王浩

摘 要：三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組是三相異步電動(dòng)機(jī)的主要組成部分，也是最易損壞造成故障的部件。本文主要對(duì)定子繞組常見故障及其成因、檢查方法、修復(fù)辦法三個(gè)方面進(jìn)行闡述，以期對(duì)中高職應(yīng)用型人才的培養(yǎng)有所幫助，不當(dāng)之處，歡迎批評(píng)指正。

關(guān)鍵詞：定子繞組;故障;檢查;修復(fù)

中圖分類號(hào)：TM343文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2019）16-0054-03

Abstract： Stator winding of three-phase asynchronous motor is the main component of three-phase asynchronous motor， and it is also the most vulnerable component to damage and cause faults. This paper mainly elaborated the common faults of stator windings and their causes， inspection methods and repair methods， to help the training of Applied Talents in secondary and higher vocational colleges， and welcome criticism and correction.

Keywords： stator winding;fault;inspection;repair

1 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接地故障

三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的接地故障通常是定子繞組與定子鐵芯或定子繞組與電動(dòng)機(jī)機(jī)殼間的絕緣損壞而造成的[1]。接地故障使電動(dòng)機(jī)機(jī)殼帶電，易引發(fā)人身觸電傷亡事故。同時(shí)，接地故障還使定子繞組過電流發(fā)熱而導(dǎo)致短路，使電動(dòng)機(jī)無法正常運(yùn)行。

1.1 接地故障的原因

接地故障產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面：①定子繞組受潮，絕緣電阻降低，絕緣材料失去絕緣作用;②絕緣物老化、開裂;③定子、轉(zhuǎn)子相擦碰引起絕緣損壞或嵌線時(shí)絕緣受損傷;④繞組端部與端蓋相碰，定子繞組引出線絕緣損壞，殼體相撞。

1.2 檢查方法

1.2.1 觀察法。仔細(xì)觀察定子繞組端部及定子鐵芯槽口部分的絕緣有無破裂和焦黑的痕跡，若有，則接地點(diǎn)可能就在此處。

1.2.2 兆歐表法。拆開三相繞組間的連接線，將兆歐表兩個(gè)出線端分別與電動(dòng)機(jī)機(jī)殼和電動(dòng)機(jī)繞組相連，以120r/min的速度搖動(dòng)手柄，測(cè)量的絕緣電阻若為0.5MΩ以上，則說明被測(cè)繞組絕緣良好;測(cè)量的絕緣電阻若在0.5MΩ以下或接近零，則說明被測(cè)的繞組已受潮或絕緣很差;測(cè)量的絕緣電阻若為0MΩ，則說明被測(cè)的繞組已接地;若兆歐表指針搖擺不定，則說明絕緣已被擊穿。

1.2.3 萬用表檢查法。拆開三相繞組間的連接線，萬用表選R×10k檔測(cè)量，黑紅表筆分別與電動(dòng)機(jī)機(jī)殼和三相定子繞組相連，測(cè)量的電阻若為0.5MΩ以上，則說明被測(cè)繞組絕緣良好;測(cè)量的絕緣電阻若在0.5MΩ以下或接近零，則說明被測(cè)的繞組已受潮或絕緣很差;測(cè)量的絕緣電阻若為0MΩ，則說明繞組已接地[2]。

1.2.4 校驗(yàn)燈檢查法。拆開各繞組間的連接線，用交流36V電壓與36V燈泡串聯(lián)，逐相測(cè)量絕緣狀況，電路示意圖如圖1所示。若燈泡發(fā)亮，則說明繞組接地。若燈泡微亮，則說明繞組絕緣擊穿接地。若燈泡不亮，則說明繞組絕緣良好;有時(shí)燈泡雖不亮，但測(cè)試棒接觸電動(dòng)機(jī)時(shí)出現(xiàn)火花，則說明繞組絕緣尚未擊穿，只是嚴(yán)重受潮。

1.3 修復(fù)方法

①在接地處填塞新的絕緣材料后，涂刷絕緣漆并烘干處理。

②接地部件在線槽內(nèi)部時(shí)，一般需更換繞組或采用線圈穿繞修補(bǔ)法更換接地線圈。

③若繞組受潮，取出轉(zhuǎn)子，把定子故障繞組的表面吹刷干凈后，放入烘箱慢慢烘干，絕緣電阻上升到0.5MΩ以上時(shí)，浸絕緣漆并再次烘干，防止回潮。

2 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組短路故障

2.1 短路故障的原因

三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組電流過大、電源電壓過高、單相運(yùn)行、機(jī)械損傷、重繞時(shí)碰傷絕緣和絕緣老化脆裂等，都可能造成定子繞組短路故障。短路故障有三種情況：匝間短路、繞組對(duì)地短路和相間短路[3]。

2.2 檢查方法

2.2.1 觀察法。①仔細(xì)觀察，燒焦絕緣處可能即為短路處;②電機(jī)空轉(zhuǎn)20min后，拆開端蓋用手摸線圈端部，若一部分線圈比臨近線圈溫度高，可能即為短路處。

2.2.2 電橋法。拆開各繞組間的連接線，用直流單臂電橋分別測(cè)三相繞組直流電阻，如果三相繞組直流電阻相差5%以上，則電阻小的一相一般為匝間短路相。

2.2.3 電流檢查法。用鉗形電流表分別測(cè)三相繞組的空載電流，若三相繞組的空載電流相差5%以上，則空載電流大的一相有匝間短路故障。

2.2.4 短路偵察器檢查法。短路偵察器是一只鐵芯為H形或U形的硅鋼片疊裝而成的開口變壓器，線圈繞在鐵芯的凹部。使用時(shí)，將偵察器開口部分放在備查的定子鐵芯槽口上，并在偵察器線圈上串接一只電流表，再接到偵察器規(guī)定電壓的交流電源上。偵察器H形鐵芯和定子鐵芯齒部構(gòu)成變壓器的閉合磁路，偵察器線圈相當(dāng)于變壓器初級(jí)，被檢查的定子槽內(nèi)線圈便成為變壓器的次極。若槽內(nèi)線圈無短路，則電流表讀數(shù)較小;若槽內(nèi)線圈有短路，則電流表讀數(shù)就增大;也可用舊鋼鋸片放在被測(cè)線圈另一有效邊所在槽口，若被測(cè)線圈短路，則此鋼片就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。需要注意的是，電動(dòng)機(jī)為三角形接法時(shí)，應(yīng)將接頭拆開;繞組為多路并聯(lián)時(shí)，必須把各支路分開;若被測(cè)繞組為雙層繞組，則被測(cè)槽內(nèi)有兩個(gè)線圈，其分別隔一個(gè)線圈節(jié)距跨于左右兩邊，這時(shí)要將偵察器（或鋼片）在左右兩槽口都試一下，以便確定短路線圈。

2.3 修復(fù)方法

最容易出現(xiàn)匝間短路的地方是同極同相的兩相鄰線圈間、上下層兩線圈間以及線圈的槽外部分。若能觀察出短路點(diǎn)，可用竹楔插入兩線圈間，把這兩線圈的槽外部分分開，墊上絕緣，加絕緣漆使絕緣恢復(fù);若短路點(diǎn)發(fā)生在槽內(nèi)，且短路較嚴(yán)重，則需要更換部分或全部線圈。

3 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組斷路故障

3.1 斷路故障的原因

定子繞組斷路故障多發(fā)生在電動(dòng)機(jī)繞組的端部、各繞組的接線頭和電動(dòng)機(jī)引出線端等處附近。繞組斷路故障的原因主要有：①制造和修理時(shí)不慎弄斷;②繞組接線頭焊接不良，過熱后脫開;③繞組短路或電流過大，長期過熱燒斷。

3.2 檢查方法

3.2.1 一般檢查方法

①觀察。觀察端部是否有碰斷現(xiàn)象。

②校驗(yàn)燈檢查法。將指示燈與干電池串聯(lián)在一起，構(gòu)成校驗(yàn)燈。將校驗(yàn)燈一端連接某相繞組的首端，校驗(yàn)燈另一端連接此繞組的尾端，若指示燈亮，此繞組無斷路;若指示燈不亮，則此繞組斷路。三相定子繞組星型連接時(shí)，可將校驗(yàn)燈的一端接在繞組中性點(diǎn)N上，另一端依次和三相繞組引出線相接;三相定子繞組為三角型接法的電動(dòng)機(jī)，先將三相繞組斷開，后分別通電檢查。

③萬用表檢查法。三相定子繞組星型連接的電動(dòng)機(jī)，將萬用表撥到電阻檔上，黑表筆接在繞組中性點(diǎn)N上，紅表筆依次接三相繞組首端，測(cè)量三相繞組電阻;三相定子繞組為三角型接法的電動(dòng)機(jī)，先將三相繞組斷開，后分別測(cè)三相繞組電阻。若三相繞組電阻的偏差在允許范圍內(nèi)，說明三相繞組無斷路故障，若某相繞組阻值為無窮大，表示該相斷路。

④兆歐表檢查法。三相定子繞組星型連接時(shí)，拆開三相繞組間的連接線，將兆歐表兩個(gè)出線端分別與電動(dòng)機(jī)繞組中性點(diǎn)N和電動(dòng)機(jī)三相繞組首端相連，測(cè)量三相繞組電阻;三相定子繞組為三角型接法的電動(dòng)機(jī)，先將三相繞組斷開，后分別測(cè)三相繞組電阻。以120r/min的速度搖動(dòng)手柄，測(cè)量的電阻阻值為無窮大時(shí)，表示被測(cè)相斷路。

3.2.2 特殊檢查方法。對(duì)于中等容量以上的電動(dòng)機(jī)繞組大多是采用多根導(dǎo)線并繞和多支路并聯(lián)，其中斷一根或幾根，斷一路或幾路時(shí)，通常用以下兩種方法進(jìn)行檢查。

①三相電流平衡法。三相定子繞組星型連接的電動(dòng)機(jī)，將三相繞組并聯(lián)后，通入低電壓大電流（可用單相交流弧焊機(jī)），若三相電流相差5%以上，電流小的一相為斷路相;三相定子繞組為三角型接法的電動(dòng)機(jī)，先將三相繞組斷開，后逐相測(cè)量每相的電流，電流最小的一相為斷路相。

②電橋檢查法。用電橋測(cè)量三相繞組的電阻，如果阻值相差大于5%，則電阻大的相為斷路相。

3.3 修復(fù)方法

①斷路處在鐵芯槽外部時(shí)，分清導(dǎo)線端頭，將斷裂的導(dǎo)線聯(lián)結(jié)焊牢，包好絕緣，并澆上絕緣漆烘干即可。

②如是引出線斷裂，則應(yīng)更換引出線。

③如是匝間短路、接地等故障引起繞組燒斷，則需要更換繞組或用穿繞修補(bǔ)的辦法更換故障線圈。

4 三相異步電動(dòng)機(jī)個(gè)別線圈損壞后的穿繞修補(bǔ)

個(gè)別線圈損壞需要更換，可用穿繞修補(bǔ)法進(jìn)行修復(fù)：穿繞時(shí)先將繞組加熱到80～100℃，使絕緣軟化，然后敲出槽楔，剪斷損壞線圈的兩端，將導(dǎo)線從槽內(nèi)逐根抽出;原來的槽絕緣可不動(dòng)，另用一層6520聚脂薄膜絕緣紙卷成圓筒，塞進(jìn)槽內(nèi);用與原來導(dǎo)線規(guī)格、型號(hào)相同的導(dǎo)線一根一根地在槽內(nèi)來回穿繞到盡量接近原來的匝數(shù)，最后按原來的接線方式接好線，焊好后進(jìn)行浸漆干燥處理。

5 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接錯(cuò)嵌反時(shí)的檢修

5.1 定子繞組接錯(cuò)與嵌反的情況

定子繞組接錯(cuò)與嵌反有三種情況：①某極相組中一只或幾只線圈嵌反或頭尾接錯(cuò);②極相組接錯(cuò);③繞組外部接線接反。

5.2 定子繞組內(nèi)部接線錯(cuò)誤檢查

5.2.1 觀察法。拆開電動(dòng)機(jī)，按接線圖檢查定子每相有無錯(cuò)接之處。

5.2.2 鋼球檢查法。將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子取出，用一粒鋼球放在定子鐵芯內(nèi)圓面上，當(dāng)定子通入三相低電壓時(shí)，若鋼球沿定子內(nèi)圓周表面上旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)，說明定子繞組接線正確;若鋼球不滾動(dòng)，則說明繞組有接錯(cuò)現(xiàn)象。

5.2.3 極性檢查法。將低壓直流電（3～6V）通入某相繞組，用指南針沿鐵芯槽逐槽移動(dòng)檢查。若繞組無接錯(cuò)嵌反，則指南針順次經(jīng)過每一極相組時(shí)就南北交替變化;若指南針經(jīng)過鄰近的極相組時(shí)指向相同，表示極相組接錯(cuò);若指南針經(jīng)過同一極相組時(shí)，指向交替變化，則極相組中有個(gè)別線圈嵌反，這時(shí)可對(duì)故障部分的連接線或過橋線進(jìn)行糾正;若指針方向不明顯，可適當(dāng)提高電源電壓。

5.3 定子繞組頭尾接反檢查

一般情況下，主要采用萬用表檢查法檢查定子繞組頭尾是否接反。具體來說，將三相繞組任意接成并聯(lián)，用毫安檔進(jìn)行測(cè)試，用手轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，如萬用表指針不動(dòng)，說明繞組首尾端接線正確;反之首尾接反。

6 結(jié)語

三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的短路故障發(fā)生快、發(fā)熱快，并伴有冒煙現(xiàn)象，還可聞到焦臭味。定子繞組某相斷路，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行，帶負(fù)荷的能力會(huì)降低;若電動(dòng)機(jī)滿載運(yùn)行，運(yùn)行電流會(huì)增大，運(yùn)行時(shí)間過長，將燒毀定子繞組。缺相運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，停機(jī)后不能再啟動(dòng)。斷路故障若為定子繞組兩路并聯(lián)電路中的一路，電動(dòng)機(jī)可以啟動(dòng)，但三相電流將嚴(yán)重不平衡，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩將變小，帶不動(dòng)負(fù)荷，且會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)。電動(dòng)機(jī)故障直接影響電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行安全，給生產(chǎn)帶來不必要的的困擾。電機(jī)操作檢修人員應(yīng)加強(qiáng)電動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)，從電動(dòng)機(jī)表現(xiàn)出來的異常現(xiàn)象入手，先假定可能發(fā)生故障的原因，再結(jié)合必要的檢測(cè)結(jié)果，逐步分析淘汰，最終找出故障點(diǎn)，排除故障，盡最大努力保證電動(dòng)機(jī)的正常安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]湯蘊(yùn)璆，羅應(yīng)立，梁艷萍.電機(jī)學(xué)[M].北京：械工業(yè)出版社，2008.

[2]李發(fā)海，朱東起.電機(jī)學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[3]人力資源和社會(huì)保障部教材辦公室.電機(jī)與變壓器[M].5版.北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2014.