吳君線

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院，陜西 西安 710300)

三相異步電動機起動異常的故障分析與探討

吳君線

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院，陜西 西安 710300)

三相異步電動機是工業(yè)生產中使用最廣泛的驅動裝置。著重從電動機的負載、電動機的機械故障、起動方法及電氣接線等幾個方面來分析了三相異步電動機起動異常的故障特點以及故障原因。

三相異步電動機;起動異常;故障特點;故障原因

1 引言

在工業(yè)生產和人們的日常生活當中，電動機是使用最廣泛的主要原動力和驅動裝置，其應用之廣、數量之多、作用之重要可以說其他動力設備是不能相比的。隨著科技的進步、生產的發(fā)展，電動機容量逐步增大，其組成的系統規(guī)模也越來越大、構成亦更復雜，那么對電動機的可靠性要求就會越高。系統中一臺主要電動機發(fā)生故障可能會使整個系統崩潰，導致災難性的事故，造成巨大損失。因此電動機故障預防和診斷就顯得尤為重要。本文著重討論分析三相異步電動機不能正常起動的故障原因。

2 電動機非正常起動的探討與分析

異步電動機是把電能轉換成機械能的設備［1］。其工作原理是:定子繞組輸入交流電后交流電產生的旋轉磁場以一定的方式切割轉子導體，在轉子繞組中產生感應電動勢和感應電流，此感應電流與磁場相互作用在轉子上產生轉矩，驅動轉子順著旋轉磁場方向旋轉，其軸端就會輸出機械能。在運行過程中，其轉子的轉數永遠低于旋轉磁場的轉數，故稱為異步電動機。

電動機從開始起動到等速運轉的過程稱為起動過程，小型電動機的起動過程只有幾秒，大型電動機的起動過程約為十幾到幾十秒，在此過程中電動機即要克服所帶機械的反作用轉矩，又要克服機械的慣性轉矩，勢必會產生較大的起動電流，但是過大的起動電流又會使電網電壓降低過多，要解決這個問題，就要根據具體情況采用不同的起動方法。［2］一般的起動方法有:全壓起動和降壓起動。前者是在電動機上直接加上額定電壓起動，此方法設備簡單，起動轉矩大，但起動電流大;后者是在起動時利用起動設備使電源電壓不會全部加于電動機繞組上，從而減小起動電流，但同時起動轉矩亦會減小。下面就電動機起動異常時的故障現象及產生原因作以分析。

2．1 負載過重

常用三相籠型異步電動機起動轉矩只有額定轉矩的1．5～2倍，若電動機的起動轉矩低于負載所需的起動轉矩就不能起動［3］。導致這種故障的原因，一種可能是所選電動機的容量過小;還有一種情況是被拖動的機械有卡阻現象:例如，風機的軸彎曲，風輪與外殼摩擦、葉片被異物堵塞等;水泵的軸彎曲，葉輪與泵殼摩擦，葉輪中堵有雜物、或水中泥沙過多等等，都可能導致電動機嚴重過載而不能起動;其次是電動機與工作機械裝配不當。例如，在聯軸器傳動中電動機轉子和工作機械兩軸不同心、帶傳動中兩軸不平行、齒輪傳動中齒輪之間沒有很好的嚙合等等，都會產生一個非常大的附加力矩，從而導致電動機不能起動。

2．2 電動機的機械故障

若電動機在接通電源后，無法起動并且發(fā)出強烈的“嗡嗡”聲，這時很有可能是出現了轉子與定子相摩擦的機械故障，造成這種故障應考慮的因數:軸承內套與電動機轉軸未及時保養(yǎng)，從而使間隙超過最大允許間隙;還有可能是定子繞組的某一部分出現斷路或短路，而使氣隙中的磁路不對稱，轉子受力也不對稱，久而久之轉子被拉向一側而與定子相碰;另外電動機自身如果出現軸承磨損、燒毀、滑動軸承斷油咬死、潤滑脂凍結、雜物堵塞等卡組現象，或高揚程水泵用于低揚程(壓水量增加)等等，都會使摩擦阻力增加導致轉動不靈活，特別是星—三角降壓起動，起動轉矩只有全壓起動的三分之一，遇到這種機械卡組電動機就更不容易起動了。

2．3 三相異步電動機一相斷線

電動機缺相斷線分為外部一相斷線和內部繞組一相斷線，對星形連接與三角形的電動機是有區(qū)別的。［4］在星形連接時，不管是外部還是內部一相斷線，完好的兩相繞組就會成為串聯，若外加的是380V的線電壓，那么每相繞組的電壓就從原來的220V降到190V(流過的電流就要超出正常值)，不能形成旋轉磁場，故不能起動如圖1(a)、(b);運行中的電動機，一相斷線后運行電流會比額定電流大許多，這個電流會使電動機繞組過熱以致燒毀。在三角形連接時，若外部一相斷線如圖1(c)，三相定子繞組被分成兩路，一路是兩相繞組串聯，另一路只有一相繞組，通過各繞組的電流基本是同一相位的，不能形成旋轉磁場，故不能起動;運行中的電動機一相斷線，只有一相繞組的那一路中的電流大大增加，這一相繞組必然會燒壞;若內部一相繞組斷線，如圖1(d)，三相繞組會形成一個開口三角形，三相電壓分別加于完好的兩相繞組，能夠形成旋轉磁場，但只有兩相繞組參加工作，電動機的功率降低了三分之一，在這種情況下，若負載很重，電動機將不能起動，若為輕載，電動機還能起動，但會引起其他不利影響。

所以，三相電動機缺相起動、運行都是不允許的，否則將造成更大的故障。造成電動機缺相斷線原因應從以下幾個方面考慮:刮風下雨，造成電源導線一相接頭松脫或斷開;電源開關或起動設備的出頭燒傷、松動、接觸不良，造成線路一相不通電;電動機內部線圈的接頭脫焊或其他原因，造成一相繞組斷路;熔斷器有一相熔體在安裝過程中受到機械損傷，雖然當時未斷開，但在電動機通電起動運行過程中受電流的電力作用而熔斷，造成電動機缺相運行;配電變壓器高壓側或低壓側的熔斷器一相熔斷。

圖1 三相異步電動機一相斷線示意圖

2．4 電源電壓過低或過高

中小型三相異步電動機的額定電壓一般為380V，不管電源電壓過低或過高，電動機在起動運行中都會發(fā)生故障。由于電動機的電磁轉矩M正比于電壓U(M∝U2)，當電動機外加電壓過低時，其電磁轉矩M會急劇減少，若這一轉矩小于工作機械的起動轉矩電動機就不能起動。更為嚴重的是，如果負載轉矩不變，運行中的電動機的轉數會下降電流會增大，從而導致電動機的溫度升高，就有可能使電動機繞組燒毀;當電源電壓過高時，電動機的激磁電流急速增大，電動機的發(fā)熱量增大而使繞組燒毀，而且電壓過高會危及電動機的絕緣壽命。在三相電源不平衡時，同樣會由于一相電壓過低或過高，導致電動機電流增大使得電動機發(fā)熱情況惡化，從而損毀繞組。

2．5 起動方法選擇不當

電動機起動方法要根據電動機的功率大小、負載的輕重來進行選擇，若選擇不當就會出現故障，比如星形—三角形降壓起動雖然減少了電動機的起動電流，但同時又會使得電動機的起動轉矩降低到全壓起動的三分之一，因此這種方法只適用于空載或輕載起動，對于重載起動的生產機械就會出現不能起動或起動困難;對于自耦減壓起動器，若用二分之一全電壓起動，則起動轉矩就只有全電壓時的四分之一，如果電動機帶負載起動，就會因起動轉矩太小而延長起動時間，甚至不能起動。

2．6 電動機控制線路有故障

用接觸器、低壓斷路器、磁力起動器等直接起動的電動機，一般都是通過電氣線路控制來控制電動機動作，若控制線路有故障，開關合不上，那么電動機也不能起動。其次起動器內部接線錯誤、電器觸頭接觸不良、或將三角形接法的電動機錯接成星形接法等，都可能導致電動機起動不能起動。

3 結語

三相異步電動機不能正常起動的原因很多，應根據實際情況遵循一電源二負載三電動機自身的順序作認真分析找出故障原因。切記不能強行帶故障反復起動，特別是電動機在起動時出現聲音異常、轉數異常，應立即切斷電源，在排除故障后方可起動，以防故障擴大，造成事故。

［1］ 何利民．怎樣查找電氣故障［M］．北京:機械工業(yè)出版社，1998．

［2］ 歷文?。妱訖C常見故障檢修［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2003．

［3］ 蔣世忠．電動機維修問答［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2010．

［4］ 沈裕鐘．電工學［M］．北京:高等教育出版社，1997．

［5］ 呂棟騰．普通臥式車床的電氣控制系統的PLC改造［J］．科技信息，2011(7):89．

Analysis and Discussion on Abormal Starting of Three Phase Asynchronocus M otor

WU Jun-xian
(Shanxi Institute of Technology Xi’an Abnormal Starting 710300，China)

Three phase asynchronousmotors arewidely used in practice of production．In this paper，we are going to talk about the features of fault and the reasons of fault about three phase asynchronousmotor abnormal starting．And we focus on themotor load，mechanical problem ofmotor，the startingmethod and motor wiring．

three phase asynchronousmotor;starting abnormal;the features of fault;the reasons of fault

TM34

B

1004－289X(2013)04－0009－03

2013－04－16

吳君線(1963－)，女，陜西西安人，實驗師，研究方向:電工電子技術。