同步电动机常见启动故障分析及处理

同步电动机常见启动故障分析及处理
摘要：同步电动机能否顺利启动，不仅影响到同步电动机自身的安全，还影响到生产系统，为了快速、准确的发现故障、排除故障，对同步电动机常见的启动故障分析就显得非常必要。

文章结合维修实践，分析了同步电动机常见启动故障，并给出了具体的处理措施，为今后同步电动机启动故障的维修提供了方法，具有一定的参考价值。

0 引言
同步电动机由于其功率因数高，运行效率高，稳定性好，转速恒定等优点广泛应用于工业生产中。

熟悉同步电动机启动故障，并及时排除故障，对电
动机本身及生产系统都具有现实意义，为了能及时、准确排除故障，必须对
同步电动机常见故障进行详细的分析。

1 常见故障
1）同步电动机通电后，不能启动。

同步电动机接通电源后，不能启动和运行，一般有以下几方面的原因：（一）电源电压过低，由于同步电动机启动转矩正比于电压的平方，电源电压过低，使得电机的启动转矩大幅下降，低于负载转矩，从而无法启动，对此，应提高电源电压，以增大电机的启动转矩。

（二）电动机本身的故障检查电动机定、转子绕组有无断、短路，开焊和连接不良等故障，这些故障都使电机无法建立起额定的磁场强度，从而电动机无法启动；检查电动机轴承有无损坏，端盖有无松动，如果轴承损坏或端盖松动，造成转子下沉，与定子铁心相擦，从而导致电机无法启动。

对定、转子绕组故障可用低压摇表，逐步查找，视具体情况，采取相应的处理方法，对轴承和端盖松动故障，每次开车前都应盘车，看电动机转子转动是否灵活，如轴承（或轴瓦）损坏，应及时更换。

（三）控制装置故障此类故障多为励磁装置的直流输出电压调整不当或无输出，造成电动机的定子电流过大，致使电机过流保护动作或引起电机的失磁运行，此时，检查励磁装置的输出电压、电流是否正常，电压、电流波形是否正常，如电压或电流波形不正常，为了节省时间，更换备用触发板。

（四）机械故障如被拖动的机械卡住，
也可能造成电动机不能启动，此时应盘动电动机转轴，查看转动是否灵活，机械负载是否存在故障。

2）同步电动机不能牵入同步
同步电动机常用的启动方法是异步启动法，在电机转子转速高于95℅同步转速时投励，
使之牵入同步。

同步电动机不能牵入同步的原因有：(一)励磁绕组短路由于励磁绕组存在短路故障，因而不可能产生额定磁场强度，导致电动机只能在低于同步转速下稳定运行而不能牵入同步。

查找励磁绕组短路，可在转子引出线上通入低电压（30V左右），用一根手工钢锯条放在磁极面上，逐个检查磁极，如果该磁极面上锯条振动剧烈，说明该磁极没有短路，如果锯条微振或不振，说明该磁极短路，卸下该磁极后，查找故障点。

视短路程度，采取局部修理或重新绕制。

（二）电源电压过低电源电压过低，造成励磁装置的强励环节不能动作，从而电动机无法牵入同步，具体办法是适当提高电源电压。

（三）励磁装置的故障如投励过早（即投入励磁时，电动机转子转速过低）,会使电动机无法牵入同步，此时应检查投励环节是否存在故障，如励磁装置故障，输出的电流低于额定值，导致电机电磁转矩过小而不能牵入同步，此时应仔细检查励磁装置，发现问题，对症下药。

3）电刷及压紧弹簧、集电环故障电刷过短，压紧弹簧压力不足，使得电刷与集电环之间接触不良，而产生火花或电弧，电弧或火花一方面会引起短路，另一方面会使电刷烧得更短而断路，造成励磁装置只有励磁电压而无励磁电流；压紧弹簧老化失效，使得电刷与集电环之间接触不良，从而影响电动机的启动；集电环表面有油污、条痕或沟痕，会使电刷与集电环之间接触不良，产生火花，火花进一步灼伤集电环，也会造成接地短路。

对于集电环表面的油污，可用丙酮擦洗干净，对细条痕，用“00”号砂纸多次打磨环面，使环面粗糙度达到R1.6um，如沟痕明显，需上车床加工，车削时，进刀量以每次0.1㎜为宜，车削速度控制在1～1.5m/s；粗糙度达到R1.5～1.8um，精车后同心度要好，偏心不超过0.05mm，最后用“00”号砂纸抛光2～3次。

4）阻尼绕组故障同步电动机转子的阻尼绕组一个作用是供同步电动机启动用，二是消除运行中因负载变化而引起的失步振荡。

在同步电动机启动过程中，阻尼绕组切割定子旋转磁场而感应出很大的启动电流，这样大的电流必然会造成阻尼条发热膨胀，正常情况下由于启动时间短，阻尼绕组启动后很快就冷却，但如电动机堵转，缺
相，启动时间过长等情况下。

若不及时停机，将会造成阻尼条脱焊，断裂等故障，阻尼绕组是同步电动机部件中较为薄弱的一环。

阻尼绕组常见的故障有：阻尼条脱焊，断裂，阻尼环间放电打火，阻尼环变形严重。

这些故障都会影响同步电动机的启动。

阻尼条脱焊，选用银铜焊条，采用气焊焊接，电机抽芯后，将转子在烘箱内加热至20 0℃，取出后，将转子垂直放置，采用750℃左右的焊接温度，将阻尼条和阻尼环之间的缝隙全部焊满，再清除焊渣；对于断裂的阻尼条，取下原阻尼条后，选用材质相同的材料，经下料，车两端头2×45°倒角，安装阻尼条，后采用上述焊接方法焊接。

阻尼环间打火，主要是阻尼环间接触不良或接触面积不够引起的，具体处理办法参照参考文献[1]；阻尼环变形严重主要是阻尼条在槽中固定不一致，在焊接时阻尼条插入阻尼环孔不正，焊后出现附加应力，再加上阻尼环强度不够所致，处理方法是松开所有阻尼环的连接螺栓，对变形不大的阻尼环，用气焊加热后，用专用夹具调平，对变形严重的，更换新阻尼环。

3实例分析
实例1：一台同步电动机采用异步启动法，投入励磁电流后却难以牵入同步
针对上述现象，停机后，首先检查电源电压正常，后利用万用表和示波器对励磁装置进行了仔细检查，励磁电压、电流波形正常，最后怀疑是励磁绕组短路所致，按前文所给的方法，励磁绕组通入低压电后，用锯条逐个检查磁极，发现有一个磁极锯条放上去几乎不动，卸下该磁极，用摇表检查，确认该磁极绕组短路，进一步检查，发现靠外层的两层线匝绝缘损坏，将线圈放在烘箱中加热至150℃，使匝间绝缘软化，轻轻撬起短路处铜排，用0.03㎜厚环氧玻璃布板垫入，再刷一层1032漆后。

放在烘箱烘干，最后刷一层183#绝缘漆，安装磁极，电机组装后，启动后顺利牵入同步。

实例2：我厂一台同步电动机启动时，因机械卡死，启动时间过长，未及时停车，再启动时，阻尼环放电。

针对上述现象，打开电机端盖，检查阻尼环呈“S”型，有的阻尼条和阻尼环之间脱焊。

原因分析：该电机为六极实心磁极，用于重载频繁启动，以前出现过阻尼条脱焊、断裂，阻尼环变形严重的故障，采取补焊，更换断裂的阻尼条，也更换过阻尼环的处理措施，如这次采用相同的处理措施，故障得不到彻底的消除，考虑到该阻尼环为整体式结构，大电流流过时因发热而膨胀严重，而实心磁极在启动过程中仅极靴表面发热，膨胀较小，与阻尼环之间因膨胀程度不同，引起二者之间产生相对位移和热
应力，导致阻尼环变形严重、脱焊等故障，为了克服这种缺陷，本次对该阻尼环进行改造，将阻尼环均切成6段扇状环，在每只环两端钻孔，再一一连接成分段式阻尼环，这样可消除整体阻尼环所产生的内应力和热应力。

环与环之间的连接如下图所示：
图中2为阻尼环，3为铜垫片，用50×5的铜排加工而成，中间钻￠13㎜的孔，两边搪锡，目的是增加螺栓和阻尼环之间的接触面，4为M12的连接螺栓，5为防松止退垫圈，1为软连接片，用0.2㎜厚，宽50㎜的紫铜片，经下料叠成厚度为8㎜（约40片）,两端钻￠13㎜的孔，且两端50㎜每片均搪锡，最后用螺栓和阻尼环连接，紧固并加防松止退垫圈。

检查各部位连接好后，刷一层183#绝缘漆，等漆干后，电机组装，空载试车正常，带负载运行正常。

该机稳定运行两年，未出现短路环故障。

4 结束语
当同步电动机出现启动故障时，要仔细分析原因，按照可能出现的原因，逐
步排除，必
要时查阅电机维修记录，汲取经验，在以往经验的基础上，提出改进措施。

电机故障的分析，不仅要有扎实的理论知识和丰富的维修经验，还要深思熟虑，提高创新能力，确保维修后的电机长期稳定运行。

同步电机阻尼绕组故障原因及检修
1.阻尼绕组故障原因
阻尼绕组常见故障有绕组断裂, 阻尼条和阻尼环焊接处开焊,绕组轴向窜动,阻环间接触不良、变形、断裂。

原因如下:
(1)当同步电机失步后,定子旋转磁场切割阻尼绕组,有很大的电流流过阻尼绕组,引起过热,导致阻尼绕组开焊及阻尼条断裂。

(2)同步电机频繁启动时,阻尼绕组和定子旋转磁场相互作用产生的启动转矩, 使阻尼绕组频繁且长时间受到电磁力的冲击。

(3)同步电机启动时投励过早,使电极不能牵入同步,造成振荡,阻尼条受力过大或投励过晚,使电机长期处于亚同步状态。

(4)阻尼环与阻尼条间焊接质量不好,焊接缝隙没有填充满,导致焊接处电阻较热。

(5)阻尼环间用螺栓连接处有氧化层,接触电阻大,启动或运行过程中打火,造成局部发热,甚至烧坏阻尼环。

(6)阻尼条和阻尼槽公差配合选择不当,导致阻尼条受力窜动,受力不均使阻尼裂。

(7)由于阻尼环受到的来自阻尼条轴承力大小不一,再加上启动电磁力的冲击、转子离心力、过电流引起的过热、启动后的冷缩等,导致阻尼环变形、断裂。

2.检修方法
(1)如果磁极上的阻尼条只有一根或两根断裂,从磁轭上取下磁极,熔开阻尼环孔,取出断裂的阻尼条并更换,再竖起磁极,用汽油将焊接处清洗干净并涂上硼砂,用银焊条焊牢。

也可以不拆下磁极,用孔径稍大于阻尼条的钻头,把阻尼环孔中焊料钻出来后,插入新的阻尼条,再施焊。

(2)阻尼条和磁极上的阻尼槽配合间隙较大时,更换外径尺寸合适的阻尼条,并与阻尼环焊牢。

(3)对于断裂的阻尼环,可沿裂缝两边开出坡口,进行补焊,必要时进行整形处理。

(4)调整好转子励磁的投励时刻,避免投励过早或过晚,以减少阻尼振荡或转子较长时间处于亚同步运行状态。