三相異步電動機繞組接地故障診斷、檢修及保護

簡婷

韦德1946网址 上海嘉定 2018011

摘  要：本文根據企業(ye) 實踐調研與(yu) 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(wei) 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(guan) 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(you) 勢，它結構簡單、易於(yu) 批量製造、性價(jia) 比高、堅固耐用、運行效率較高，工作特性適用範圍廣，廣泛應用於(yu) 工廠的動力設備，電動機的使用尤為(wei) 廣泛，拖動各種類型的生產(chan) 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(nong) 業(ye) 生產(chan) 中的脫粒機和粉碎機、農(nong) 副產(chan) 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(yu) 改進也成為(wei) 我們(men) 解決(jue) 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，下麵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(chan) 生活中，電機如果長期過載運行，就會(hui) 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，或者由於(yu) 保護不當，沒有及時維護，使用環境條件差，電機也會(hui) 嚴(yan) 重受潮而失去絕緣性能。或者在嵌線過程中，工人操作不規範，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(yu) 鐵心相接觸。以及繞組端部過長，與(yu) 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(yu) 端蓋就會(hui) 相連，或者鐵心鬆動、轉子掃膛、槽楔鬆動導致的線圈鬆動、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(yu) 鐵心和端蓋之間的絕緣層失效，實際上就造成了繞組與(yu) 機殼之間的絕緣層失效，或繞組中的裸導線直接與(yu) 機殼相連。因此，這類故障俗稱殼碰。因為(wei) 電動機的機殼是接地的，所以又統稱為(wei) 繞組接地故障。

2 繞組接地故障的幾種檢查方法

      嚴(yan) 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(hui) 使事故擴大，造成線圈短路。還會(hui) 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並予以排除，以保證人身和設備安全，下麵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(men) 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(hui) 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(yu) 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(nei) 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複雜，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(yu) 三相繞組的每個(ge) 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，發現接地故障後，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(ge) 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，停止檢查後，應立即切斷電源，以免造成不必要的傷(shang) 害。

2.3萬(wan) 用表檢查法

      將萬(wan) 用表上的電阻旋鈕轉到Ω×10k的量程上，一根表筆與(yu) 機殼相碰，另一根表筆依次與(yu) 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(wei) 零，則證明該處有接地故障。

2.4電壓降檢查法

       對於(yu) 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(cong) 定子內(nei) 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製在額定電流的50%左右，接線如圖1所示。然後，用萬(wan) 用表分別測出相繞首端與(yu) 機殼的電壓U1，相繞組末端與(yu) 機殼的電壓U2。因為(wei) 接地點g的電位與(yu) 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(yu) 機殼的電壓U1就是相繞組首端與(yu) 接地點g的電壓，即U1=U1g，同理U2=U2g，我們(men) 知道了相繞組首段（或末端）與(yu) 接地點的電壓值，又知道施加在整個(ge) 相繞組上的電壓值，則不難求出接地點g與(yu) 相繞組首端距離，即：式中，L1為(wei) 繞組首端至接地點的距離（一般用線圈數表示）：L為(wei) 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部修理

      如果接地點在繞組的端部，先把損壞的絕緣層刮掉並清理幹淨，用絕緣帶包紮好並刷上絕緣漆，然後，將定子送進烘箱烘幹。為(wei) 防止日後再發生類似故障，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(yu) 端蓋相擦，也可在絕緣薄弱處再刷一些絕緣漆，讓其自然晾幹。如果接地點在定子槽口附近，可用電吹風等將故障點相關(guan) 部位部加熱，待絕緣軟化後打出槽契。再用劃線板把槽口的接地點慢慢撬開，讓線圈邊與(yu) 鐵芯之間產(chan) 生間隙，然後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(yu) 鐵芯之間，再用橡皮錘配合壓線條，讓其回到原位，後封槽口並打入槽楔。

3.2更換線圈

      若某線圈多處接地，且不在一個(ge) 位置，為(wei) 了保證質量，應更換線圈。首先將線圈加熱使絕緣化，將損壞的線圈拆除；然後按損壞線圈的尺寸繞製線圈；後，嵌線、接線、浸漆、烘幹。

     重新嵌線步驟：

  （1）重新嵌線前必須詳細記錄原電機相關(guan) 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、並聯支路數、導線規格、線圈匝數等。

    (2)繞製線圈。

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(nei) 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後，用多功能、多形狀變化的繞線模進行電機的線圈繞製，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(nei) 絕緣、端部相間絕緣、層間絕緣、及端部紮線、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(nei) 光滑整潔。絕緣材料一般為(wei) ：雲(yun) 母、石棉、玻璃絲(si) 、聚酯樹脂、環氧樹脂、聚酰亞(ya) 胺薄膜、芳香族聚酰胺纖維紙複合箔等。

    ②首先按槽形狀放入絕緣，A相、B相、C相的下邊層線圈，放入下層線圈後放入層間絕緣。放入線圈C相的3個(ge) 線圈時開始放上層線圈。然後，釓合槽絕緣打入槽楔。A、B、C三相全部放入後進行端部整形。

    ③電機繞組端部接線注意好防護與(yu) 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(wei) 讓電機短接、匝間短路故障消滅在萌芽中。

4 安科瑞ARD係列智能電動機保護器介紹與(yu) 綜合選型

4.1產(chan) 品簡介

      ARD該係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(yu) 接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控製保護單元，具有遠程自動控製、現場直接控製、麵板指示、信號報警、現場總線通信等功能。應用範圍：可廣泛應用於(yu) 煤礦、石化、冶煉、電力、建築等行業(ye) 的配電領域。

4.2產(chan) 品選型

產(chan) 品功能

5 結語

     產(chan) 量和效益是企業(ye) 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(ye) 才有了生存的保障，所以快速、精準地找到故障原因，短時間內(nei) 排除它，也就保證了生產(chan) 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(ye) 生產(chan) 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(wei) 因素和電機本身原因居多，隻有通過係統分析，及時維護與(yu) 保養(yang) ，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(ce) [M].北京：機械工業(ye) 出版社，2013.

[2]王海彥.三相異步電動機繞組接地故障診斷與(yu) 檢修策略[J].中國設備工程,2020(04):150-152.

[3]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.06版.

作者簡介：簡婷，女，本科韦德1946网址，主要研究方向為(wei) 電動機保護器的設計與(yu) 應用。