重故障，不仅电机自身将损坏，而且将导致整个工业生产中断。查找故障原因及故障维修，都具有非常重要的意义。将对鼠笼式异步电动机比较常见的故障进行介绍。

  一般来说，按照故障发生的部位进行分类，异步电动机的常见故障主要可以分为定子故障、转子故障及轴承故障。定子部分的故障主要表现为定子绕组的故障。定子绕组的故障主要分成两大类型，一类是对称性故障，另一类是不对称性故障。对称性故障主要包括三相短路、负荷过载以及堵转等，其主要特征是三相绕组中出现过电流，但三相电流的幅度及相位关系仍然保持对称性，电流中不存在负序和零序电流分量。不对称性故障主要包括匝间短路、相间短路、单相接地及断相等。这些不对称性故障的共同特征是定子三相电流不平衡，电流中出现负序电流分量，在发生接地故障时还会出现零序电流分量。除匝间短路故障外，当定子发生对称故障或其他不对称故障时，均会严重威胁电动机的安全运行。因此，要求对此电动机立即断电，停止运行，以免故障进一步扩大，使电动机受到更严重的损坏。定子绕组匝间短路在其程度较轻时，对电动机运行状态的影响较小，电动机仍然可以运行一段时间，但当匝间故障发展到一定阶段后，终将导致相间短路或单相接地故障。异步电动机按转子结构可分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式电动机的转子故障主要有断条和端环开裂。绕线型的转子故障主要有绕组击穿、开焊和匝间短路。另外，气隙偏心也是比较常见的转子故障。电动机在发生转子故障后，会出现转速下降、波动，电动机振动加剧等现象，严重时还会出现扫膛等恶性事故。轴承部分的故障主要是由于各种原因造成的轴承磨损、表面剥落、腐蚀、碎裂、锈蚀、胶合等现象。轴承出现故障后，将会引起电动机的异常振动。定子绕组的绝缘系统是电动机中最为薄弱的环节，因此定子部分的故障在异步电动机中所占的比例是很高的。此外，定子绕组故障往往严重威胁电机的安全运行。由上一节的介绍我们可知，定子故障主要可以表现为对称故障和不对称故障。从上表可以看出，异步电动机在发生定子故障时，定子三相电流的幅值、对称性及零序电流的不同分布组合与各故障类型之间具有良好的对应关系。但值得注意的是，当电动机电源电压不对称或出现过压或欠压时，定子三相电流的幅值及不对称性也会出现相应变化，因此在进行故障判断时必须将电压的因素也考虑进去。