机电技术 ２０１３年８月
小型鼠笼三相异步电机的故障诊断
李小飞赵生明 刘 炜
（新疆蓝山屯河聚酯有限公司，新疆昌吉８３１１００）
摘要：通过对电机故障产生的机理进行分析，利用电机设备故障诊断检测仪器技术。对电机的早期故障判断及故
障预判有较好的指导作用。
关键词：三相异步电机；故障；诊断
中图分类号：ＴＭ３４３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２．４８０１（２０１３）０４．０７８．０４
新疆蓝山屯河聚酯有限公司是一家主要生产
ＰＥＴ、ＰＢＴ产品的生产厂家，其公司内部多数设
备都是由三相异步电机拖动的，如空压机、各类
风机、搅拌设备及各类化工机泵设备。设备在运
行中会遇到电机振动、绝缘电阻下降、转子故障
等情况，产生的原因错综复杂，仅凭感观等原始
的手段是很难全面的诊断设备产生故障的原因，
只能对电机进行定期检修，这种方法不但花了大
量的人力、物力，而且还降低了电机的使用效率，
同时给企业带来了很大的经济损失。所以只有采
取先进的设备故障检测仪器如ＬｅｏｎｏｖＡ、ＡＴ－ｐｏｌ
等和振动频谱的分析技术，结合电机振动和电流
在一定时期内的运行状态，综合判断，准确分析
出故障原因，才能缩短检修工期，合理安排预防
性检修计划，有效地避免突发事故造成的经济损
失，确保生产的有效、经济进行。
１ 电机故障特性分析
电机故障与磨损、老化、疲劳等现象有关，
其故障主要有以下特性：
１ 潜在性。电机在运转过程中会出现各种损
伤，当损伤发展到零部件结构参数超过允许值时，
电机设备即会出现一些潜在故障。
２１渐发性。由于三相异步电机的磨损、疲劳、
老化等过程的发生与时间有密切的关系，因此电
机的故障发生与设备的运行时间有密切的关系，
在实际的使用过程中，电机的各种零件的损伤是
逐步发生的，其各个零部件的磨损与损伤也是缓
慢变化的，其电机的性能参数也是逐步恶化的。
３）模糊性。在电机的实际使用中由于受到使
用工况及使用环境的影响，其损伤的输出参数的
技术资料
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技术资料
大型鼠笼电动机
转子断条的原因分析、监（检）测及处理方法
2021-04
技术资料
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大型鼠笼电动机转子断条的原因分析、监（检）测及处理方法
大中型高压异步电动机是火力发电厂,炼钢厂、石油化_橡胶厂等工矿企业生产中使用的重要电气设备, 广泛用于拖动磨`煤机、煤机空气压缩机、风机、水泵等设备运行。随着生产的发展, 大中型高压异步电动机的数量在不断增加, 然而这类电动机在运行中出现的鼠笼转子导条断裂故障不同程度地危及到机组运行的可靠性和经济性。如果故障初始时不及时发现并加以修复, 故障扩展很快, 甚至导致事故停机。断条严重时还能甩出来, 从而损坏定子线圈, 会给修理带来困难。因此, 如能在转子断条故障初期检测出来, 并及时修复处理, 可以有效地避免意外停机及恶性事故的发生。异步电功机鼠笼转子断条问题一直是电机制造厂家及用户关心和致力解决的难题。国内外的专家、学者都在积极寻找有效解决鼠笼转子断条问题的方法, 并为此做了大量富有成效的工作。本文结合生产关际, 对高压异步电动机鼠笼转子断条问题进行综合分析研究。 一、 鼠笼转子断条故障的现象及特征 大中型高压异步电机的转子采用铜条与两边端环焊接的鼠笼结构, 具有结构简单, 坚固耐用、效率较高的特点。但是这类电动机一般采用全压下的直接起动, 起动电流较大, 特别是拖动高转动惯量的风机和重载且负荷脉动的球磨机时, 起动电流可高达额定电流的5~7 倍, 加之机组的起动频繁, 导致鼠笼转子导条端环开焊或导条损伤断裂故障的增加。不能正常运行, 经常会出现下列故障现象: 1. 电动机起动转矩降低, 起动时间延长。断条故障点多的电动机在空载起动时也会发出 时高时低的嗡嗡声, 机身出现振动, 并且定转子之间有火花产生; 2. 电动机满载运行时, 定子三相电流波动且不平衡, 三相电流表指针出现周期性摆 动; 3. 负载运行的电动机转速明显下降, 转子发热厉害, 电动机温升增高, 导条断裂处有火花; 4. 电动机运行时的振动和噪声加剧, 严重的转子断条电动机会发出咯哒咯哒的异常噪声; 5. 停机抽出转子检查, 会发现转子导条在端环焊口接缝处断裂, 并且导条断裂处的铁心表面常呈蓝色的氧化痕迹。 6. 有的电动机还会出现导条松动, 甚至被甩出的情况, 在定子线圈局部或定子槽楔表面上可看到被甩出的导条轻微碰伤或划伤的痕迹。 简而言之, 常在线电压下直接起动、拖动波动性较大的负载、频繁起动及反转运行的鼠笼式电动机易于出现转子断条故障。其显著特征是定子相电流出现脉动、转子转速偏低以及发生振动、火花等现象。 二、 双鼠笼绕组导条断裂实例 实例1：某厂有5台电站锅炉, 每台炉有2台钢球磨煤机, 都采用双鼠笼转子电动机拖动, 大修中均发现数量不等、情况各异的断裂, 严重者损坏电机, 不仅影响发电厂稳定运行, 还影响合成氨及尿素生产用汽。钢球磨煤机是用JSQ1410-8 280 kW, 6000 V电动机拖动的, 导条多在伸出槽口10 mm左右处断裂, 且大都为上笼导条。断裂弯曲的导条撞伤定子线圈。生产统计表明: 钢球磨煤机所用电动机, 在运行3年左右后, 转子笼端环与导条焊接的根部均会有不同程度的开裂或裂纹, 或者断裂弯曲撞击定子线圈, 损坏电机。同时也表明火力发电厂 钢球磨煤机电动机双鼠笼转子笼最多可安全运行3年左右。 技术资料
鼠笼式电动机转子笼条断裂开焊故障
一、笼条断裂开焊故障的特征
1、笼条断裂的断口呈疲劳断口。
2、笼条断裂的发生与笼条在转子铁芯槽内的夹紧程度密切相关,在槽内松动的笼条容易发
生断裂。
3、一台新电动机发生笼条断裂的起始时间与运行启动次数直接相关。启动频繁的,笼条断
裂发生的时间就早,启动次数少的笼条断裂发生的时间就晚。笼条断裂故障多发生在电动机启动过程中。
4、笼条断裂多发生在端环(短路环)附近,且与笼条和端环的焊接工艺质量密切相关。有
的笼条开焊处检修焊补后,运行不久就开焊。
5、双笼电动机笼条开焊或断裂一般都是从外笼开始,如未能及时发现和处理,则会很快扩
大到整个转子,以致损坏整台电动机。
6、高压电动机,转子笼条断裂在不解体情况下,通常不易被发现,但却常常伴随一些症状
发生,比如产生一定的振动,这种振动是由于转子笼条断裂后,原来的电机定子、转子电磁拉力产生不平衡。虽然有时通过调整动平衡能使振动得到暂时消减,但维持不了多久,出现新的断条时,振动又会加大。此外,仔细观察断条处,可以看到微弱的放电弧光。
7、笼条开焊断裂故障多发生在磨煤机等负荷重、启动频繁的拖动电动机上。电动机笼条截
面和端环尺寸偏小的电动机笼条容易产生开焊和断裂。据调查分析,我国JSQ158-6电动机外笼条直径为Φ8—Φ12,易开断,而国外同容量电机笼条直径约16mm,电流密度〈1A/mm2,不易开焊断裂。
二、笼条断裂应力分析
从上述笼条断裂的特征可以得出电动机笼条的开焊和断裂主要发生在电动机启动过程中,笼条所受的应力超过了笼条的机械强度。笼条的断裂应力包括静态应力和交变应力两个分量,主要包括:
1、热应力。在启动过程中,笼条和端环将流过很大的启动电流,其值可达额定电
流的5—7倍(双笼式电动机启动过程中,外笼条和外端环将流过很大的启动电
流)。由此而产生的损耗可使笼条和端环产生200—300℃的温度,从而使端环
鼠笼型异步电动机的故障诊断与瞬时脱扣值的整定方法
摘要：随着技术的进步，现代生产日益向自动化、柔性化、集成化、智能化、精密化转变，设备故障对生产的影响显著增加。一次不预期的事故，常常会造成巨大的经济损失。因此，对电动机进行状态监测和故障诊断，在故障产生的初期尽早发现，合理安排生产和维修，避免故障扩大到使设备严重受损或造成临时性的停产事故，具有十分重要的意义。
关键词：鼠笼型异步电动机；故障诊断；瞬时脱扣值；整定方法
引言：
电动机作为主要的动力设备，在国民生产和生活中具有举足轻重的地位。在工业电气传动设计中，鼠笼型异步电动机的远距离启动时，其保护断路器的瞬时脱扣电流难以整定。既要避开启动时的尖峰电流，又要满足电动机端短路时脱扣器动作的灵敏度，而二者在设计中往往不能同时满足。本文对鼠笼型异步电动机的故障诊断进行了分析，并对其瞬时脱扣值的整定方法进行了实例论述。
一、鼠笼式异步电动机的基本结构
鼠笼式异步电动机主要由定子、转子、轴承装置三部分组成，在定子和转子之间有一定的空气间隙。定子由定子铁心，定子绕组和机座组成；一般电动机机座多使用铸铁结构，需要足够的机械强度和刚性，主要用于固定和支撑定子铁心，定子铁心一般是用损耗小，磁特性良好的桂层，在为了减少铁芯中的祸电流损耗，以使每个桂钢的两个表面都涂有绝缘漆，并在定子的轴向方向留有径向通风槽，在两端用压板按压整个铁心，上述定子铁心的内圆中组成的硅钢板内圆冲出许多相同形状的插槽以嵌入定子绕组，电动机的定子绕组由许多的线圈根据一定的规则親合，根据其放置情况，绕组可分为两种形式（单层和双层）。
转子的铁心、绕组和转轴组成了电机转子部分。电动机运行中，作为旋转构件的转子受到电磁力、机械力等作用；因此，在设计的时候，设计者必须考虑所用材料的刚度和强度。转子绕组的结构是安放导条在铁心外圆分布均勾的槽内，再利用两个端环把所有导条的两端连接在伸出铁心两端的槽口处，其作用是产生感应电势、电磁转矩和流过电流。
