張紹濱

（哈爾濱軸承集團公司動能供應公司，黑龍江哈爾濱150036）

1 前言

在沖壓機械產(chǎn)品生產(chǎn)加工中，鍛壓設備需要用壓縮空氣。5 L－4 0型空氣壓縮機是生產(chǎn)壓縮空氣設備的常用設備。在生產(chǎn)設備類別劃分中，空氣壓縮機屬于動力設備。筆者多年來一直從事工廠的電力設備及動能專供設備的維修工作。在多年的工作中，偶爾會遇到一些值得總結的特殊的技術問題，今以一則高壓同步電動機的故障現(xiàn)象、分析判斷、修復的過程為例加以總結。愿本文對同行的工作有一定的參考價值。

2 故障的現(xiàn)象

5 L－4 0型空氣壓縮配套的動力機械為TK250-14/1 430I型同步電動機。電動機的主要技術參數(shù)為定子額定電壓6 000V，定子額定電流2 5A，轉子額定激磁電壓44V，轉子激磁電流75A。電動機轉子軸與空氣壓縮機主機為直接連接方式，同步電動機的啟動方式為全壓直接啟動。該設備自安裝投入使用以來一直工作正常，但不久后出現(xiàn)了奇怪的現(xiàn)象，啟動時有類似轉子機械掃膛“打火”現(xiàn)象。

“打火”現(xiàn)象發(fā)生的具體過程是：當定子加上額定高壓時啟動的瞬間，轉子與定子之間有大約50mm長的火花，火花持續(xù)時間大約2秒鐘。隨著啟動過程的進一步延續(xù)，火花消失。啟動完成后，電動機長時間運動時，經(jīng)長時間觀察，無任何打火現(xiàn)象，定子，轉子回路和轉子勵磁回路的指示儀表指示數(shù)值均為正常，電動機運行正常。

3 故障檢查過程

在故障檢查時，首先對同步電動機的機械部分進行檢查。先用塞尺檢查轉子和定子的間隙，未發(fā)現(xiàn)異常；其次，檢查電動機的定子和轉子鐵心，并未發(fā)現(xiàn)轉子和轉子之間有機械“掃膛”的痕跡，排除機械“掃膛”故障的可能性；再對轉子線圈進行檢查，所有線圈外觀完好，未發(fā)現(xiàn)有擊穿或燒傷的痕跡。這樣的線圈內局部短路或者電動機外殼擊穿“打火”的可能性也被排除。經(jīng)反復分析，最后將故障的部位初步確定在同步電動的轉子上。對轉子的檢查從兩個方面進行，一方面使用塞尺對轉子短路環(huán)各個連接部分進行直觀檢查，檢查其連接是否良好；另一方面是通過雙臂電橋對電動機轉子短路環(huán)進行測量，測量其直流電阻，通過測得的數(shù)值來分析判斷各短路環(huán)上各個連接處的連接是否良好。

具體的辦法如下：

（1）用0.03mm的塞尺對同步電動機轉子短路板連接處進行測量，發(fā)現(xiàn)有個別短路板連接處有間隙。同時，還發(fā)現(xiàn)短路板間隙處有油污，這說明短路板連接不良。

（2）用雙臂電橋（筆者在處理故障時用的電橋型號是：QJ44型）按圖1所示分別接到L1、L2處測量直流電阻，其電壓值為3.7×10－5Ω，再將電橋接到L3、L4處,測量直流電阻,其電阻值為6×10－5Ω。對于L1-L2、L3－L4兩對測量點的確定，選擇原則上的幾何對稱。由于轉子上各幾何對稱點之間的導條數(shù)量和短路板接點相同，如果各短路板接處接觸正常（良好），則任何兩對幾何上對稱的點上的直流電阻基本上相同，最大相差也應小于5%。而上述故障電動機的L1－L2處、L3－L4處的直流電阻相差非常大。從這個意義上來說，就有可能存在著很大的問題，即接點處接觸不良引起的“打火”現(xiàn)象。為什么接觸不良會“打火”，這就要從電動機啟動過程的原理來論述。

4 同步電動機啟動原理

TK250-14/1430同步電動機是一種異步啟動、同步運行的電動機，同步電動機從定子通入額定的三相交流電至準同步狀態(tài)轉子線圈通入勵磁電流同步運行前，可以把它視為一臺異步鼠籠電動機。因為同步電動機是在啟動過程中“打火”,所以分析引起“打火”的原因時，就應該運用異步鼠籠電動機啟動時的原理來對其進行分析、判斷。當電動機通電啟動的瞬時，電動機“鼠籠”導條在定子旋轉磁場的作用下，其內部感應出交流電，在轉子開始轉動的瞬間，導條和短路板上的電流和頻率最大，隨著時間的推移，轉速的不斷增加，電流和頻率逐漸減小，當電動機進入準同步狀態(tài)時，控制系統(tǒng)將激磁投入，電動機立即同步運行狀態(tài)。這時，通過轉子導條和短路板的電流和頻率為零。至此，同步電動機的啟動過程完成。

5 “打火”故障分析

根據(jù)同步電動機啟動的原理，結合同步電動機轉子短路板之間的連接狀況，對同步電動機“打火”的時間進行綜合分析?！按蚧稹钡脑蚓褪钱斖诫妱訖C啟動的瞬間，轉子導條及短路板之間存在著一個較大的電動勢和電流，如這時導條之間或短路板之間接觸不良，就會在接觸不良處產(chǎn)生火花，也就是前面所說的有“打火”現(xiàn)象。本文中所提到的在啟動瞬間“打火”是因為此時的轉子導條的電動勢最大，“打火”現(xiàn)象非常明顯，容易被人直接觀察到，隨著轉速的增加和電動勢和電流的逐步減少，“打火”現(xiàn)象也越來越不明顯，無法觀察。

5 L-40型空氣壓縮機屬于往復式空氣壓縮設備，壓縮機工作時機械振動較大，而機械振動易引起緊固螺絲松動。對于一臺運行多年的拖動往復式空氣壓縮機的同步電動機來說，電機上的螺栓出現(xiàn)松動現(xiàn)象是有可能的。

另外，這里還有說明一點，本文中分析故障時所有的電橋的型號為QJ44，這種電橋為老型號的電橋。目前，能測量直流電阻的電橋型號很多。在處理故障時，也可以使用更好的測量儀器和設備。

6 故障的處理過程

分析清楚同步電動啟動的原理和引起“打火”的原因后，就可以有目標地采取相應措施。

（1）將短路板之間的連接堅固螺栓全部打開；

（2）用細砂布打磨連接處，清除污垢直至表面處理干凈；

（3）將短路板重新按原來的安裝；

（4）將重新處理過的轉子按圖1的方式，用雙臂電橋進行測量，檢查直流電阻的對稱性，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)處理后的同步電動機各對稱部分的電阻為2×10-5Ω；

（5）最后重新開動電動機，“打火”現(xiàn)象消失，同步電動機運轉正常。

7 結束語

（1）同步電動機的“打火”原因不一定都是同步電動機轉子和定子之間的“掃膛”，以及由轉子或定子線圈對機體本身放電所引起的，特別是對于運行多年的此類同步電動機來說，短路板接觸不良引起“打火”的可能性是存在的。此類故障要引起足夠的重視。

（2）在安裝同步電動機時，要用雙臂電橋面對轉子短路板進行測量，并將測量結果整理記錄在設備管理檔案中。當同步電動機出現(xiàn)有相類似的故障時可重新對轉子進行測量，并將新測量的結果與原始測量記錄進行比較，這樣有利于及時判斷出故障。