三相異步電動機繞組接地故障診斷、檢修及保護
發布時間：2021-10-14瀏覽次數：1191返回列表
易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011
摘 要：本文根據企業實踐調研與工作需求，多角度、多視覺的分析歸納了三相異步電動機電樞繞組接地故障的原因、診斷方法以及檢修策略。為三相異步電動機的日常應用提供參考依據，讓電機的運行效率和使用壽命進一步提高。
關鍵詞：三相異步電動機；接地故障；故障診斷；故障修理
0引言
三相異步電動機相比其它電機存在很多優勢，它結構簡單、易于批量制造、性價比高、堅固耐用、運行效率較高，工作特性適用范圍廣，廣泛應用于工廠的動力設備，電動機的使用尤為廣泛，拖動各種類型的生產機械負載，例如，恒轉矩負載類：電梯、壓縮機、輕工及礦山機械等，恒功率負載：銑床、機床精加工等，通風機類負載風機、泵等，以及農業生產中的脫粒機和粉碎機、農副產品中的加工機械等。三相異步電動機在應用過程中的故障診斷與改進也成為我們虐待解決的問題。三相異步電動機的故障大部分發生在定子繞組上，而接地故障又是及易發生的，下面針對電動機繞組接地故障的原因，提出診斷方法，總結出電機定子繞組接地故障的修理策略。
1電機繞組接地故障的診斷分析
生產生活中，電機如果長期過載運行，就會使繞組過熱而導致絕緣老化，甚至使繞組元件變焦，變脆、開裂、分層、脫落，或者由于保護不當，沒有及時維護，使用環境條件差，電機也會嚴重受潮而失去絕緣性能。或者在嵌線過程中，工人操作不規范，疏忽大意，碰破線圈的絕緣層，而沒有及時修正，導致繞組元件邊中裸銅線與鐵心相接觸。以及繞組端部過長，與端蓋相碰，隨著電機運行時間長期輕微的振動，慢慢使繞組端部絕緣層磨損，裸銅線直接與端蓋就會相連，或者鐵心松動、轉子掃膛、槽楔松動導致的線圈松動、三相引出線絕緣破壞等。
鐵心裝在電動機的機殼上，上述種種原因造成繞組與鐵心和端蓋之間的絕緣層失效，實際上就造成了繞組與機殼之間的絕緣層失效，或繞組中的裸導線直接與機殼相連。因此，這類故障俗稱殼碰。因為電動機的機殼是接地的，所以又統稱為繞組接地故障。
2繞組接地故障的幾種檢查方法
嚴重的接地故障將使電機不能啟動，輕微的間歇性接地如不及時處理，會使事故擴大，造成線圈短路。還會使電動機機殼帶電，造成人身觸電的危險。所以應及時找到接觸點并予以排除，以保證人身和設備安全，下面介紹幾種簡單的故障接地檢查方法，以方便操作人員快速準確地找到接地故障點。
2.1觀察法
在電機運行過程中，我們可以注意電機的外部現象以及發出的聲音，判斷電機運行是否正常，也可以打開點擊端蓋觀察分析，接地點一般會發生在繞組端接部位，接近鐵芯槽口部位，而且有破裂和焦黑的跡象，與周圍其他地方顏色不同，所以應首先在這些地方尋找接地點，如果沒有發現端部接地點，就在槽內的線圈邊中尋找接地點，通過觀察法排除潛在故障簡單，用處廣，需要一定的工作經驗。
2.2照明燈檢查法
這種檢測方法對繞組接地故障的排查相對復雜，需要把電機各項繞組的接頭拆開，各項繞組都不在接通，把照明燈逐相接上進行故障排查，照明燈串聯在220V電源上，一端接地或接在電機的機殼上，另一端與三相繞組的每個端頭相接，首末段均可，照明燈亮，就表示該相繞組出現接地故障，發現接地故障后，可把該相繞組拆開，用同樣的方法找出哪一組線圈出現接地故障，一旦確定線圈接地，輕輕撬動或晃動該相繞組中的各個線圈，注意觀察燈光現象，如果燈光忽明忽暗或閃爍，表明該線圈存在接地故障。采用這種方法診斷電機的接地故障，需要特別小心，停止檢查后，應立即切斷電源，以免造成不必要的傷害。
2.3萬用表檢查法
將萬用表上的電阻旋鈕轉到Ω×10k的量程上，一根表筆與機殼相碰，另一根表筆依次與繞組的線頭相接，如測得的電阻很大，則表明沒有接地故障；如測得的電阻很小或為零，則證明該處有接地故障。
2.4電壓降檢查法
對于高壓電動機金屬性接地，上述方法是無法檢測的，可采用電壓降檢查法。首先，將轉子從定子內腔中抽出，將各相繞組的接線端拆開，壓施加在有故障的相繞組的首末端，流入相繞組的電流應控制在額定電流的50%左右，接線如圖1所示。然后，用萬用表分別測出相繞首端與機殼的電壓U1，相繞組末端與機殼的電壓U2。因為接地點g的電位與機殼上任意一點的電位是相等的，圖1虛線所示，所以測得的相繞組首端與機殼的電壓U1就是相繞組首端與接地點g的電壓，即U1=U1g，同理U2=U2g，我們知道了相繞組首段（或末端）與接地點的電壓值，又知道施加在整個相繞組上的電壓值，則不難求出接地點g與相繞組首端距離，即：
式中，L1為繞組首端至接地點的距離（一般用線圈數表示）：L為繞組總長度（一般用線圈數表示）。
3繞組接地故障的修理
3.1局部修理
如果接地點在繞組的端部，先把損壞的絕緣層刮掉并清理干凈，用絕緣帶包扎好并刷上絕緣漆，然后，將定子送進烘箱烘干。為防止日后再發生類似故障，可用打板對加熱的繞組端部重新進行整形，使端部處不再與端蓋相擦，也可在絕緣薄弱處再刷一些絕緣漆，讓其自然晾干。如果接地點在定子槽口附近，可用電吹風等將故障點相關部位局部加熱，待絕緣軟化后打出槽契。再用劃線板把槽口的接地點慢慢撬開，讓線圈邊與鐵芯之間產生間隙，然后把同等級的絕緣材料剪成適當的尺寸，插入接地處的線圈邊與鐵芯之間，再用橡皮錘配合壓線條，讓其回到原位，后封槽口并打入槽楔。
3.2換線圈
若某線圈多處接地，且不在一個位置，為了保證質量，應換線圈。首先將線圈加熱使絕緣化，將損壞的線圈拆除；然后按損壞線圈的尺寸繞制線圈；后，嵌線、接線、浸漆、烘干。
重新嵌線步驟：
（1）重新嵌線前必須詳細記錄原電機相關數據：
①數據：型號、轉速、功率、額定電壓、電流、接法、絕緣等級等。
②定子鐵心數據：繞組層數、節距、每極每相槽數、并聯支路數、導線規格、線圈匝數等。
(2)繞制線圈。
線圈寬度既線圈的上層邊和下層邊間的距離計算K：K=〔π(D+H)〕J÷Z；D定子內徑(mm)；H槽高(mm)；J用槽數表示的節距；Z定子槽數。線圈的厚度可用經驗公式計算：δ=(線圈匝數開平方+1.5)×電磁線的外徑(mm)。在實際工作中，常是用絕緣線等量電機后，用多功能、多形狀變化的繞線模進行電機的線圈繞制，這樣方便快捷，效率高。
(3)嵌線。嵌線的過程步驟如下。
①嵌線前的準備工作。槽間、槽內絕緣、端部相間絕緣、層間絕緣、及端部扎線、絕緣管、槽楔、綁帶等。定期對電機的鐵芯槽進行清理，保證槽內光滑整潔。絕緣材料一般為：云母、石棉、玻璃絲、聚酯樹脂、環氧樹脂、聚酰亞胺薄膜、芳香族聚酰胺纖維紙復合箔等。
②首先按槽形狀放入絕緣，A相、B相、C相的下邊層線圈，放入下層線圈后放入層間絕緣。放入線圈C相的第3個線圈時開始放上層線圈。然后，釓合槽絕緣打入槽楔。A、B、C三相全部放入后進行端部整形。
③電機繞組端部接線注意好防護與絕緣。
④電機校驗。耐壓、直流電阻測試等。耐壓校驗的目的，檢查電機的絕緣質量，以及點擊是否符合工作標準，有效預防因電流泄露引起電機各種故障問題。采用直流電阻診斷電機，是為讓電機短接、匝間短路故障消滅在萌芽中。
4安科瑞ARD系列智能電動機保護器介紹與綜合選型
4.1產品簡介
ARD該系列低壓電動機保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉等保護功能。可與接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控制保護單元，具有遠程自動控制、現場直接控制、面板指示、信號報警、現場總線通信等功能。應用范圍：可廣泛應用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業的配電領域。
4.2產品選型
產品功能
5結語
產量和效益是企業的生命線，而時間是基本的保證，節省時間就是在提高效益，有了效益，企業才有了生存的保障，所以快速、地找到故障原因，短時間內排除它，也就保證了生產的效益，同時，通過對電機的常見接地故障的診斷，有效的預防了故障的發生率，保證了企業生產的效率。除了接地故障點擊還存在一些其他機械故障，這些故障人為因素和電機本身原因居多，只有通過系統分析，及時維護與保養，改進管理措施，才能大大減少電機的故障和事故發生，提高電機的運行效率和使用壽命。
【參考文獻】
[1]趙家禮.電動機修理手冊 [M].北京：機械工業出版社，2013.
[2]王海彥.三相異步電動機繞組接地故障診斷與檢修策略[J].中國設備工程,2020(04):150-152.
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.
作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
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