三相異步電動機繞組接地故障診斷、檢修及保護

張娟

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011

摘  要：本文根據(jù)企業(yè)實踐調(diào)研與工作需求，多角度、多視覺的分析歸納了三相異步電動機電樞繞組接地故障的原因、診斷方法以及檢修策略。為三相異步電動機的日常應(yīng)用提供參考依據(jù)，讓電機的運行效率和使用壽命進一步提高。

關(guān)鍵詞：三相異步電動機；接地故障；故障診斷；故障修理

 

0引言

       三相異步電動機相比其它電機存在很多優(yōu)勢，它結(jié)構(gòu)簡單、易于批量制造、性價比高、堅固耐用、運行效率較高，工作特性適用范圍廣，廣泛應(yīng)用于工廠的動力設(shè)備，電動機的使用尤為廣泛，拖動各種類型的生產(chǎn)機械負(fù)載，例如，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載類：電梯、壓縮機、輕工及礦山機械等，恒功率負(fù)載：銑床、機床精加工等，通風(fēng)機類負(fù)載風(fēng)機、泵等，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的脫粒機和粉碎機、農(nóng)副產(chǎn)品中的加工機械等。三相異步電動機在應(yīng)用過程中的故障診斷與改進也成為我們nue待解決的問題。三相異步電動機的故障大部分發(fā)生在定子繞組上，而接地故障又是及易發(fā)生的，下面針對電動機繞組接地故障的原因，提出診斷方法，總結(jié)出電機定子繞組接地故障的修理策略。

1電機繞組接地故障的診斷分析

       生產(chǎn)生活中，電機如果長期過載運行，就會使繞組過熱而導(dǎo)致絕緣老化，甚至使繞組元件變焦，變脆、開裂、分層、脫落，或者由于保護不當(dāng)，沒有及時維護，使用環(huán)境條件差，電機也會嚴(yán)重受潮而失去絕緣性能。或者在嵌線過程中，工人操作不規(guī)范，疏忽大意，碰破線圈的絕緣層，而沒有及時修正，導(dǎo)致繞組元件邊中裸銅線與鐵心相接觸。以及繞組端部過長，與端蓋相碰，隨著電機運行時間長期輕微的振動，慢慢使繞組端部絕緣層磨損，裸銅線直接與端蓋就會相連，或者鐵心松動、轉(zhuǎn)子掃膛、槽楔松動導(dǎo)致的線圈松動、三相引出線絕緣破壞等。

       鐵心裝在電動機的機殼上，上述種種原因造成繞組與鐵心和端蓋之間的絕緣層失效，實際上就造成了繞組與機殼之間的絕緣層失效，或繞組中的裸導(dǎo)線直接與機殼相連。因此，這類故障俗稱殼碰。因為電動機的機殼是接地的，所以又統(tǒng)稱為繞組接地故障。

2繞組接地故障的幾種檢查方法

       嚴(yán)重的接地故障將使電機不能啟動，輕微的間歇性接地如不及時處理，會使事故擴大，造成線圈短路。還會使電動機機殼帶電，造成ren身觸電的危險。所以應(yīng)及時找到接觸點并予以排除，以保證人身和設(shè)備**，下面介紹幾種簡單的故障接地檢查方法，以方便操作人員快速準(zhǔn)確地找到接地故障點。

2.1觀察法

       在電機運行過程中，我們可以注意電機的外部現(xiàn)象以及發(fā)出的聲音，判斷電機運行是否正常，也可以打開點擊端蓋觀察分析，接地點一般會發(fā)生在繞組端接部位，接近鐵芯槽口部位，而且有破裂和焦黑的跡象，與周圍其他地方顏色不同，所以應(yīng)首先在這些地方尋找接地點，如果沒有發(fā)現(xiàn)端部接地點，就在槽內(nèi)的線圈邊中尋找接地點，通過觀察法排除潛在故障簡單，用處廣，需要一定的工作經(jīng)驗。

2.2照明燈檢查法

       這種檢測方法對繞組接地故障的排查相對復(fù)雜，需要把電機各項繞組的接頭拆開，各項繞組都不在接通，把照明燈逐相接上進行故障排查，照明燈串聯(lián)在220V電源上，一端接地或接在電機的機殼上，另一端與三相繞組的每個端頭相接，首末段均可，照明燈亮，就表示該相繞組出現(xiàn)接地故障，發(fā)現(xiàn)接地故障后，可把該相繞組拆開，用同樣的方法找出哪一組線圈出現(xiàn)接地故障，一旦確定線圈接地，輕輕撬動或晃動該相繞組中的各個線圈，注意觀察燈光現(xiàn)象，如果燈光忽明忽暗或閃爍，表明該線圈存在接地故障。采用這種方法診斷電機的接地故障，需要特別小心，停止檢查后，應(yīng)立即切斷電源，以免造成不必要的傷害。

2.3萬用表檢查法

       將萬用表上的電阻旋鈕轉(zhuǎn)到Ω×10k的量程上，一根表筆與機殼相碰，另一根表筆依次與繞組的線頭相接，如測得的電阻很大，則表明沒有接地故障；如測得的電阻很小或為零，則證明該處有接地故障。

2.4電壓降檢查法

        對于高壓電動機金屬性接地，上述方法是無法檢測的，可采用電壓降檢查法。首先，將轉(zhuǎn)子從定子內(nèi)腔中抽出，將各相繞組的接線端拆開，壓施加在有故障的相繞組的首末端，流入相繞組的電流應(yīng)控制在額定電流的50%左右，接線如圖1所示。然后，用萬用表分別測出相繞首端與機殼的電壓U1，相繞組末端與機殼的電壓U2。因為接地點g的電位與機殼上任意一點的電位是相等的，圖1虛線所示，所以測得的相繞組首端與機殼的電壓U1就是相繞組首端與接地點g的電壓，即U1=U1g，同理U2=U2g，我們知道了相繞組首段（或末端）與接地點的電壓值，又知道施加在整個相繞組上的電壓值，則不難求出接地點g與相繞組首端距離，即：

式中，L1為繞組首端至接地點的距離（一般用線圈數(shù)表示）：L為繞組總長度（一般用線圈數(shù)表示）。

3繞組接地故障的修理

3.1局部修理

       如果接地點在繞組的端部，先把損壞的絕緣層刮掉并清理干凈，用絕緣帶包扎好并刷上絕緣漆，然后，將定子送進烘箱烘干。為防止日后再發(fā)生類似故障，可用打板對加熱的繞組端部重新進行整形，使端部處不再與端蓋相擦，也可在絕緣薄弱處再刷一些絕緣漆，讓其自然晾干。如果接地點在定子槽口附近，可用電吹風(fēng)等將故障點相關(guān)部位局部加熱，待絕緣軟化后打出槽契。再用劃線板把槽口的接地點慢慢撬開，讓線圈邊與鐵芯之間產(chǎn)生間隙，然后把同等級的絕緣材料剪成適當(dāng)?shù)某叽?，插入接地處的線圈邊與鐵芯之間，再用橡皮錘配合壓線條，讓其回到原位，后封槽口并打入槽楔。

3.2更換線圈

       若某線圈多處接地，且不在一個位置，為了保證質(zhì)量，應(yīng)更換線圈。首先將線圈加熱使絕緣化，將損壞的線圈拆除；然后按損壞線圈的尺寸繞制線圈；后，嵌線、接線、浸漆、烘干。

      重新嵌線步驟：

   （1）重新嵌線前必須詳細(xì)記錄原電機相關(guān)數(shù)據(jù)：

      ①品牌數(shù)據(jù)：型號、轉(zhuǎn)速、功率、額定電壓、電流、接法、絕緣等級等。

      ②定子鐵心數(shù)據(jù)：繞組層數(shù)、節(jié)距、每極每相槽數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)、導(dǎo)線規(guī)格、線圈匝數(shù)等。

     (2)繞制線圈。

線圈寬度既線圈的上層邊和下層邊間的距離計算K：K=〔π(D+H)〕J÷Z；D定子內(nèi)徑(mm)；H槽高(mm)；J用槽數(shù)表示的節(jié)距；Z定子槽數(shù)。線圈的厚度可用經(jīng)驗公式計算：δ=(線圈匝數(shù)開平方+1.5)×電磁線的外徑(mm)。在實際工作中，常是用絕緣線等量電機后，用多功能、多形狀變化的繞線模進行電機的線圈繞制，這樣方便快捷，效率高。

     (3)嵌線。嵌線的過程步驟如下。

     ①嵌線前的準(zhǔn)備工作。槽間、槽內(nèi)絕緣、端部相間絕緣、層間絕緣、及端部扎線、絕緣管、槽楔、綁帶等。定期對電機的鐵芯槽進行清理，保證槽內(nèi)光滑整潔。絕緣材料一般為：云母、石棉、玻璃絲、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺薄膜、芳香族聚酰胺纖維紙復(fù)合箔等。

     ②首先按槽形狀放入絕緣，A相、B相、C相的下邊層線圈，放入下層線圈后放入層間絕緣。放入線圈C相的第3個線圈時開始放上層線圈。然后，釓合槽絕緣打入槽楔。A、B、C三相全部放入后進行端部整形。

     ③電機繞組端部接線注意好防護與絕緣。

     ④電機校驗。耐壓、直流電阻測試等。耐壓校驗的目的，檢查電機的絕緣質(zhì)量，以及點擊是否符合工作標(biāo)準(zhǔn)，有效預(yù)防因電流泄露引起電機各種故障問題。采用直流電阻診斷電機，是為讓電機短接、匝間短路故障消滅在萌芽中。

4安科瑞ARD系列智能電動機保護器介紹與綜合選型

4.1產(chǎn)品簡介

       ARD該系列低壓電動機保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護功能?？膳c接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護單元，具有遠(yuǎn)程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

4.2產(chǎn)品選型

產(chǎn)品功能

 

5結(jié)語

產(chǎn)量和效益是企業(yè)的生命線，而時間是基本的保證，節(jié)省時間就是在提高效益，有了效益，企業(yè)才有了生存的保障，所以快速、精準(zhǔn)地找到故障原因，短時間內(nèi)排除它，也就保證了生產(chǎn)的效益，同時，通過對電機的常見接地故障的診斷，有效的預(yù)防了故障的發(fā)生率，保證了企業(yè)生產(chǎn)的效率。除了接地故障點擊還存在一些其他機械故障，這些故障人為因素和電機本身原因居多，只有通過系統(tǒng)分析，及時維護與保養(yǎng)，改進管理措施，才能大大減少電機的故障和事故發(fā)生，提高電機的運行效率和使用壽命。

 

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙家禮.電動機修理手冊 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.

[2]王海彥.三相異步電動機繞組接地故障診斷與檢修策略[J].中國設(shè)備工程,2020(04):150-152.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.

 

作者簡介：

張娟，女，本科安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電動機保護器的設(shè)計與應(yīng)用