微电机
中图分类号：ＴＭ３６＋１文献标志码：Ａ文章编号：１００１－６８４８（２００８）０４一００２０－０５
无刷直流电动机故障分析与实验
莫育杰，史涔激，邱建琪
（浙江大学，杭州ｓ１００２７）
摘要：建立了带霍尔位置传感器的无刷直流电机仿真模型，利用仿真模型仿真电机常见的包
括电机本体、逆变器及位置传感器在内的三类故障。仿真结果采用样机作了实验证实，并在理
论上对各个故障仿真结果进行了详细分析。其结论对进一步提高无刷直流电机的故障诊断水平及提高电机的可靠性具有一定指导意义。
关键词：无刷直流电动机；逆变器；位置传感器；故障诊断；实验
ＦａｉｌｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆＢｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣＭｏｔｏｒ
ＭＯＹｕ－ｊｉｅ，ＳＨＩＣｅｎ—ｗｅｉ，ＱＩＵＪｉａｎ—ｑｉ（ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ｔｈｅｓｉｍｕｌｉｎｋｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒ试ｔｈＨａｌｌｐｏｓｉｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒＷａｇｉｎ－
ｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉ叽ｍｏｄｅｌ．ｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｆａｉｌｕｒｅｓｏｆｔｈｅＢＬＤＣＭｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｓｏｆ
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矿用电动机常见故障分析与维护
作者：王志鹏
来源：《科学与财富》2016年第13期
摘 要：电动机是煤矿广泛使用的动力设备，防爆电机使用环境较为恶劣，防爆要求比较严格，关系到煤矿的正常生产，更严重的会危及到井下职工的安全。为保证其安全性以及使用性能，必须在一定时间内检修，本文简要分析了电动机常见故障的原因和日常维护方法，并提出了几点预防和减少电动机故障的技术措施。
引言
随着煤矿产量的不断增加，生产机械化程度也日益提高，生产中所用的电动机越来越多，其功率也越来越大。煤矿井下环境比较复杂，对防爆电机的要求较高，必须满足在含有低瓦斯、高瓦斯和有煤尘和瓦斯突出、喷出的区域，有煤尘、潮气和淋水的地点使用。据统计煤矿井下电气事故有60%是由电动机发生故障引起的，因此分析电动机的常见故障以及维修使用方法，进而采取科学的应对措施显得尤为重要。
一、防爆电动机的分类
防爆电机按结构原理可分为：隔爆型电机、增安型电机、正压型电机、无火花型电机、粉尘防爆电机。
二、防爆电动机的正确选型
煤矿井下作业，工作条件复杂艰苦、环境恶劣，负载随地质条件变化而变化，作业范围限制多，有撞、碰与冒落等危险，有潮湿、淋水、油、乳化液等对电动机的影响，又有瓦斯、煤尘的爆炸危险、设备运行中振动大等不利条件。如何保证电动机在运行中不出事故，对电动机的正确选型至关重要。因此对电动机的选型必须充分考虑上述工作环境与条件，使电动机本身在结构、性能等方面适用于工作环境与条件的要求。所以，选用电动机时应考虑以下原则。
1、井下使用的电动机必须台台防爆，因而专职电器维修工必须每班对所管辖的电动机的防爆性能进行专项的检查，确保电机不失爆，不超温。防爆电动机必须是国家认可的检验单位检验合格，并取得防爆合格证和生产许可证的产品，同时具备国家煤矿监察局煤安办发放的下井证。经机电科防爆组检查后发给合格证方可入井使用。
科技创新与应用ｌ ２０１４年第４期 工业技术 电动机常见故障分析与维护 王崤波 （中能建西北电建第三工程公司，陕西渭南７１２０００） 摘要：电动机在Ａ＿－ｆｌＪ的工农业生产中发挥着巨大的作用，给人们的生活带来了极大的便利。文章分析了电动机在工作中的常见 故障，并给出了一些日常维护的方法。 关键词：电动机；故障分析；电气 在工农业生产中，电动机被广泛地作为动力装置使用。在使用的过 程中会出现形形色色的故障，尽管其机械故障出现较少，但如不及时处 理，会引起电动机运行不正常，不少电气故障也是由机械故障引起的。 文章就电动机使用过程中常出现的机械故障总结、分析如下，以供处理 故障时参考。 １电动机的选择 １．１根据电动机安装地点的周围环境来选择电动机的形式 电动机的常见形式有防护式和封闭式两种。防护式的通风性能较 好，价格低，适合环境干燥，灰尘少的地方采用；如果灰尘较多，水滴飞溅 的地方，应采用封闭式电动机。如火力发电厂的锅炉房内及排污水泵中 可采用这种电动机。另外，还有一种密封式电动机，可以浸汲在水里工 作，电动潜水泵就采用这种电动机。 １－２根据使用负荷情况，选择电动机的功率 电动机的功率一般应为生产机械功率的１．１—１．５倍。如果功率选择 过大，不仅增加投资，同时也降低了机械效率，增加生产成本。如果功率 选择过小，电动机长期承受过大负荷，会使温度上升过高而损坏绝缘， 缩短电动机使用寿命。 １３根据工作机械的转速要求以及传动方式选择电动机 转速配套原则是使电动机和生产机械都在额定转速下运行，传动 方式两者相同。 ２电动机常见故障分析 ２．１起动故障 当电器接通电源后，电动机不工作，并且电动机无任何声响。分析 其主要原因一是与电动机相配套的起动电器，若电扇、排风扇、洗衣机 等电机均采用电容器起动运转，而电冰箱、冷柜起动机构采用电阻分相 起动运转，所以一旦起动电路中的电容器和分相电阻损坏击毁，导致电 动机无法正常运转工作，检测时应先排除起动电容或电阻故障后，才查 电机故障。 另一种隋况是电动机内部绕组短路，局部绕组烧毁，导致电动机停 止工作。当一旦怀疑电动机自身故障时，最简单的检测用万用表电阻档 测各绕组阻值便知。 首先将电动机的三根引出线ＡＢＣ用万用表区分判断，这里以双桶 洗衣机电动机为例，当测量ＡＢ线之间的电阻值在９５欧姆，ＢＣ间阻值 在１３０欧姆，ＡＢ问阻值在１２欧姆时，那么很容易确定Ｃ为中线性，ＡＣ 为运行绕组，ＢＣ为起动绕组。以上均为电动机绕组的正常电阻值，在发 生短路后，其电阻值均小于以上正常值，电动机绕组存在各类问题。又 如电冰箱电动机一般起动绕组无短路，电阻值约在２３欧姆，运行绕组 无短路，电阻值在１０欧姆间，起动和运行串接绕组正常阻值在３５欧 姆。 ２２运行中的故障分析 电动机在运行中由于种种原因，会出现故障，故障分机械与电气两 方面。 ２．２．１机械故障 机械方面有扫膛、振动、轴承过热、损坏等故障。异步电动机定、转 子之间气隙很小，容易导致定、转子之间相碰。 一般由于端盖轴室内孔磨损或端盖止口与机座止口磨损变形，使 机座、端盖、转子三者不同轴引起扫膛。 振动应先区分是电动机本身引起的，还是传动装置不良所造成的， 或者是机械负载端传递过来的，而后针对具体睛况进行排除。属于电动 机本身引起的振动，多数是由于转子动平衡不好，以及轴承不良，转轴 弯曲，或端盖、机座、转子不同轴，或者电动机安装地基不平，安装不到 位，紧固件松动造成的。振动会产生噪声，还会产生额外负荷。 电动机在通电后发现转速无力很慢时，分析其原因有多方面，电容 起动式电动机是否电容器容量不足漏电严重，电源电压过低，或者是鼠 笼转子铝条部分有严重事故缩孔、断条等隋况，特别是洗衣机电动机经 常起动和正反交替运转，使转了铝条的感应电流大而使电磁力增大，均 会产生转了铝条断裂，从而导致运转慢无力问题，严重时使转子发热和 一９４．． 产生电火花而烧坏定了绕组线包。 ｚ２＿２电气故障 电气方面故障有定子绕组缺相运行，定子绕组首尾反接，三相电流 不平衡，绕组短路和接地，绕组过热和转子断条、断路等。 缺相运行是常见故障之一。三相电源中只要有一相断路就会造成 电动机缺相运行。缺相运行可能由于线路熔断器熔体熔断，开关触点或 导线接头接触不良等原因造成。 三相电动机缺一相电源后，如在停止状态，由于合成转矩为零而堵 转 璐瘫勘）。电动机的堵转电流比正常工作的电流大得多。因此，在此 情况下接通电源时间过长或多次频繁地接通电源起动将导致电动机烧 毁。运行中的电动机缺一相时，如负载转矩很小，仍可维持运转，仅转速 略有下降，并发出异常响声；负载重时，运行时间过长，将会使电动机绕 组烧毁。 三相绕组首尾错接时，接通电源后会出现三相电流严重的不平衡、 转速下降、温升剧增、振动加剧、声音急变等现象。如保护装置不动作，很 容易烧坏电动机绕组，所以必须辨清电动机出线端首、尾后，方可通电 运转。 三相电流不平衡的故障，常常由于电动机外部电源电压不平衡所 引起，其内部原因主要是绕组匝间短路或在电动机重绕修理时线圈匝 数错误或接线错误。 绕组接地和短路都会造成电流过大。接地故障可用兆欧表检查。短 路故障可在降低定子绕组电源电雁隋况下，通过测量电流来判断，也可 以测量其直流电阻来判断。 分析电动机过热温升的原因，主要有这样几种情况，电动机自身内 在质量问题，电动机长期处于超负荷工作运行状态（械传动机机构故障 引起电动机负荷大），电动机散热性能很差，电动机绕组局部短路烧毁 等一系列情况。 电动机温升异常最大的故障原因是绕阻匝间短路，匝间短路是由 于绕组漆包线绝缘层性能差而损坏；，从而使相间导线直接碰及，形成了 一个低阻抗的电流回路，使匝间电流增大而使线包发热，久之使用使整 个定子绕组产生过热，最终因热量剧升而击毁绕组，所以此类故障应拆 开机壳，查绕组故障点。如果线包无烧毁问题，可将定子浸入专用绝缘 漆内重新进行浸漆绝缘处理，然后在烘箱内烘烤干燥。若线包有局部烧 毁现象，而短路点又在定子槽内，那只有更换整个绕组线包。 笼型电动机转子铸铝导体断条或绕线式电动机转子绕组断路时， 会造成定子电流不正常，出现时高时低周期性变化，还出现忽大忽小的 噪声和振动。负载越重时，这种现象越显著。 ３电动机的维护 ３．１使用环境应经常保持干燥，电动机表面应保持清洁，进风口不 应受尘、纤维等阻碍。 ３．２当电动机的热保护连续发生动作时，应查明故障来自电动机还 是超负荷或保护装置整定值太低，消除故障后，方可投入运行。 ３．３应保证电动机在运行过程中良好的润滑，一般的电动机运行 ５０００ｈ左右，即应补充或更换滑脂（封闭轴承在使用寿命期内不必更换 润滑脂），运行中发现轴承过热或润滑变质时，应及时换润滑油。更换润 滑脂时，应消除旧的润滑脂，并用汽油洗净轴承及轴承盖的油槽，然后 将ｚＩ，＿３锂基润滑脂填充轴承内外圈之间空腔的１ （对２极）及２／３（对 ４．６．８极）。 ３４当轴承的寿命终了时，电动机运行时的振动及噪声将明显增 大，检查轴承的径向游隙一定数值时，即更换轴承。 ３．５拆卸电动机时，从轴伸端或非轴伸端取出转子都可以，如果没 有必要卸下风扇，还是从非轴承伸端取出转子较为便利，从定子中轴出 转子时，应防止损坏定子绕组或绝缘。 ３．６更换绕组时必须记下原绕组的形式，尺寸及匝数、线规等，当丢 失了这些数据时，应向制造厂索取，随意更改原设计绕组，常常使电动 机某项或几项性能恶化，甚至无法使用。
工业技术
Ｃｈｉｎａ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ
浅谈电动机常见故障分析与维护
吴银强 （河南中美铝业有限公司蒸发车间） ●Ｉ
［摘要］电动机是用于工业生产主要动力设备之一，但由于长时间运行及一些客观因素，电动机的烧毁、出现一系列的故障也是极为普遍的现象。为了避免 电动机烧毁及出现故障，就必须对电动机进行正确的技术维护。要经常保持电动机清洁，电动机的进出风口必须保持清洁、畅通，不允许有水、油污和其它杂物落人 机内，以免形成短路而烧毁电动机。但通过长期运行后，会发生各种故障，及时判断故障原因，进行相应处理，是防止故障扩大、保证设备正常运行的一项重要工作。 从理论与实际结合的角度，浅谈电动机常见故障分析与维护。 ［关键词］电动机；故障分析；维护 中图分类号：ＴＭ３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－９１４Ｘ（２０１４）３２－００３１－０１
一．电动机不能起动 （一）电动机不转也没有声音。原因是电动机电源或绕组有两相或三相断 路。首先检查是否有电源电压。如三相均无电压，说明故障在电路；若三相电压 平衡，故障在电动机本身。这时可测量电动机三相绕组的电阻，找出断相的绕组。 （二）电动机不转，但有“嗡嗡”的响声。测量电动机接线柱，如果三相电压平 衡且为额定值可判为严重过载。检查的步骤是，首先去掉负载，若电动机的转速 与声音正常，可以判定过载或负载机械部分有故障。若仍然不转，可用手转动一 下电动机轴，如果很紧或转不动，则测三相电流，如三相电流平衡，但比额定值 大则有可能是电动机的机械部分被卡住、电动机缺油、轴承锈死或损坏严重、端 盖或油盖装得太斜、转子和内膛相碰（也叫扫膛）。若用手转动电动机轴直到某 一角度感到比较吃力或听到周期性的“嚓嚓”声，可判断为扫膛。其原因有： （１）轴承内外圈之间间隙太大，需更换轴承；（２）轴承室（轴承孔）过大，长期磨损 造成内 Ｌ直径过大。应急措施是电镀一层金属或加套，也可在轴承室（轴承 Ｌ） 内壁上冲些小点（３）轴弯曲、端盖止口磨损。？？电动机转速慢且伴有“嗡嗡”声， 轴搬动。如果测得一相电流为零，另两相电流大大超过额定电流，说明是两相运 转。其原因是电路或电源一相断路或电动机绕组一相断路。 （三）小型电动机一相断路时可用兆欧表和万用表或校灯检查。检查星形或 三角形接法的电动机时，必须把三相绕组的接头拆开，分别测量每相是否断路。 中等容量的电动机其绕组大多采用多根导线并绕多支路并联，如果断掉若干根 或断开一条并联支路检查则比较复杂。常采用三相电流平衡法和电阻法，一般三 相电流（或电阻）值相差大于５％以上时，电流小（或电阻较大）的一相为断路相。 实践证明，电动机断路故障多发生在绕组的端部、接头处或引线处等部位。 二 启动时熔断器熔断或热继电器断开 （一）故障检查步骤 检查熔丝容量是否合适，如太小可换装合适后再试。如熔丝继续熔断，检查 传动皮带是否太紧或所带负载是否过大，电路中有无短路处，以及电动机本身 是否短路或接地。 （二）接地故障检查 用兆欧表测量电动机绕组对地的绝缘电阻。当绝缘电阻低于０．２Ｍｎ时，说 明绕组严重受潮，应进行烘干处理。如电阻为零或校验灯接近正常亮度则说明 该相绕组已经接地。绕组接地一般发生在电动机出线处、电源线的进线孔或绕 组伸出槽口处。对于后一种情况，如发现接地故障并不严重，可将竹片或绝缘纸 片插人定子铁心与绕组之间。确认不存在接地，方可包扎、涂绝缘漆烘干，检查 合格后继续使用。 （三）绕组短路故障的检查 利用兆欧表或万用表在分开连接线处，测量任意两相间的绝缘电阻。如在 ０．２ＭＩ以下甚至接近于零，说明是相间短路。分别测量三个绕组的电流，电流大 的相为短路相，也可用短路探测器检查绕组相间及匝间短路。 （四）定子绕组头尾的判断 在修理和检查电动机时，将出线头拆开忘记作标号或原标号丢失时需重新 判断电动机定子绕组的头尾。一般可用切割剩磁检查法、感应检查法、二极管指 示法和变换线头直接验证法。前几种方法都需要一定的仪器仪表，并且测量者要 有一定的实践经验。变换线头直接验证法则较简单，且安全、可靠、直观。用万用 表的欧姆挡测量出哪Ｎｑ＂线头是一相，然后任意标明定子绕组的头尾。按所标记 号的三个头（或三个尾）分别接在电路上，把剩下的三个尾（或三个头）接在一起。 使电动机在空载状态下起动。如果起动很慢且噪声很大，说明有一相绕组的头尾 接反。此时应立刻断电，把其中的一相接头位置对调，再接通电源。如依然如故， 说明倒换的这相没有接反。把这一相的头尾重新倒过来，按同样方法依次对调其 它两相，直到电动机起动声音正常为止。这种方法简单，但只宜在允许直接起动 的中小型电动机上使用。容量较大不允许直接起动的电动机不可采用此法。 三，电动机振动及异声的检查判断 将电动机和机械传动部分脱开，再起动电动机。如果振动消除，则说明是机 械故障，否则是电动机故障。振动产生的原因有机座不牢、电动机与被驱动的机 械部分不同心、转子不平衡、轴弯曲、皮带轮轴偏心、鼠笼多处断条、轴承损坏、 电磁系统不平衡、电动机扫膛、由于磨损轴承间隙过大、气隙不均匀、轴承弯曲、 铁芯变形或松动、联轴器（皮带轮）中心未校正、风扇不平衡、机壳或基础强度不 够、电动机地脚螺丝松动、笼型转子开焊断路、绕线转子断路、加定子绕组故障。 四，电动机运转时有噪声的检查判断 电动机运转时有噪声，故障发生在电动机的机械部分和电磁部分。区分的 方法是，先运行电动机，仔细听运转时的声音，然后停电。若不正常声音消失，说 明系电动机电磁部分故障，否则是机械故障。 （～）机械噪声的判断及说明。 （１）轴承发出的噪声。可能是轴承钢珠破碎，润滑油太少。检查方法是，用螺 丝刀头部顶在轴承盖的外面，耳朵附在柄部，可近到“咕噜咕噜”的声音（用合适 的空心管最好，听出的声音极清楚），说明系轴承故障，（２）空气摩擦产生的噪声 很均匀，不强烈，是正常现象，（３）电动机由于扫膛引起的噪声，为“嚓嚓”声。新 修复的电动机运行时，如发现噪声，可检查电动机电流是否平衡，转动是否灵 活，是否达到额定转速。若无以上问题，可能是定子槽内绝缘纸或竹楔突出槽口 外，致使转子与某处摩擦。其声音既尖又高。 （二）电磁噪声的判断及说明。 转子和定子配合不好（一般发生在新电动机，或同型号电动机互换转子时 产生）。正常情况下，定子长度应比转子长度略长一点，噪声为低沉的嗡声（或称 为空声）。 （三）转子轴向移位。造成电磁噪声而且空载电流增大，电动机电磁性能 降低。 其产生原因有（１）定子 转子的槽数可能配合不当（常发生在新电动机中）， （２）误装了其他电动机的转子（或应急对换），定、转子间隙不均匀；（３）定、转子 不圆，轴有轻微弯曲 电动机绕组缺相，匝间短路，相间短路；过载运行都能引起 电磁噪声。 五．电动机温升现象及处理 １．电动机在运行中经常出现温升过高或烧毁现象，在这种情况下我们会用 测温器测量并检查。看是否一下情况：１、正反转次数过于频繁（电动机经常工作 在起动状态下）。 ２．被驱动的机械卡住、周围环境温度过高（超过４０度以上）、皮带过紧、电磁 部分故障、电源电压过高或过低、电动机气隙不均匀、铁心通风孔堵塞及风扇叶 损坏等。如果是这样的状况，我们会对症下药处理问题。通过检查分析，其发热 可能性如下： ． ３．发现轴承过热，这种现象也要及时处理，否则会烧毁电动机。 在我们工作时常常如下分析：（１）看是否油脂过多或过少；油脂是否含有杂 质；（２）轴承与轴颈或端盖配合是否不当（过送或过紧），轴承内孔是否偏心，是 否与轴相擦；（３）电动机端盖或轴承盖是否装平；电动机与负载间联轴器是否校 正，或皮带是否过紧；轴承间隙是否过大或过小；电动机轴是否弯曲等来判断是 什么故障造成发热。 如果是这些原因造成发热（１）按规定加润滑脂；更换清洁的润滑脂－（２）过 松可用粘接剂修复，过紧则应该车去，磨轴颈或端盖内孔，使之适合，修理轴承 盖，消除擦点；必要时重新装配，重新校正电动机与负载间联轴器，调整皮带张 力；看是否更换新轴承，并校正电机轴或更换转子达到维修的目的与要求，使电 动机能恢复正常使用，不影响每个环节的正常运行。 ４．电动机发热 在检修过程中发现电动机的发热原因有：电源电压过高，使铁芯发热大大 增加；电源电压过低，电动机又带额定负载运行，电流过大使绕组发热；修理拆 除绕组时，使用的热拆法不当，烧伤铁芯；定转子铁芯相擦，电动机过载或频繁 起动；笼型转子断条，电动机缺相，两相运行重绕后定于绕组浸漆不充分；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；定子绕 组故障（相间、匝间短路；定子绕组内部连接错误）。其处理的办法如下：降低电 源电压，若是电机Ｙ、△接法错误引起，则应改正接法；提高电源电压或换成粗 的供电导线，检修铁芯，排除故障，消除擦点（调整气隙或车转子），减载。按规定 次数控制起动；检查并消除转子绕组故障，恢复三相运行；采用二次浸漆及真空 浸漆工艺，清洗电动机，改善环境温度，采用降温措施，检查并修复风扇，必要时 更换ｔ检查定子绕组，消除故障达到能投入使用并正常运行的目的。 科技博览ｌ
