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电机烧坏原因汇总及处理

供稿:深圳伟创电气有限公司 2016/6/8 15:38:13

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  • 关键词: 电机 变频器 烧坏原因汇总
  • 摘要:烧电机事故将直接导致设备停运,甚至造成整个生产线停产等损失。为解决此问题,本文对电机烧坏原因进行了汇总,并提出了相关处理意见。出现电机故障时,首先对电机是否烧坏作出判断,并根据电机烧毁的症状作初步诊断;对电机烧坏因电源,变频器,电机本身,负载,通风散热等方面异常进行了分析。此文的可操作性较强,对电机用户和变频器客服调试人员有一定的参考价值。

0  引言

电机烧坏主要由电源,电机本身,负载,通风散热等方面异常所造成。出现烧电机问题时,首先须对电机是否烧坏作出判断,有如下步骤:

第一:电机会很烫,打开接线盒后,会有一股很刺鼻的味道,叫人难以忍受,但并不能证明电机烧毁,也有高温烧焦的可能。

第二:用万用表测量三相电阻,看三相电阻阻值是否均衡,如果三相电阻不均衡,说明电机异常,对于容量较大的电机,测量直流电阻,可以使用电桥来测量。

第三:用兆欧表摇测其中一相与地线或机座的电阻,如果电阻为零或电阻小于0.5兆欧姆,说明电机绝缘有问题或烧毁。
  一般经过以上三点,基本上可以判断出电机是否烧掉。通常在用户使用过程中烧毁的电机最直接的原因有:过载、单相、缺相、匝间。

(1)过载  

电机过载导致绕组过热烧毁,线包会全部烧黑。



图1  电机过载烧毁症状


(2)单相   角形接法的电机单相绕组因缺相烧毁。

图2  电机单相烧毁症状


(3)缺相   Y接法的电机两相绕组因缺相烧毁。


图3 电机缺相烧毁症状


(4)匝间   电机相绕组短路致匝间短路

图4 电机匝间击穿症状


1 电源方面的原因及处理

(1) 变频器输出的脉冲 du/dt,di/dt(斜率)太大时,PWM波尖峰电压上升时间过短,造成此电压的80%左右的压降都降在该相的第一组绕组上。而低压电机散绕组难免同一绕组的首尾会挨在一起。也就是说如果是380V的变频器,会有1000V以上的电压加在漆包线的绝缘漆上(侵漆难以达到)会有电晕放电。问题表现:电机烧坏的表现为匝间短路。

处理:这种情况须增大驱动电阻和加输出电抗器以降低du/dt,di/dt斜率,动力线切不可太长。

(2) 变频器的输出脉冲尖峰(绝对值太大)使绝缘击穿。问题表现:电机烧坏的表现为相间短路和对地短路。处理:须采取尖峰吸收或滤波相关硬件措施

(3) 变频器输出谐波含量大,注入电机的谐波反射造成电机端电压升高,使电机绝缘压力增大,且电机损耗发热的累积效应使电机绝缘加速老化而烧毁。问题表现:匝间短路、相间短路、对地短路。处理:须增加载波频率降低电流畸变率,动力线切不可太长。

(4) 变频器输出电压太低。当机械负载不变时,电压低将引起电机定、转子电流增加,绕组铜损耗增加,致使定、转子绕组过热,电动机将因过热而使绝缘材料老化甚至绕组烧毁。按照国家标准规定:当电源电压与额定电压偏差不超过±5%时,电动机输出功率保持额定值,电动机电源电压不允许超过额定值的±10%。

(5) 变频器输出电压过高,电机定子铁心磁通密度B随电压增大,铁损耗增大,引起铁心过热。同时励磁电流急剧上升,造成定子电流增加,铜损耗增大而引起电动机绕组过热。

(6) 变频器三相电源不对称或某相电源断路会造成电动机单相运行,将引起电动机定、转子绕组电流增加,电动机过热。按照国家标准规定:一般要求三相电压中任何一相电压与三相电压平均之差不超过三相电压平均值的5%,既 [(Un- Up)/Up]*100%<±5%,其中Up为三相平均电压,Up=(Ua+Ub+Uc)/ 3,Un为任一相的电压。

(7) 变频器参数设置问题: 

a 转矩系数设置过大,低速下磁易饱和但仍旧小于In未跳烧掉电机

b  V/F曲线选择的比值过高,使电压增加,铁心发热增大

c 载波频率设置过高产生过电压击穿绕组

d载波频率设置过低产生大量谐波,使定子绕组发热

e电子热敏器系数设定过高而未能适当保护电机

f 变频器输出电压设置太高或太低

2. 电机本身的原因及处理

(1)电机选型错误:功率过小,绝缘等级不够(变频器要求F级或以上)等


图5  图中B级绝缘电机用于变频驱动

(2)相绕组匝间断路造成三相电流不平衡,或绕组间有短路故障,使相电流增加,引起绕组发热,致使电动机过热。

(3)定子绕组接线错误,如角形接法错接成星形接法

(4)环境温度高电动机表面污垢多,或通风道堵塞。电动机风扇故障,通风不良。处理:保持电机表面清洁,电机风扇正常。


图6  电机表面污垢多

(5)频繁启动。异步电动机的启动电流为正常工作电流的5倍~7倍,如果电动机频繁启动,就会使电动机的温度上升

(6)启动时间长。带负荷启动往往会造成启动时间长,电动机温度高的过负荷情况。

(7)笼型转子断条、线圈断开、电机内有异物、定转子铁芯相擦、机械卡堵。由于电动机轴承损坏,转子被卡,或电动机所拖动的负荷被卡等都会造成电动机过负荷

(8)由于长时间过载或过热运行,绕组绝缘老化加速,绝缘最薄弱点碳化引起匝间短路、相间短路或对地短路等现象使绕组局部烧毁。处理:更换大电机,降低电机温度

(9)电机绕组绝缘受机械振动(如启动时大电流冲击,所拖动设备振动,电机转子不平衡等)作用,使绕组出现匝间松驰、绝缘裂纹等不良现象,破坏效应不断积累,热胀冷缩使绕组受到磨擦,从而加速了绝缘老化,最终导致最先碳化的绝缘破坏直至烧毁绕组。处理:电机座可能松动需拧紧螺丝,调整好中心线及电机转、静子间隙,负载变动太大时,须更换专用电机


图7  电机座螺丝松动烧毁烧组


3. 负载方面的原因及处理

(1)负载功率过大,使电机长期过载运行。过载使定、转子电流增加,绕组铜损耗增大。表现:电机绕组温升超过允许值。处理:更换大电机


图6  球磨机长期过载运行使烧组高温

(2)电机的机械负载时高时低或被卡住。电机所拖负载不正常,致使电机不能正常运行甚至堵转。表现:电机过热。处理:修正负载

4. 传动问题

(1)轴承问题

(2)油脂问题

表现:轴承过热、电流增大

审核编辑(王静)
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