同步电机常见故障的原因分析与维修

高级技师专业论文

论文题目：同步电动机常见故障的原因分析与维修

姓名：张军

单位：山东晋煤明水化工有限公司

职业名称：维修电工

同步电动机常见故障的原因分析与维修

张军

（山东晋煤明水化工集团有限公司明泉化肥厂，济南，250200）

内容摘要：本文阐述同步电动机在运行过程中频繁损坏的原因不仅在电动机本身及设备原因，励磁控制柜技术性能太差也是造成同步机频繁损坏的主要原因之一。

关键词：同步电动机；故障；维修

引言：同步电动机，由于其具有一系列优点，特别是能向电网发送无功功率，支持电网电压，已在各行各业得到广泛应用。但是，长期以来在运行过程中，发生同步电动机及其励磁装置损坏的事故屡见不鲜。特别是一些连续性生产的企业，由于同步电动机的频繁损坏，直接影响生产的安全、连续及稳定进行，严重影响企业的经济效益，成为一个十分棘手的问题。本文综合多年来我厂同步机出现的各类故障及与同行业相关部门沟通、交流，将同步机常见的故障原因及维修方法总结如下：

一、同步电动机运行中出现的主要故障现象

同步电动机的损坏现象主要表现在：（1）定子绕组端部绑扎线崩断，绝缘蹭坏，连接处开焊；(2) 定子线圈在槽口处及线圈跨接部位断裂，进而引起接地、短路；(3) 转子励磁绕组线圈串联接头处产生裂纹，开焊，局部过热烤焦绝缘；（4）转子磁级的燕尾楔松动，退出；（5）转子线圈绝缘损伤；（6）起动绕组笼条短路环焊接处开焊，甚至笼条断裂；（7）电刷滑环松动；（8）风叶裂断；（9）定子铁芯松动，运行中噪声增大等故障。

按照设计理论计算同步机定、转子线圈的使用寿命应在20年左右，而在我们生产运行过程中由于电机所带的负载及线圈温升等主要技术指标均在额定指标以下，并且现在电机定子线圈的绝缘等级均采用F极绝缘，因此，电机的正常使用寿命还应更长些。但据相关维修企业统计，部分损坏的同步电动机，运

行时间大多在10年以下，有的仅运行2～3年；有的电动机刚大修好，投入运行不到半年又再次严重损坏。

电机损坏率高，人们一般认为是电动机制造质量问题，把问题归结到电机制造厂。为此多家电机制造厂，在制造工艺中对某些部位进行种种加强措施，但效果并不显著，电机损坏事故仍不断出现，原因说不清楚。

二、同步电动机损坏的主要原因及维修方法

几年来，我们通过对本厂同步电动机的损坏情况及励磁装置运行状况进行长期统计、分析和研究，并且与许多励磁生产厂家及上海、山东等许多大型高压电机维修企业的资深专家进行多次沟通、交流。认为造成同步电机电机损坏的主要原因主要有以下几个方面。

1．电机制造方面的原因及处理方法

同步电动机在出厂前虽然都做了各项出厂试验，并且也全部合格。但在运输、安装、试运过程中由于各种原因造成电机各部位的连接螺栓松动，从而引起电机故障。螺栓松动引起的故障主要有以下几点：（1）、电机启动瞬间转子启动绕组环形短路环连接部位打火。（2）、转子励磁绕组线圈串联接头处产生裂纹，开焊，局部过热烤焦绝缘；（3）、转子磁级的燕尾楔松动，退出；（4）转子线圈绝缘损伤；（5）、风叶裂断；因此，电机在试车前，首先要将电机的护罩拆开，对电机转子线圈固定螺栓、电机转子启动绕组环形短路环螺栓、电机转子风叶固定螺栓等进行全面的检查、紧固。另外，每年的计划检修时都要对上述部位进行检查、紧固。

2．电机安装方面的原因及处理方法

电机安装不当就会造成电机震动，长时间震动对电机危害非常大，也是造成电机损坏的原因之一。造成电机震动的原因主要有以下两个方面。一是安装过程中电机与设备的对中不合格。在电机与被驱动设备之间，其传动轴必须精确对中，否则就会引起振动。对中分平行对中和角度对中。平行对中对于挠性联轴器最大偏差不允许超过0.05mm。对于刚性连轴器不允许超过0.025mm。角

度对中不允许超过0.05mm。二是设备的管道配置不合理，造成设备、电机整体振动，严重时还会造成设备整体基础下沉。因此设备的配管必须严格按设计要求进行配置，不允许随意改动。

3．励磁方面的原因及处理方法

因为励磁自身设计不合理造成的电机损坏是最大的隐患，并且在短时间内也发现不了。通过与江苏、上海、石家庄等许多励磁生产厂家的专家进行沟通交流，并在实际运行过程中对电机的启动过程、投励过程、运行过程中定子、转子的状态波形进行拍摄，并对拍摄的波形进行对比、分析认为：造成电机频繁损坏的主要原因是励磁设计不合理所致。

（1）目前我们所用的老式可控硅励磁装置，无论是半控桥还是全控桥，由于启动时采集不到滑差信号，大部分采用计时投励，投励角度不合理，电机每次起动均受到一定的损伤。

对于主电路为桥式半控励磁装置，其主电路（图-1）所示。

图1半控桥式励磁装置主电路图2使用半控桥式励磁柜电机起动时转子回路波形

电机在起动过程中，存在滑差，在转子线圈内将感应一交变电势，其正半波通过Z Q形成回路，产生+If；而其负半波则通KQ及RF回路，产生-If，如（图-2）所示。由于电路的不对称，形成+If与-If电流不对称，定子电流也因此而强烈脉动，电机将遭受脉振转矩强烈振动，甚至在整个车间内都可以听到电机起动过程发出的强烈振动声。这种声音一直持续到电机起动结束才消失，电机起动过程所受强烈脉振是电机损伤的重要原因之一。电机起动过程中定子电流及转子电流变化波形如（图-3）及（图-2）所示。

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励磁装置为全控桥的电路。（如图4）

图4全控桥式励磁装置主电路

对于励磁装置为全控桥的电路，随着电机起动过程滑差减小，转子线圈内感

应电势逐步减小，当转速达到50%以上时，励磁回路感应电流负半波通路不畅，

将处于时通时断，似通非通状态，同样形成+If 与-If 电流不对称，由此同样形

成脉振转矩，造成电机产生强烈振动，损伤电机。

无论是全控桥，还是半控桥，电机起动过程中，投励时往往听到一声沉闷的

冲击声，且起动投励时投励电流越大，声音越响。有些单位常采用减小励磁电

流的方法来减轻对电机的冲击，待电机起动结束后，再将励磁调至正常值。以

上这种现象是由于目前所用的可控硅励磁装置投励时所选择的“转子位置角”

极不合理造成的。这种冲击，同样使电机遭受损伤。

由于可控硅励磁装置本身存在的上述缺陷，使电机在每次起动过程中均遭受

强烈脉振，在投励时遭受冲击损伤，但并不是一次就使电机当场损坏，而是每

次启动时都使电机产生疲劳效应，造成电机内部暗伤，并逐步累积，发展成电

机的内部故障。

上述电机起动过程中所出现的脉振，投励时受的冲击，都是由于励磁装置起

图3电机起动过程中定子电流波形和理想的电流波形 I