王 強(qiáng)，陳金剛

(德州恒力電機(jī)有限責(zé)任公司，山東德州253002)

0 引言

為提高電機(jī)質(zhì)量，保證電機(jī)長期安全運(yùn)行，新出廠電機(jī)和維修后的電機(jī)，通常要進(jìn)行靜態(tài)機(jī)械性能檢測、電氣性能試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)機(jī)械性能檢測和整機(jī)外觀檢查。

1 靜態(tài)機(jī)械性能檢測

靜態(tài)機(jī)械性能檢測通常是電機(jī)主要部件裝配完成后、涂漆工序以前，在裸機(jī)狀態(tài)下對電機(jī)外觀、所裝配零部件、外形安裝尺寸、帶法蘭電機(jī)法蘭面的端徑跳、B35 電機(jī)的法蘭水平等是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是否輕快靈活以及其他一些附屬部件的檢查和測量。

對于成批生產(chǎn)的電機(jī)靜態(tài)機(jī)械性能檢測的重點(diǎn)是帶法蘭電機(jī)法蘭面的端徑跳、軸跳和B35 電機(jī)法蘭安裝孔的水平測量。電機(jī)的端徑跳受零部件平行度、軸承間隙、裝配應(yīng)力等方面影響，裝配完成后易造成偏差，對此通過整機(jī)車削來保證端徑跳，使其在合格范圍內(nèi)。表1 是不同機(jī)座號(hào)電機(jī)的端徑跳合格范圍。端徑跳超差通常會(huì)造成電機(jī)與配套設(shè)備存在應(yīng)力，軸承運(yùn)行軌跡軸線與軸承中心線偏斜角過大，致使軸承磨損嚴(yán)重，溫升加劇，縮短軸承壽命，嚴(yán)重時(shí)軸承抱死。B35 電機(jī)的法蘭安裝孔水平受機(jī)座和端蓋安裝孔、法蘭端面孔的影響，裝配完成后常會(huì)造成法蘭安裝孔水平偏差超標(biāo)。對此可在電機(jī)法蘭裝配完成后通過劃線打眼來保證其水平，電機(jī)法蘭安裝孔H132 及以下機(jī)座號(hào)電機(jī)水平偏差不大于1.5mm，H160 及以上機(jī)座號(hào)電機(jī)水平偏差不大于2mm。法蘭水平超差嚴(yán)重將會(huì)造成用戶安裝困難或無法安裝。

表1 不同機(jī)座號(hào)電機(jī)的軸跳和端徑跳合格范圍

2 電氣性能試驗(yàn)

三相異步電動(dòng)機(jī)電氣性能試驗(yàn)主要有:三相直流電阻檢測;三相繞組對地及三相繞組之間的絕緣電阻檢測和耐壓檢測;定子三相線圈匝間檢測;空載電流及損耗檢測;堵轉(zhuǎn)電流及損耗檢測。

2.1 三相繞組直流電阻檢測

直流電阻檢測是測量電機(jī)定子三相繞組的直流電阻大小及平衡度，判定定子線圈合格與否。此項(xiàng)中常出現(xiàn)的故障為電阻過大、過小或不平衡。同種型號(hào)的電機(jī)在同一電制下，電阻大小及平衡度一般不應(yīng)超過5%。電阻過大或過小，一般因線圈為非同一電制或所測型號(hào)與實(shí)際電機(jī)型號(hào)不符造成。電阻不平衡一般是線圈焊頭虛焊或線圈局部損傷所至。對常規(guī)產(chǎn)品，因電阻故障可在后面的電流測試中得到體現(xiàn)，所以繞組的直流電阻可實(shí)行抽檢。對電流測試不合格的電機(jī)，再測量直流電阻，來確認(rèn)故障是否由直流電阻故障引起。

2.2 三相繞組對地及三相繞組之間的絕緣電阻檢測和耐壓檢測

繞組的絕緣電阻檢測和耐壓檢測是新出品電機(jī)或電機(jī)維修后的必測項(xiàng)目。絕緣電阻試驗(yàn)是在較低電壓下進(jìn)行的，不會(huì)因累積效應(yīng)而損害電機(jī)，所以又稱非破壞性試驗(yàn)，主要測試電機(jī)絕緣的整體分布缺陷。絕緣耐壓試驗(yàn)是測定繞組絕緣在一定的沖擊電壓下，泄漏電流的大小，試驗(yàn)結(jié)果有可能被直接擊穿，因而稱為破壞性試驗(yàn)，重點(diǎn)測試電機(jī)絕緣的局部損傷缺陷。這種試驗(yàn)結(jié)果的可信度高，但具有一定風(fēng)險(xiǎn)，而且多次試驗(yàn)，會(huì)由于累積效應(yīng)而對繞組造成一定損害。

絕緣電阻檢測和耐壓檢測都是測試電機(jī)的絕緣性能。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熱態(tài)下電機(jī)絕緣電阻≥2 兆歐，冷態(tài)下電機(jī)絕緣電阻≥30 兆歐。新出廠的電機(jī)冷態(tài)絕緣電阻一般為200 ～300 兆歐以上，最低要在100 兆歐以上。耐壓試驗(yàn)，通常用1 000V+2Ue的交流電壓加在電機(jī)線圈上，維持1min，看電機(jī)泄露電流是否超標(biāo)。對于散嵌線圈電機(jī)，機(jī)座號(hào)越大泄露電流值越大，H355 及以上的電機(jī)泄露電流有時(shí)接近100mA。表1 是實(shí)際檢測過程中根據(jù)機(jī)座號(hào)實(shí)測的電機(jī)絕緣泄漏電流范圍，在耐壓測試電機(jī)絕緣泄漏電流時(shí)可供參考。繞組絕緣電阻值和耐壓試驗(yàn)的泄露電流常?；橛∽C。對于單速電機(jī)三相繞組之間及多速電機(jī)各獨(dú)立繞組間要進(jìn)行絕緣電阻和耐壓檢測。

表2 各機(jī)座號(hào)的電機(jī)絕緣泄漏電流范圍

2.3 定子三相線圈匝間檢測

匝間檢測主要測試線圈各匝之間的絕緣性能，以前通常用升高電壓為電機(jī)額定電壓的1.3 倍送電運(yùn)行3min，看電機(jī)是否燒壞，對電機(jī)的損害較大，且浪費(fèi)電能?，F(xiàn)在普遍用脈沖波形比較法，看電機(jī)線圈波形圖，判定電機(jī)線圈合格與否，減少了對電機(jī)線圈的損傷，并可對局部線圈匝間電機(jī)，通過匝間電壓沖擊打火顯示找出故障點(diǎn)，進(jìn)行局部修理，恢復(fù)正常，減少了材料和工時(shí)的浪費(fèi)。

脈沖波形比較法是在一定的峰值電壓下，考核電機(jī)三相繞組所產(chǎn)生波形圖面積差值和絕對差值的大小。對于整機(jī)測試，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，散嵌定子匝間峰值電壓為3 100V，成型線圈峰值電壓3 400V，波前時(shí)間0.5μs。絕對差值和面積差值的設(shè)定沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一般根據(jù)電機(jī)類型和生產(chǎn)工藝來確定。機(jī)器繞線和嵌線的定子，絕對差值可放寬至4%-5%，面積差值可放寬至2%-3%，而手工繞嵌的定子或材料不穩(wěn)定的定子，絕對差值可放寬至8%-10%，面積差值可放寬至3%-4%。根據(jù)多次測試經(jīng)驗(yàn)，考慮線路等各方面因素的影響，一般手工繞嵌的低壓定子繞組三相波形重合度絕對差值不超過10%，面積差值不超過8%。有關(guān)線圈的各種故障在這一測試過程中都能不同程度地體現(xiàn)出來，便于對線圈存在故障的電機(jī)進(jìn)行局部修理。有些型號(hào)的電機(jī)定子匝間波形圖受轉(zhuǎn)子影響，兩極電機(jī)最明顯。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)個(gè)方向后，匝間波形有可能恢復(fù)正常，這種情況下，轉(zhuǎn)子應(yīng)轉(zhuǎn)個(gè)方向多試幾次，不宜盲目下結(jié)論。電機(jī)匝間絕緣隱患存在一定的不確定性，電機(jī)定子在浸漆前做匝間波形沖擊試驗(yàn);整機(jī)裝配完成后，做匝間波形沖擊試驗(yàn)，對比較重要的電機(jī)和H315 及以上機(jī)座號(hào)電機(jī)同時(shí)做130%的額定電壓沖擊試驗(yàn)，以保證電機(jī)線圈絕緣質(zhì)量。

2.4 空載電流及損耗檢測

空載電流和損耗測試，主要測試電機(jī)的定子線圈，在一般正常同型號(hào)，同功率情況下，電機(jī)的額定電壓越高，額定電流越小，相應(yīng)的空載電流也越小;額定電壓越低，額定電流越大，相應(yīng)的空載電流也越大。連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)空載電流一般為額定電流的30%-50%，同規(guī)格電機(jī)空載電流的波動(dòng)幅度一般為5%-15%，損耗為額定功率的3%-8%，其中小功率電機(jī)銅耗占的比重較大，大功率電機(jī)鐵耗占比重較高;短時(shí)運(yùn)行的起重電機(jī)空載電流所占額定電流的比值要大一些;轉(zhuǎn)速越低，空載電流所占額定電流的比值越大，12 極和16 極短時(shí)工作制的起重電機(jī)，空載電流有時(shí)達(dá)到額定電流的70%-90%。當(dāng)電機(jī)的空載電流超出標(biāo)準(zhǔn)值上限時(shí)，判定為空載電流大。通常造成空載電流大的原因?yàn)槎ㄞD(zhuǎn)子錯(cuò)位，使定轉(zhuǎn)子的有效利用部分減少;另一種為定轉(zhuǎn)子鐵心材質(zhì)差，疊壓松動(dòng)，造成空載電流大。上述原因造成空載電流大的情況下，空載損耗也增大。如空載損耗正常，只是空載電流偏大，則是由定轉(zhuǎn)子氣隙過大或磁路飽和引起。當(dāng)電機(jī)的空載電流超出標(biāo)準(zhǔn)值下限時(shí)，判定為空載電流小。造成空載電流小的原因，一般有可能定子為異電制。同一頻率下，電壓高的定子錯(cuò)當(dāng)成電壓低的定子使用，此時(shí)，堵轉(zhuǎn)電流相應(yīng)也降低，比較明顯，更換定子即可解決;另一種為轉(zhuǎn)子外徑大，這種情況下，將造成定轉(zhuǎn)子間的氣隙減小，電機(jī)易造成定轉(zhuǎn)子相擦。此時(shí)，堵轉(zhuǎn)電流變化不明顯，一般通過車轉(zhuǎn)子解決。空載電流的平衡度一般控制在5%以內(nèi)，超出5%。即可認(rèn)定為空載電流不平衡。如果空載電流不平衡是由三相直流電阻不平衡引起，一般為焊頭虛焊或電纜頭接觸不良造成。如果三相直流電阻平衡而空載電流不平衡，一般是部分繞組接錯(cuò)線或嵌錯(cuò)槽造成，也有可能是三相繞組各槽匝數(shù)分布不均造成，這種情況下，定子需重新接線或嵌線。另外，鼠籠式轉(zhuǎn)子的材質(zhì)和槽型對空載電流影響較大，也是試驗(yàn)中應(yīng)考慮的基本問題。

2.5 堵轉(zhuǎn)電流及損耗檢測

堵轉(zhuǎn)電流和損耗檢測，主要是檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)子。通常要求堵轉(zhuǎn)電流平衡度不超過5%，否則，即可判定為堵轉(zhuǎn)電流不平衡，排除定子原因和線路影響，即為轉(zhuǎn)子有缺陷，轉(zhuǎn)子斷條或縮孔。堵轉(zhuǎn)電流大，為定轉(zhuǎn)子氣隙小，通常車轉(zhuǎn)子以解決。堵轉(zhuǎn)電流小，為定轉(zhuǎn)子氣隙大，通常更換轉(zhuǎn)子以解決。堵轉(zhuǎn)電流和空載電流常?；橛∽C，定子線圈缺陷往往在堵轉(zhuǎn)電流和空載電流方面同時(shí)表現(xiàn)出來，堵轉(zhuǎn)電流表現(xiàn)不明顯，空載電流表現(xiàn)明顯;轉(zhuǎn)子缺陷，堵轉(zhuǎn)電流表現(xiàn)比較明顯，空載電流表現(xiàn)不明顯。

3 動(dòng)態(tài)機(jī)械性能檢測

動(dòng)態(tài)機(jī)械性能檢測是測試電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的噪聲、振動(dòng)和其他各零部件間的配合是否在規(guī)定范圍內(nèi)，從而確認(rèn)電機(jī)在負(fù)載運(yùn)行時(shí)的機(jī)械性能能否得到保證。

3.1 電機(jī)噪聲故障

電機(jī)噪聲一般分為機(jī)械噪聲、軸承噪聲和電磁噪聲。機(jī)械噪聲為電機(jī)在裝配過程中各配合件間存在應(yīng)力或電機(jī)靜止部分與旋轉(zhuǎn)部分相擦造成。配合件間存在應(yīng)力產(chǎn)生的噪聲表現(xiàn)為起動(dòng)或停止時(shí)聲音異常，或運(yùn)行過程中間歇性聲音異常，一般通過敲擊端蓋能起到一定作用，徹底消除需通過更換或重新裝配零部件消除應(yīng)力。靜止部分與旋轉(zhuǎn)部分相擦產(chǎn)生的噪聲比較明顯，主要分為掃鏜、掃槽絕緣和軸承卡子掃軸承外小蓋三方面，這時(shí)需拆開電機(jī)進(jìn)行確認(rèn)并修理，消除相擦的現(xiàn)象。軸承噪聲較大、刺耳，聲音一直持續(xù)不變，有金屬摩擦聲，噪聲較明顯，一般通過加潤滑脂或更換軸承解決。電磁噪聲為電機(jī)定轉(zhuǎn)子間氣隙不均造成的一種渦流聲，對有些電機(jī)由于技術(shù)工藝的限制，允許有一定的電磁噪聲，但不允許超過電機(jī)本身的噪聲限值。同時(shí)應(yīng)注意檢測有電磁噪聲的電機(jī)是否存在定轉(zhuǎn)子相擦的現(xiàn)象。這種情況下，通常通過更換轉(zhuǎn)子或端蓋，調(diào)整定轉(zhuǎn)子氣隙來降低電磁噪聲。

3.2 電機(jī)振動(dòng)故障

電機(jī)在振動(dòng)較大的情況下，可人為感覺出來。對振動(dòng)要求較高的客戶，一般用振動(dòng)儀進(jìn)行測試。正確的測試方法參照GB 10068—2008《旋轉(zhuǎn)電機(jī)振動(dòng)限值及測試方法》，判定在剛性基礎(chǔ)上不同中心高電機(jī)的振動(dòng)是否合格。引起電機(jī)振動(dòng)的原因有機(jī)械和電磁兩方面的原因。機(jī)械振動(dòng)的原因可以從三個(gè)方向的振動(dòng)值簡單判斷:水平振動(dòng)大，轉(zhuǎn)子平衡度差;垂直振動(dòng)大，安裝找正不到位;軸向振動(dòng)大，軸承裝配質(zhì)量欠佳。4 極以上多極數(shù)電機(jī)一般不會(huì)因?yàn)殡姍C(jī)制造質(zhì)量問題引起振動(dòng)，振動(dòng)常見于2 極電機(jī)。

電磁振動(dòng)方面的故障主要有三相電壓不平衡，電機(jī)單相運(yùn)行，三相電流不平衡，各相電阻電抗不平衡，電機(jī)不對稱運(yùn)行，電機(jī)繞組接線錯(cuò)誤等。針對電磁方面造成的振動(dòng)，應(yīng)從電源入手開始檢查，檢查三相電壓是否平衡。用鉗形電流表測量三相電流是否平衡，有沒有存在單相運(yùn)行。若測量時(shí)發(fā)現(xiàn)三相電流不平衡，且表針擺動(dòng)時(shí)高時(shí)低，說明轉(zhuǎn)子有籠條斷裂現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)更換轉(zhuǎn)子。

3.3 其他動(dòng)態(tài)機(jī)械故障

電機(jī)抱軸的原因有兩方面:一是因?yàn)檩S承內(nèi)蓋或外蓋和軸的間隙過小;二是因軸承內(nèi)外小蓋緊偏所致，運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)子軸與內(nèi)外小蓋摩擦發(fā)熱膨脹，造成內(nèi)蓋或外蓋和軸研死。電機(jī)抱軸一般發(fā)生在電機(jī)運(yùn)行的開始階段(3min 之內(nèi))，電機(jī)經(jīng)修理軸承內(nèi)外小蓋后，軸承仍可用。軸承抱死一般發(fā)生在電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間(30min)之后，這是由于電機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生熱量，各部件溫度不同，膨脹量產(chǎn)生差異，軸承受有害軸向或徑向力后，軸承的軸向或徑向游隙減小，軸承過熱造成損壞。

4 整機(jī)外觀檢查

整機(jī)外觀檢查是電機(jī)零部件裝配完畢，涂漆完成后對電機(jī)外觀的檢查。主要查看零部件裝配是否齊全、到位，轉(zhuǎn)動(dòng)是否輕便、靈活。對特殊要求的電機(jī)是否按要求進(jìn)行裝配，特殊零部件是否正確使用，表面涂漆是否均勻，散熱系統(tǒng)是否完好順暢。

5 結(jié)語

綜上所述，電機(jī)在組裝完和使用前須進(jìn)行各項(xiàng)檢驗(yàn)，熟悉電機(jī)常見故障的原因和危害，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患并及時(shí)解決。使用過程中做好電機(jī)的定期檢查和維護(hù)工作，保證電機(jī)安全運(yùn)行，延長使用壽命。

［1］ 王強(qiáng)，陳金剛.三相異步電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)度測試解析［J］.防爆電機(jī)，2012，47(5):51-54.

［2］ 陳金剛，王強(qiáng)，鞏方彬.籠型三相異步電機(jī)主要故障簡析［J］，電機(jī)控制與應(yīng)用，2012，39(6):62-64.