三相异步电动机故障诊断方法及应用

三相异步电动机电气故障检测方法

一、提出问题

三相异步电动机是实现机械能与交流电能之间交换的一种装置，因异步电动机具有结构简单，成本低廉，坚固耐用，运行可靠，维修方便等优点，目前使用非常广泛。在矿山井下，三相异步电动机的工作场所环境比较恶劣，空气湿度大，损坏比较频繁。面对生产任务重，井上下运输环节比较复杂的情况下，快速诊断，修复设备，确保安全运行，意义非常重大。下面主要从绕组极性判断，绕组直流电阻测试，匝间绝缘测试，电动机转子开条测试方法来说明快速诊断方法，修复电动机。

二、关键词

绕组绕组极性判断，直流电阻测试，匝间绝缘测试，电动机转子开条测试。

三、电动机常见故障现象及原因分析

1 通电后电动机不能起动，但无异响，异味和冒烟。

2 电动机外壳带电。

3 通电后电动机不转，有嗡嗡声。

4 电动机起动困难，带额定负载时电动机转速低于

定子转速。

5电动机振动。

6电动机带负载时转速过低。

7电动机运行时有异响。

8电动机温升过高甚至冒烟。

造成上述故障现象主要电气原因为：

A、电动机定子绕组极性接错。

B、定子绕组断路，匝间、相间短路或接地，绕线电动机转子绕组断路（电刷与滑环接触不良，变阻器断路，引线接触不良等）。

C、绕组受潮，绝缘降低或烧坏，造成电动机绕组漏电。

D、笼形转子断条或绕线断裂。

E、电动机断相运行。

四、故障诊断方法

1定子绕组的极性检查试验

电动机的绕组按一定的规律镶嵌在定子铁芯圆周上，每相绕组有首尾两端。若将绕组的首尾两端接错，接入电源后，不光不能转动，甚至损坏电动机。为了使每相绕组首尾正确连接，必须进行极性试验。其具体方法为：

1.1交流电压法

如果绕组首尾无标号，如下图所示，任意将两相绕组串联后接至交流36v电源上，第三相接电压表或灯泡。电压

表指示较大或灯亮，说明前两相是首尾相连；如果加上电源后，电压表指示很低或灯不亮，说明前两相是首首相连或尾尾相连，即同极性相连。

（a）两相首位相接(b)两相同极性相接

外加交流电压检测电动机极性示意图

如果绕组首尾有标号，测量时，先将三相尾端相连，然后在任一相上加上交流电压u，再分别测量三个线间电压U ab,U bc,U ac,若x,y,z是同极性，若A相加电压时所测得结果为：

电机型式外加交流

电压

U ab U ac U bc

鼠笼式U 1.0U 1.0U 0 绕线式U 1.5U 1.5U 0 1．2直流感应法

直流感应法测极性原理图

在电动机定子的一相扰组中通入脉冲直流电流时，另外两相绕组由于互感作用将产生相应的感应电动势，根据感应电动势的方向，可方便的确定三相绕组的首尾，即相应的极性。实验接线如图所示，当合上开关s时，脉冲电流将通过绕组AX，并在BY和CZ绕组中感应出电势，使直流毫安表（或毫伏表）偏转。若仪表指针向正方向偏转则接仪表“+”端与接电池”+”极的绕组端头为同极性；若仪表指针反向偏转，则接仪表“-”端与接电池“+”的绕组端头为同极性。

2电动机定子绕组匝间绝缘试验

电动机匝间绝缘烧毁是电动机经常发生的故障，匝间短路的主要原因是制造质量差，机械损伤、绝缘老化、绕组固定松动、通风不良、温升超限使绝缘遭到破坏。

2.1感应法

根据电动机电磁感应的原理，即在一相绕组中通入36v 交流电源，用万用表测量另外两相绕组上的感应电压的大

小，来判断绕组是否存在匝间短路故障。测出的电压越小说明短路越严重。如若发现测出的电压为零，说明该绕组完全短路。测量时分别地从三相绕组中加压，分别测量另外两相绕组电压，匝间绝缘完好的电动机，无论从哪一相加电，测出的感应电压是非常接近的。

2.2兆欧表表测试绝缘法

测量各项绕组之间以及各相绕组对机壳之间的绝缘电阻，是最简便而且是对绝缘无破坏作用的测量方法，它可判别绕组绝缘是否严重受潮和是否存在严重缺陷。

测量方法：

用手摇式兆欧表，额定电压低于500v的电动机用500v 的兆欧表测量，额定电压在500—3000v的电动机用1000v 兆欧表测量，额定电压大于3000v的电动机用2500v兆欧表测量。测量时需要拆除电动机外部接线，如测量各相绕组对地的绝缘电阻，可按下图a接线；如测量各相绕组之间的绝缘电阻，可按下图b接线。测量中兆欧表的转速须保持恒定（约120转/分），兆欧表摇动一分钟后读出其指针指示的数值。大型电动机可通过测量绝缘电阻来判断绕组是否受潮，其吸收比系数R60/R15应不小于1.3。

(a) (b)

绕组绝缘电阻的测量接线示意图

2.3电桥测试直流电阻法

测试每一绕组的直流电阻值，与入井前进行比较，相差较大时，绕组即可出现匝间短路。若测试数值非常大时，则可能出现引线断裂或焊接处出现虚接。

3鼠笼式电动机转子开条故障检测

当电动机的转子开条时，运行中会出现转矩减小，振动大，起动噪音大等现象。

电流表测试法

将一个调压器和一块精度不低于1.5级的电流表接在电动机的定子线路中，先把测试电流调试在3-4安，接通仪表后，用手将电动机的转子缓慢的转动一周，如果电流表的指针摆动不大，说明转子笼条连接完好；如果电流表的指针摆动较大，说明转子笼条有断裂现象。

电流表测试接线法

五、结论及注意事项

从实际的维修情况来看，上述三相异步电动机故障诊断方法方便、灵活、准确、快速，使用设备较少，费用低。适合现场作业。

对三相异步电动机参数检测时注意事项为：

(1)测量时，需了解常用电气材料的名称、规格、性能、及用途。了解试验设备的名称、规格、基本结构、工作原理和用途。

(2)熟悉试验设备及仪器、仪表的基本结构、工作原理和使用方法，并能排除一般故障。

(3)能正确完成试验的接线、操作及测量，并熟知外界因素的影响和消除方法。