鼠笼式电动机转子笼条断裂开焊故障

鼠笼式电动机转子笼条断裂开焊故障

一、笼条断裂开焊故障的特征

1、笼条断裂的断口呈疲劳断口。

2、笼条断裂的发生与笼条在转子铁芯槽内的夹紧程度密切相关，在槽内松动的笼条容易发

生断裂。

3、一台新电动机发生笼条断裂的起始时间与运行启动次数直接相关。启动频繁的，笼条断

裂发生的时间就早，启动次数少的笼条断裂发生的时间就晚。笼条断裂故障多发生在电动机启动过程中。

4、笼条断裂多发生在端环（短路环）附近，且与笼条和端环的焊接工艺质量密切相关。有

的笼条开焊处检修焊补后，运行不久就开焊。

5、双笼电动机笼条开焊或断裂一般都是从外笼开始，如未能及时发现和处理，则会很快扩

大到整个转子，以致损坏整台电动机。

6、高压电动机，转子笼条断裂在不解体情况下，通常不易被发现，但却常常伴随一些症状

发生，比如产生一定的振动，这种振动是由于转子笼条断裂后，原来的电机定子、转子电磁拉力产生不平衡。虽然有时通过调整动平衡能使振动得到暂时消减，但维持不了多久，出现新的断条时，振动又会加大。此外，仔细观察断条处，可以看到微弱的放电弧光。

7、笼条开焊断裂故障多发生在磨煤机等负荷重、启动频繁的拖动电动机上。电动机笼条截

面和端环尺寸偏小的电动机笼条容易产生开焊和断裂。据调查分析，我国JSQ158-6电动机外笼条直径为Φ8—Φ12，易开断，而国外同容量电机笼条直径约16mm，电流密度〈1A/mm2,不易开焊断裂。

二、笼条断裂应力分析

从上述笼条断裂的特征可以得出电动机笼条的开焊和断裂主要发生在电动机启动过程中，笼条所受的应力超过了笼条的机械强度。笼条的断裂应力包括静态应力和交变应力两个分量，主要包括：

1、热应力。在启动过程中，笼条和端环将流过很大的启动电流，其值可达额定电

流的5—7倍（双笼式电动机启动过程中，外笼条和外端环将流过很大的启动电

流）。由此而产生的损耗可使笼条和端环产生200—300℃的温度，从而使端环

产生相当大的热变形。端环的热变形将使笼条受到一个弯曲应力。据计算，此

弯曲应力比笼条所受的离心应力高约6倍。

2、焊接残余应力。国产电动机转子笼条的焊接多采用手工气焊，焊接温度难以准

确控制。由于端环在焊接中局部受热而产生热变形，焊好后因冷却收缩而造成

笼条弯曲应力。由于每根笼条在焊接温度上的差异，此应力的分布极不均匀，

可能造成很高的局部高应力。而且焊接所必须的温度使焊接区域内的端环和笼

条受到退火处理，从而使材料的机械强度有所降低。

3、交变应力。笼条所受的交变应力有两种，一种是启动过程中的电磁力，这是笼

条中的启动电流与转子磁场的作用力。笼条受到压向槽底的电磁力以2倍电流

频率脉动，若笼条在槽内固定良好，则此脉动力仅表现为对槽内铜条的脉动压

力，对铜条外悬部分不产生作用。但如笼条在转子槽内处于悬空状态（实际上

国产双笼电动机笼条与槽之间配合公差为0.2—0.5mm），笼条在槽内除一些支

撑点与铁芯接触外，其余部分均处于悬空状态），则在此脉动力的作用下，笼条

将产生振动，在笼条的两个固定端（即笼条与端环的焊接处），将附加一个二倍

电流频率的脉动应力。另一种交变应力是电动机启动过程中的低频循环应力。

此循环应力的幅值即为笼条的全部机械应力，其交变频率即为电动机的启停次

数。由于这种应力交变幅值很大，因此是笼条断裂的主要作用力之一。

三、鼠笼电动机笼条断裂开焊故障原因分析

1、电动机产品性能差。随着发电机组容量的增长，要求电厂大型化，相应对配套高压电动机的启动性能提出了越来越高的要求。按IEC标准规定，电动机的启动特性要用电动机启动过程中出现的初始启动转矩（Tst）、